第十一章抗原提呈細(xì)胞與抗原的加工及提呈濰坊醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)教研室邸大琳（11067）Tel：8462530；8462468（Lab）E-mail：醫(yī)學(xué)免疫學(xué)掌握：抗原提呈細(xì)胞的概念、種類(lèi)和特點(diǎn)。掌握：抗原提呈細(xì)胞對(duì)內(nèi)、外源性抗原的提呈過(guò)程。第十一章抗原提呈細(xì)胞與抗原的加工及提呈主要內(nèi)容第一節(jié)抗原提呈細(xì)胞的種類(lèi)及特點(diǎn)樹(shù)突狀細(xì)胞（DC）單核/巨噬細(xì)胞B淋巴細(xì)胞第二節(jié)抗原的加工和提呈MHCI類(lèi)分子途徑MHCII分子類(lèi)途徑非經(jīng)典的抗原提呈途徑脂類(lèi)抗原的CD1分子提呈途徑。3機(jī)體免疫應(yīng)答的類(lèi)型固有免疫：InnateImmunity-與生俱來(lái)，普遍性-早期，非特異性-抗感染的第一道防線獲得性免疫：AdaptiveImmunity-后天獲得，個(gè)體差異性-后期，特異性，記憶性-抗感染的第二道防線外源蛋白細(xì)菌病毒真菌寄生蟲(chóng)固有免疫InnateImmunity獲得性免疫AdaptiveImmunity抗原提呈5激活T細(xì)胞T細(xì)胞不能識(shí)別游離抗原多肽，只能識(shí)別表達(dá)于APC表面的MHC-肽復(fù)合物。內(nèi)源性抗原和外源性抗原經(jīng)過(guò)不同途徑的加工處理，與相應(yīng)MHC分子結(jié)合成復(fù)合體，到細(xì)胞表面提呈給T細(xì)胞。6T細(xì)胞TCRT細(xì)胞識(shí)別并活化TCRT細(xì)胞不識(shí)別TCR完整的病原體處理后的病原體789抗原提呈細(xì)胞（AntigenPresentingCell，APC）：是指能夠加工抗原，并以抗原肽-MHC分子復(fù)合物的形式將抗原肽提呈給T細(xì)胞的一類(lèi)細(xì)胞，在機(jī)體的免疫識(shí)別、免疫應(yīng)答與免疫調(diào)節(jié)中起重要作用。第一節(jié)抗原提呈細(xì)胞的種類(lèi)與特點(diǎn)10APC的分類(lèi)：通過(guò)MHC-II類(lèi)分子提呈外源性抗原的APC；通過(guò)MHC-I類(lèi)分子提呈內(nèi)源性抗原的APC。

一、抗原提呈細(xì)胞的分類(lèi)11通過(guò)MHC-II類(lèi)分子提呈外源性抗原的APC：能夠攝取、加工外源性抗原，并以抗原肽-MHCII類(lèi)形式將抗原提呈給CD4+T細(xì)胞，即通常所稱的APC。專(zhuān)職APC：DC細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞。非專(zhuān)職APC：內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等。12專(zhuān)職APC：ProfessionalAPC組成性表達(dá)MHC-II類(lèi)分子及共刺激分子。具有顯著的抗原攝取、加工和提呈能力。包括：樹(shù)突狀細(xì)胞（DC）、單核/巨噬細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞。專(zhuān)職APCCD4+T細(xì)胞（輔助性T細(xì)胞）13非專(zhuān)職APC：Non-professionalAPC通常情況下不表達(dá)MHC-II分子，炎癥狀態(tài)下可誘導(dǎo)性表達(dá)MHC-II分子、共刺激分子和粘附分子，具有一定的抗原處理能力和提呈能力，但是較專(zhuān)職APC弱。包括：內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞以及間皮細(xì)胞等。14通過(guò)MHC-I類(lèi)分子提呈內(nèi)源性抗原的APC：此類(lèi)APC能夠加工、降解和提呈細(xì)胞內(nèi)的抗原（內(nèi)源性抗原），并以抗原肽-MHCI類(lèi)形式將抗原提呈給CD8+T細(xì)胞而被識(shí)別殺傷，即通常所稱的靶細(xì)胞。APC（靶細(xì)胞）CD8+T細(xì)胞（殺傷性T細(xì)胞）15

二、專(zhuān)職抗原提呈細(xì)胞161973年，美國(guó)科學(xué)家斯坦曼在小鼠脾臟中發(fā)現(xiàn)了一種細(xì)胞，因其伸出許多樹(shù)突而命名為樹(shù)突細(xì)胞（DendriticCell，DC）。Dendritic來(lái)源于希臘文“Dendron”–樹(shù)木的形狀。

（一）樹(shù)突狀細(xì)胞（Dendriticcell，DC）17拉爾夫·斯坦曼DendriticCell，DC18Steinman與其助手Cohn。美國(guó)洛克菲勒大學(xué)，細(xì)胞生物學(xué)和免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)室。Identificationofanovelcelltypeinperipherallymphoidorgansofmice.I.Morphology,quantitation,tissuedistribution.JExpMed.1973May1;137(5):1142-62.20拉爾夫·斯坦曼（加拿大，1943-2011）：美國(guó)洛克菲勒大學(xué)著名免疫學(xué)家和細(xì)胞生物學(xué)家，被譽(yù)為“DC細(xì)胞之父”。2011諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)：“先天免疫激活方面的發(fā)現(xiàn)”以及“樹(shù)突狀細(xì)胞在獲得性免疫中的作用”。2011-10-3諾貝爾獎(jiǎng)得主用生命為癌癥防治開(kāi)辟新道路斯坦曼于2006年就查出胰腺癌晚期，患者的生存期不會(huì)超過(guò)6個(gè)月。然而，斯坦曼在接受了以他自己的研究成果，以“DC細(xì)胞為依據(jù)的細(xì)胞免疫治療”后，成功地將生命延長(zhǎng)，2011年9月30日，拉爾夫·斯坦曼因胰腺癌去世。三天后，瑞典卡羅琳醫(yī)學(xué)院宣布，其榮膺本年度諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。這位最先發(fā)現(xiàn)“樹(shù)突狀細(xì)胞”并在生命最后時(shí)刻利用該研究成果與癌癥抗?fàn)幍拿庖邔W(xué)家，沒(méi)能親耳聽(tīng)到自己獲獎(jiǎng)的喜訊。一周后，蘋(píng)果公司前CEO史蒂芬·喬布斯罹患胰腺癌病逝。Nature官網(wǎng)：為生命而戰(zhàn)2010年美國(guó)FDA批準(zhǔn)了世界上第一個(gè)樹(shù)突狀細(xì)胞疫苗（Provenge）用于治療前列腺癌。我國(guó)衛(wèi)生部已將自體免疫細(xì)胞治療技術(shù)納入第三類(lèi)醫(yī)療技術(shù)目錄。將腫瘤細(xì)胞RNA注入DC細(xì)胞將腫瘤抗原注入DC細(xì)胞DC細(xì)胞成熟以后會(huì)表達(dá)腫瘤抗原，然后將這種DC細(xì)胞回輸?shù)交颊唧w內(nèi)T細(xì)胞腫瘤抗原腫瘤細(xì)胞被激活的T細(xì)胞殺傷腫瘤細(xì)胞腫瘤疫苗的原理DC作為APC的特點(diǎn)DC是機(jī)體內(nèi)功能最強(qiáng)的抗原提呈細(xì)胞。DC是連接固有免疫和適應(yīng)性免疫的“橋梁”。DC最大的特點(diǎn)是能夠顯著刺激初始T細(xì)胞進(jìn)行增殖。而巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞僅能刺激已活化的或記憶性T細(xì)胞，同時(shí)本身被T細(xì)胞激活，發(fā)揮更強(qiáng)的作用。DC細(xì)胞的表型：CD1a，CD11c，CD83。251.DC的類(lèi)型經(jīng)典DC（cDC）：來(lái)源于髓樣干細(xì)胞，是常規(guī)意義上的DC，根據(jù)成熟狀態(tài)分為未成熟DC（大部分）和成熟DC（少部分），部分DC具有負(fù)向調(diào)節(jié)作用，稱為調(diào)節(jié)性DC。漿細(xì)胞樣DC（pDC）：來(lái)源于淋巴樣干細(xì)胞，靜息狀態(tài)下形態(tài)與漿細(xì)胞類(lèi)似，活化后獲得DC形態(tài)，釋放I型IFN，激活B細(xì)胞、NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等細(xì)胞，參與抗病毒免疫及自身免疫病。濾泡樣DC（FDC）：具有樹(shù)突狀形態(tài)，不具備抗原提呈能力，不屬于DC細(xì)胞。26DC的分布DC細(xì)胞分布于腦以外的全身器官。根據(jù)分布部位的不同，可分為：非淋巴樣組織中的DC：朗格漢斯細(xì)胞（LC）、間質(zhì)性DC；體液中的DC：隱蔽細(xì)胞（Veiledcell）、血液DC；淋巴樣組織中DC：并指狀DC（IDC）、濾泡樣DC（FDC）。272.經(jīng)典DC的成熟過(guò)程28（1）未成熟DC包括：朗格漢斯細(xì)胞（LC）和間質(zhì)DC。主要特點(diǎn)：表達(dá)模式識(shí)別受體，識(shí)別外源性抗原；具有很強(qiáng)的抗原加工能力；低表達(dá)MHC、共刺激分子和黏附分子，提呈抗原和激發(fā)免疫應(yīng)答能力較弱；接受LPS、IL-1β和TNF-α刺激后逐漸成熟。29朗格漢斯細(xì)胞（Langerhanscell，LC）位于表皮中，屬于未成熟DC；胞漿內(nèi)含有Birbeck顆粒做為特征性細(xì)胞器；攝取和加工處理抗原能力強(qiáng)，提呈抗原和激發(fā)免疫能力弱。Anepitheliumwithdendriticcells30（2）遷移期DC未成熟DC在遷移過(guò)程中逐漸成熟；在輸入淋巴管和淋巴液中遷移的DC稱為隱蔽細(xì)胞，外周血DC包括遷移形式的DC和來(lái)自骨髓的DC前體。31（3）成熟DC遷移至外周免疫器官的DC成為成熟DC，如并指狀DC等。特點(diǎn)：表面有許多樹(shù)突樣突起；低表達(dá)模式識(shí)別受體，識(shí)別和攝取外源性抗原能力減弱；加工抗原的能力弱；高表達(dá)MHC、共刺激分子和黏附分子等，提呈抗原和激發(fā)免疫應(yīng)答能力強(qiáng)。32位于外周淋巴組織的T細(xì)胞區(qū)，屬于成熟DC；高表達(dá)MHC分子，抗原提呈能力強(qiáng)；在啟動(dòng)和活化初次免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。并指狀DC（InterdigitatingDC，IDC）33FDC表面高表達(dá)FcR、CD21，滯留大量抗原抗體復(fù)合物或抗原補(bǔ)體復(fù)合物（數(shù)周到數(shù)年），形成串珠樣小體。淋巴細(xì)胞內(nèi)化串珠樣小體，參與B細(xì)胞的免疫記憶。B細(xì)胞Beads濾泡樣DC（FDC）3436未成熟DC與成熟DC的特點(diǎn)比較未成熟DC細(xì)胞成熟DC細(xì)胞抗原捕獲能力抗原加工能力激活T細(xì)胞能力3.DC的功能識(shí)別、攝取和加工抗原，參與固有免疫模式識(shí)別受體以及Fc受體胞飲、吞噬以及受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用攝取抗原并銷(xiāo)毀pDC活化后產(chǎn)生IFN，參與抗病毒免疫?？乖岢逝c免疫激活作用通過(guò)雙信號(hào)和細(xì)胞因子激活T細(xì)胞。免疫調(diào)節(jié)作用影響應(yīng)答類(lèi)型（DC分泌Il-12誘導(dǎo)Th1細(xì)胞生成）。免疫耐受的誘導(dǎo)與維持在胸腺中參與T細(xì)胞的發(fā)育（陰性選擇）。37DC細(xì)胞是唯一直接激活初始T細(xì)胞的專(zhuān)職性APC38DC細(xì)胞T細(xì)胞12（二）單核/巨噬細(xì)胞39單核細(xì)胞巨噬細(xì)胞單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)（MPS）：由單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞組成。單核細(xì)胞來(lái)自骨髓，從血液移行至全身組織，成為巨噬細(xì)胞。細(xì)胞表面有模式識(shí)別受體和調(diào)理性受體，通過(guò)胞飲、吞噬和受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用攝取抗原。在IFN等作用下，單核/巨噬細(xì)胞表達(dá)的MHC分子和共刺激分子水平明顯增高，將抗原肽提呈給CD4+T細(xì)胞，T細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子再增強(qiáng)單核/巨噬細(xì)胞的吞噬殺傷能力。40骨髓單核系干細(xì)胞單核細(xì)胞巨噬細(xì)胞庫(kù)普弗細(xì)胞小膠質(zhì)細(xì)胞破骨細(xì)胞其他結(jié)締組織和器官游走的巨噬細(xì)胞定居的巨噬細(xì)胞12-24h外周血42光鏡顯示（左）：?jiǎn)魏思?xì)胞體積較大，馬蹄狀核。透射電鏡（中）：巨噬細(xì)胞高爾基體發(fā)達(dá)、線粒體豐富。掃描電鏡（右）：巨噬細(xì)胞粘附于玻璃表面。巨噬細(xì)胞的吞噬能力

巨噬細(xì)胞的粘附能力胞飲作用吞噬作用受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用（三）B細(xì)胞B細(xì)胞是體液免疫的主要細(xì)胞。B細(xì)胞作為專(zhuān)職性APC，在提呈微量抗原中發(fā)揮重要作用：BCR識(shí)別、濃縮和內(nèi)化抗原胞飲作用攝取抗原。主要參與對(duì)TD抗原的應(yīng)答。46第二節(jié)抗原的加工和提呈抗原加工：APC將攝入胞內(nèi)的外源性抗原或者胞質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)源性抗原降解并加工成多肽片段，以抗原肽-MHC復(fù)合物的形式表達(dá)于細(xì)胞表面的過(guò)程?？乖岢剩篈PC與T細(xì)胞接觸的過(guò)程中，抗原肽-MHC復(fù)合物被T細(xì)胞識(shí)別，從而將抗原肽提呈給T細(xì)胞，誘導(dǎo)T細(xì)胞活化的過(guò)程。50T細(xì)胞識(shí)別抗原的要求T細(xì)胞不能識(shí)別游離抗原多肽，只識(shí)別表達(dá)于APC表面的MHC-肽復(fù)合物。CD4分子輔助TCR識(shí)別MHCII-肽復(fù)合物，CD8分子輔助TCR識(shí)別MHCI-肽復(fù)合物。51Th細(xì)胞52Tc細(xì)胞CD8CD4一、APC提呈抗原的分類(lèi)外源性抗原（Exogenousantigen）：來(lái)源于APC以外的抗原，如被吞噬的細(xì)胞，細(xì)菌或者蛋白質(zhì)抗原等。內(nèi)源性抗原（Endogenousantigen）：由細(xì)胞內(nèi)合成的抗原，如病毒蛋白、腫瘤蛋白或某些自身抗原等。53二、APC加工和提呈抗原的途徑經(jīng)典的抗原提呈途徑MHC-I類(lèi)分子途徑：提呈內(nèi)源性抗原MHC-II類(lèi)分子途徑：提呈外源性抗原非經(jīng)典的抗原提呈途徑（MHC分子對(duì)抗原的交叉提呈）脂類(lèi)抗原CD1分子提呈途徑。5455（一）MHC-I類(lèi)分子抗原提呈途徑MHCI2m抗原結(jié)合槽抗原類(lèi)別：內(nèi)源性抗原，如病毒、腫瘤或某些自身抗原；APC類(lèi)型：內(nèi)源性抗原的產(chǎn)生細(xì)胞，即所有的有核細(xì)胞；提呈對(duì)象：CD8+CTL。56細(xì)胞內(nèi)蛋白與泛素結(jié)合，泛素化蛋白呈線性進(jìn)入蛋白酶體而被降解。泛素：是一種存在于真核細(xì)胞中的小蛋白（76aa），主要功能是標(biāo)記需要分解的蛋白質(zhì)，使其被水解。1.內(nèi)源性抗原的加工與轉(zhuǎn)運(yùn)57AaronCiechanoverAvramHershkoIrwinRoseNobelPrizeinChemistryfor2004瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2004年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予以色列科學(xué)家阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和美國(guó)科學(xué)家歐文·羅斯，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞是如何摧毀有害蛋白質(zhì)的（即泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解）。細(xì)胞用泛素/蛋白酶體系統(tǒng)降解蛋白質(zhì)。蛋白酶體20S蛋白酶體：為中空（1-2nm）圓筒形結(jié)構(gòu)。26S免疫蛋白酶體：具有更強(qiáng)的活性。內(nèi)源性抗原在胞漿中由蛋白酶體降解為6-30aa的抗原肽。5960內(nèi)源性抗原蛋白酶體肽段（6-30aa）胞漿中產(chǎn)生的肽抗原與新合成的MHC-I類(lèi)分子被阻隔于細(xì)胞的不同區(qū)域，以防止發(fā)生錯(cuò)誤結(jié)合。肽段必須進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）才能夠與MHC-I分子裝配。61抗原加工相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)物（TAP）選擇性轉(zhuǎn)運(yùn)8-16個(gè)aa殘基的肽。TAP1/2異二聚體形成6次跨膜孔道，以依賴ATP的方式進(jìn)行主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，將胞漿內(nèi)的肽轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。62內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔胞漿TAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2Peptide蛋白酶體加工后的多肽63地點(diǎn)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。組裝：在伴侶蛋白的協(xié)助下折疊形成/2m異二聚體，結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)孔道的內(nèi)側(cè)口。伴侶蛋白：Calnexin（鈣連接蛋白）；Calreticulin（鈣網(wǎng)蛋白）；Tapasin（TAP相關(guān)蛋白）。2.MHCI類(lèi)分子的生成與組裝MHCI2m64伴侶蛋白Calnexin：鈣連接蛋白；Calreticulin：鈣網(wǎng)蛋白；Tapasin：TAP相關(guān)蛋白。功能：促進(jìn)蛋白折疊，穩(wěn)定MHC分子結(jié)構(gòu)，保護(hù)α鏈，促使抗原結(jié)合溝槽更適合抗原肽，介導(dǎo)MHC分子與TAP結(jié)合。656667抗原肽被轉(zhuǎn)運(yùn)至MHC抗原結(jié)合槽中運(yùn)送至細(xì)胞表面供CD8+T識(shí)別伴侶蛋白與鏈結(jié)合，直至2m被運(yùn)載到此處2m結(jié)合后穩(wěn)定MHCI分子結(jié)構(gòu)MHC與TAP形成復(fù)合物3.抗原肽-MHCI分子復(fù)合物的形成與抗原提呈抗原肽-MHCI復(fù)合物的形成：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)?？乖?MHCI復(fù)合物的組裝：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)TAP1/2孔道內(nèi)側(cè)口?？乖?MHCI復(fù)合物的轉(zhuǎn)運(yùn)器：高爾基體。提呈對(duì)象：CD8+T細(xì)胞。68MHCClassI途徑70（二）MHCII類(lèi)分子抗原提呈途徑MHCII抗原類(lèi)別：外源性抗原（細(xì)菌、細(xì)胞以及外源性蛋白等）；APC類(lèi)型：專(zhuān)職APC；提呈對(duì)象：CD4+Th細(xì)胞。711.外源性抗原的攝取與加工吞噬作用胞飲作用受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用72抗原的降解地點(diǎn)：內(nèi)體、吞噬溶酶體和MIIC。攝取的蛋白質(zhì)、細(xì)菌等抗原在胞內(nèi)形成內(nèi)體（吞噬體）；吞噬體與溶酶體融合形成吞噬溶酶體；吞噬溶酶體又與MIIC（MHCII類(lèi)小室）融合。在吞噬溶酶體和MIIC中，抗原被降解為適合MHC-II類(lèi)分子結(jié)合的10-30aa短肽。73MIIC吞噬體pH不斷降低攝取抗原溶酶體吞噬溶酶體7410-30aa的肽段

合成地點(diǎn)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)組裝：首先形成/異二聚體2.MHCII分子的合成與轉(zhuǎn)運(yùn)與Ii鏈結(jié)合（Ii）3九聚體

Ii鏈：Ia相關(guān)恒定鏈（Ia-associated

invariantchain，Ii）75（Ii）3九聚體鏈鏈Ii鏈76Ii鏈的功能促進(jìn)MHC-II分子二聚體的形成，包括組裝和折疊；阻止MHC-II在ER中與內(nèi)源性抗原肽的結(jié)合；促進(jìn)MHC-II分子轉(zhuǎn)運(yùn)至MIIC。77Ii鏈自身抗原阻止自身抗原結(jié)合未成熟MHC-II分子危險(xiǎn)CLIPMIICMIICMIICERMHCII分子的合成：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)送地點(diǎn)：MIIC（MHCII類(lèi)小室）轉(zhuǎn)運(yùn)方式：高爾基體。CLIP鏈：MHCII類(lèi)分子相關(guān)的恒定鏈多肽。

HLA-DMMHCIIMIIC在MIIC中，HLA-DM催化CLIP的解離793.MHC-II分子的組裝和抗原肽的提呈抗原肽-MHCII復(fù)合物形成地點(diǎn)：MIIC?？乖?MHCII復(fù)合物組裝：HLA-DM催化CLIP解離，MHCII分子與抗原肽形成復(fù)合物。提呈對(duì)象：CD4+T細(xì)胞。81抗原提呈的基本規(guī)律CD4+T細(xì)胞CD8+T細(xì)胞MHCII+外源性抗原MHCI+內(nèi)源性抗原83MHC-I分子