1、抗原提呈細(xì)胞與抗原的加工及提呈,第十一章,南華大學(xué)醫(yī)學(xué)免疫學(xué)教研室,1,Q：為什么需要APC存在？,初始T細(xì)胞的完全活化需要兩種活化信號(hào)的協(xié)同作用?！半p信號(hào)”,2,3,第一節(jié) 抗原提呈細(xì)胞的種類與特點(diǎn),4,抗原提呈細(xì)胞 (Antigen-presenting cell, APC),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。,APC,MHC分子,T cell,TCR,Ag肽,5,6,通過MHC II類分子提 呈外源性抗原的APC,APC,一、APC的 分類,通過MHC I類分子提 呈內(nèi)源性抗原的APC,病毒感染

2、的細(xì)胞,腫瘤細(xì)胞,7,專職性APC,特點(diǎn)：表達(dá)MHC-類分子，共刺激 分子和AM,非專職性APC (non-professional APC),單核/巨噬細(xì)胞 (Mo/M),樹突狀細(xì)胞 (DC),B 細(xì)胞,(professional APC),一、APC的 分類,通過MHC II類分子提呈外源性抗原的APC,8,9,包括：內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞等；,以及表達(dá)MHC類分子的靶細(xì)胞（腫瘤細(xì)胞、病毒感染細(xì)胞等）。,非專職性APC (non-professional APC),特點(diǎn)：通常情況下不表達(dá)MHC-類分子，共 刺激分子和AM，在炎癥或IFN-刺激 下才表達(dá)。,10,二、專職性抗原提呈細(xì)

3、胞,11,美國學(xué)者Steinman于1973年發(fā)現(xiàn) 。,* 成熟時(shí)伸出許多樹突狀或偽足樣突起而得名。,* 體內(nèi)功能最強(qiáng)和最重要的 APC；,* 能顯著刺激初始T細(xì)胞增殖。,DC是機(jī)體適應(yīng)性T細(xì)胞免疫應(yīng)答的始動(dòng)者 連接固有免疫和適應(yīng)性免疫的橋梁,（一）樹突狀細(xì)胞(dendritic cell, DC),12,經(jīng)典DC (conventional DC)：來自髓樣干細(xì)胞,漿細(xì)胞樣DC (plasmacytoid DC)：來自淋巴樣干C,1、 DC的類型,“髓系DC”，主要參與免疫應(yīng)答的誘導(dǎo) 與啟動(dòng)。,通過分泌I型IFN而參與抗病毒固有免疫；參與自身免疫病的發(fā)生發(fā)展；加工提呈抗原。,13,Fig.,

4、2. 經(jīng)典DC的成熟過程,2. 經(jīng)典DC的成熟過程,未成熟DC 表達(dá)模式識(shí)別受體，識(shí)別和攝取外源性抗原 抗原加工能力強(qiáng) 低表達(dá)MHC II類分子、共刺激分子和AM 遷移期DC 隱蔽細(xì)胞：在輸入淋巴管和淋巴液中遷移的DC 外周血DC：遷移的DC和DC前體 成熟DC：并指狀DC（IDC）,間質(zhì)DC：分布于非免疫器官組織間質(zhì) 朗格漢斯細(xì)胞(LC)：皮膚，含Birbeck顆粒,成熟DC 表面有許多樹突樣突起 低表達(dá)模式識(shí)別受體，識(shí)別和攝取外源性抗原的 能力弱 加工抗原的能力弱 高表達(dá)表達(dá)MHC II類分子、共刺激分子和AM， 有效提呈抗原和激活T細(xì)胞，啟動(dòng)適應(yīng)性免疫應(yīng)答,2. 經(jīng)典DC的成熟過程,17

5、,未成熟DC,成熟DC,FcR及甘露糖R,MHC-II分子,共刺激分子,Ag攝取加工能力,Ag提呈能力,+,遷移傾向性,主要功能,+,+,+,+,-/+,+,-/+,-/+,-/+,炎癥組織,外周淋巴組織,攝取/加工/處理Ag,提呈Ag,表11-1 未成熟和成熟DC特點(diǎn)的比較,18,通過模式識(shí)別受體和FC受體識(shí)別病原微生 物或抗原-抗體復(fù)合物 通過胞飲作用、吞噬作用和受體介導(dǎo)的內(nèi) 吞作用等攝取抗原 pDC產(chǎn)生I型干擾素，參與抗病毒固有免疫,3. Dc的功能,（1）識(shí)別、攝取和加工抗原，參與固有免疫,19, 提供雙信號(hào)，活化T細(xì)胞,DC,-Ag肽：MHC分子復(fù)合物,TCR,CD3,信號(hào),-協(xié)同刺

6、激分子(CM),信號(hào),CMR,T,(CD80、CD86、CD40 ),(CD28、CD40L ),3. Dc的功能,（2）抗原提呈與免疫激活作用,20,21, 產(chǎn)生CKs誘導(dǎo)活化T細(xì)胞增殖和分化 高表達(dá)ICAM-1等黏附分子，有利于 細(xì)胞間的相互作用 DC是唯一能激活初始T細(xì)胞的專職性APC, 促進(jìn)B細(xì)胞的增殖與分化,誘導(dǎo)Ig類別轉(zhuǎn)換/釋放某些可溶性因子。,3. Dc的功能,22,（3）免疫調(diào)節(jié)作用：分泌CKs和趨化因子調(diào)節(jié)其他免 疫細(xì)胞的功能。, 誘導(dǎo)中樞免疫耐受：胸腺DC,在胸腺，T細(xì)胞通過識(shí)別DC表面的自身pMHC而發(fā)生凋亡 (陰性選擇),從而排除自身應(yīng)答性T細(xì)胞克隆。, 誘導(dǎo)外周免疫耐

7、受：非成熟DC,（4）免疫耐受的誘導(dǎo)與維持,3. Dc的功能,Th0,Th1,細(xì)胞免疫,IL-12,IL-12,如：,23,（二）單核/巨噬細(xì)胞 (Mo/M),單核細(xì)胞(Mo),外周血,M, 組織,1、組成及分布,(Mononuclear Phagocyte System, MPS),單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng),24,骨 髓,血 液,組 織,多能干細(xì)胞,髓樣干細(xì)胞,單核母細(xì)胞,前單核細(xì)胞,單核細(xì)胞,單核細(xì)胞,巨噬細(xì)胞 結(jié)締組織：組織細(xì)胞 肺：肺泡巨噬細(xì)胞 肝：枯否細(xì)胞 脾與淋巴結(jié)：巨噬細(xì)胞 漿膜腔：胸、腹腔巨噬細(xì)胞 神經(jīng)組織：小膠質(zhì)細(xì)胞 骨：破骨細(xì)胞 關(guān)節(jié)：滑膜A型細(xì)胞,單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)細(xì)胞的分化和分布

8、,25,2、 M的表面標(biāo)志,（2）膜抗原：提呈Ag,MHC/類分子（靜止時(shí)低水平）,（1）膜受體：識(shí)別Ag,FcR/CR(C3bR/C4bR) / PRR / CKR,（3）協(xié)同刺激分子：第二信號(hào),CD80(B7-1)、CD86(B7-2)、ICAM-1,26,3、 M的Ag提呈作用特點(diǎn),（1）攝取和加工力強(qiáng) （2）正常情況提呈力較弱（MHCI/II 類分子及共刺激分子較低），活 化后明顯增強(qiáng)； （3）僅激活已活化或記憶性T細(xì)胞。,27,（三）B細(xì)胞,無吞噬功能，BCR特異性識(shí)別濃集和內(nèi)化抗原或 胞飲作用攝取抗原為主； 只提呈可溶性Ag； 活化和記憶性B細(xì)胞才能提呈Ag（靜息 狀態(tài)不表達(dá)CD8

9、0、CD86等共刺激分子）。 Ag濃度較低和再次應(yīng)答時(shí)重要作用； 同時(shí)具有體液免疫效應(yīng)細(xì)胞和APC的重功能,28,mIg介導(dǎo)的內(nèi)吞,CR介導(dǎo)的內(nèi)吞,FcR介導(dǎo)的內(nèi)吞,吞飲,吞噬,吞飲,外源性抗原的攝取方式,被動(dòng)吸附,29,第二節(jié) 抗原的加工和提呈,32,APC降解Ag并加工成一定大小的多肽片段、與MHC分子結(jié)合，形成pMHC再轉(zhuǎn)運(yùn)到APC表面的過程。,APC與T細(xì)胞接觸過程中，表達(dá)于細(xì)胞表面的pMHC被T細(xì)胞識(shí)別，形成TCR-抗原肽-MHC三元體，從而誘導(dǎo)T細(xì)胞活化的全過程。,Ag加工/處理(antigen processing),Ag提呈(antigen presentation),33,3

10、4,TCR的識(shí)別,35,1、內(nèi)源性抗原(endogenous antigen),根據(jù)抗原是否在APC內(nèi)合成分類：,2、外源性抗原(exogenous antigen),并非由APC合成、來源于APC外的抗原。 eg.:細(xì)菌、細(xì)胞等,在APC內(nèi)新合成的抗原。 eg.：病毒感染細(xì)胞 細(xì)胞內(nèi)合成的病毒蛋白 突變細(xì)胞 細(xì)胞內(nèi)合成突變蛋白,一、APC提呈抗原的分類,Review,36,MHC類分子途徑內(nèi)源性Ag提呈途徑,脂類抗原的CD1分子提呈途徑,MHC類分子途徑外源性Ag提呈途徑,非經(jīng)典的抗原提呈途徑,Summary,二、APC加工和提呈抗原的途徑,38,內(nèi)源性Ag主要通過MHC類分子途徑加 工處理

11、與提呈。 參與細(xì)胞：所有有核細(xì)胞。,1、內(nèi)源性抗原的加工與轉(zhuǎn)運(yùn) 2、MHC類分子的生成與組裝 3、抗原肽- MHC類分子復(fù)合物的形成與Ag提呈,（一）MHC類分子途徑,39,1、內(nèi)源性抗原的加工與轉(zhuǎn)運(yùn),（一）MHC類分子途徑,細(xì)胞內(nèi)蛋白與泛素結(jié)合形成 泛素化蛋白，被蛋白酶體降解 蛋白酶體（20S）：大分子蛋 白水解酶復(fù)合體，主要負(fù)責(zé)將 溶酶體外的蛋白質(zhì)降解為多肽。 免疫蛋白酶體（26S）具有較強(qiáng) 的酶活性，其亞單位又稱低分 子量多肽（LMP）,40,TAP（transporter associated with antigen processing）: 抗原加工相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)物 位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面， T

12、AP1和TAP2各跨ER膜6次， 共同在ER膜上形成孔道 TAP選擇性轉(zhuǎn)運(yùn)適合與MHC I類分子結(jié)合的含8-16個(gè)AA 的抗原肽,（一）MHC類分子途徑,41,2、MHC類分子的生成與組裝,伴侶蛋白 鈣聯(lián)蛋白、鈣網(wǎng)蛋白和TAP相關(guān) 蛋白（tapsin） 參與鏈的折疊；鏈與2m組裝 成MHC I分子；保護(hù)鏈不被降解； Tapsin介導(dǎo)I類分子與TAP的結(jié)合,鏈、2m合成部位：ER,（一）MHC類分子途徑,42,3、抗原肽- MHC類分子復(fù)合物的形成與Ag提呈,抗原肽結(jié)合槽：1和2功能區(qū) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的氨基肽酶（ERAP）:修剪Ag肽 羥基氧化還原酶 (Erp57)：催化2功 能區(qū)二硫鍵斷裂和 重建,（

13、一）MHC類分子途徑,43,內(nèi)源性Ag,蛋白酶體,降解,Ag肽,(812個(gè)aa),TAP轉(zhuǎn)運(yùn),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔(類分子在此合成),形成,Ag肽:MHC類分子復(fù)合物,Golgi 轉(zhuǎn)運(yùn),靶細(xì)胞膜表面,提呈,CD8+ T-TCR,Summary,（一）MHC類分子途徑,44,內(nèi)源性抗原通過MHC 類分子途徑加工處理和提呈,（一）MHC類分子途徑,45,（二）MHC類分子途徑,外源性Ag主要通過MHC類分子途徑加工處理與提呈。,1、外源性抗原的攝取與加工 2、MHC類分子的合成與轉(zhuǎn)運(yùn) 3、 MHC類分子的組裝和抗原肽的提呈,（二）MHC II類分子途徑,46,Ag降解場所：內(nèi)體/溶酶體,蛋白Ag,APC攝入,

14、初步降解,多肽,內(nèi)體/吞噬溶酶體,Ag肽(1030個(gè)aa),轉(zhuǎn)運(yùn) 至,酶降解,1. 外源性抗原的攝取與加工,內(nèi)體,與MC (溶酶體樣細(xì)胞器) 融合,47,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中新合成的MHC II分子與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上Ia相關(guān)恒定鏈（Ia-associated invariant chain，Ii）結(jié)合成( Ii)九聚體。 Li的主要功能：,促進(jìn)MHC類分子鏈與鏈組裝和折疊 及二聚體的形成；,促進(jìn)MHC類分子通過Golgi從ER轉(zhuǎn)運(yùn)到MC。,阻止MHC類分子與其他內(nèi)源性多肽結(jié)合；,2. MHC 類分子合成與轉(zhuǎn)運(yùn),48,2. MHC 類分子合成與轉(zhuǎn)運(yùn),49,CLIP,MHC類分子相關(guān)的恒定鏈多肽,(class as

15、sociated invariant chain peptide),作用：封閉MHC類分子的抗原 肽結(jié)合槽。,MC：MHC 類分子小室,2. MHC 類分子合成與轉(zhuǎn)運(yùn),50,3. MHC類分子的組裝和抗原肽的提呈,HLA-DM分子：使CLIP與抗原肽結(jié)合槽解離,抗原肽結(jié)合槽： 1+1，結(jié)合13-18 aa,51,3. MHC類分子的組裝和抗原肽的提呈,52,MHC類分子 Ii (Ii)3 Ii 降解 ( MC ) CLIP HLA-DM 與Ag肽結(jié)合槽解離 抗原肽-MHC類 分子復(fù)合物,3. MHC類分子的組裝和抗原肽的提呈,53,外源性Ag,APC攝入,蛋白酶降解,Ag 肽(13-18aa)

16、,(Ii)3,CLIP,酸性環(huán)境、蛋白酶降解Ii,HLA-DM降解CLIP,(MC ),MHC類分子,結(jié)合,提呈,CD4+ T細(xì)胞,(內(nèi)體、溶酶體和MC),Summary,（二）MHC II類分子途徑,54,外源性抗原通過MHC II類分子途徑加工處理和提呈,（二）MHC II類分子途徑,55,MHC類分子途徑 MHC類分子途徑,Ag來源 內(nèi)源性Ag 外源性Ag,Ag降解的胞內(nèi)位置 蛋白酶體 內(nèi)體、溶酶體和MC,處理和提呈Ag的細(xì)胞 所有有核細(xì)胞 專職性APC,Ag與MHC分子結(jié)合部位 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) MC,提呈抗原的MHC分子 MHC類分子 MHC類分子,識(shí)別和應(yīng)答細(xì)胞 CD8+T(主要為Tc) C

17、D4+T(主要為Th),伴侶分子 TAP、鈣聯(lián)蛋白 Ii鏈、鈣聯(lián)蛋白,表11-2 MHC類分子和MHC II類分子途徑比較,56,MHC類分子能提呈外源性Ag,（三）非經(jīng)典的抗原提呈途徑 （MHC分子對抗原的交叉提呈）,MHC類分子也能提呈內(nèi)源性Ag,（三）非經(jīng)典的抗原提呈途徑,57,外源性Ag交叉提呈的機(jī)制 外源性抗原從內(nèi)體或吞噬溶酶體中溢出或直接穿 越細(xì)胞膜進(jìn)入胞質(zhì) 溶酶體中抗原肽通過胞吐作用排出并與細(xì)胞膜表 面空載MHC I類分子結(jié)合 細(xì)胞表面的和新合成的MHC I類分子進(jìn)入內(nèi)體直 接與外源性抗原肽結(jié)合,（三）非經(jīng)典的抗原提呈途徑,58,內(nèi)源性Ag交叉提呈的機(jī)制 含內(nèi)源性抗原的細(xì)胞或凋亡小體被APC攝取 形成內(nèi)體 內(nèi)源性抗原肽被釋放到胞外，與細(xì)胞膜表面空 載的MHC 類分子結(jié)合為復(fù)合物,（三）非經(jīng)典的