抗原提呈细胞,NK细胞于益芝免疫学教研室抗原提呈细胞抗原提呈细胞( APC)研究历史
早期:抗原致敏细胞 antigen-pulsed cells
60年代中期:辅佐细胞 accessory cells,AC
70年代:抗原提呈细胞
antigen-presenting cells,APC
80年代初:树突状细胞 dendritic cells,DC
传统概念,APC是指那些能加工,处理外源性抗原,表达 MHCⅡ 类分子并激活辅助性 T淋巴细胞从而启动免疫反应效应阶段的细胞 。
缺 点,没有把细胞毒性 T淋巴细胞的靶细胞及表达 MHC I类分子的细胞包括在内 。
抗原提呈细胞( APC)的概念抗原提呈细胞( APC)最新概念
从广义上讲,APC指的是能表达被特异性 T淋巴细胞识别的多肽 -MHC
复合体的任何细胞 。
专职性的 APC(professional APC)
单核 /巨噬细胞、树突状细胞,B淋巴细胞等能表达 MHCⅡ 类分子的细胞。
非专职性的抗原提呈细胞如内皮细胞、纤维母细胞、各种上皮及间皮细胞等。
APC种类第一节 抗原提呈细胞一、单核 /巨噬细胞
M?是体内功能最为活跃的细胞之一
表达数十种受体
产生数十种酶
分泌近百种生物活性产物网状内皮细胞系统( reticulo-endothelial system,RES)
单核吞噬细胞系统( mononuclear phagocyte system,MPS)
(一)单核 /巨噬细胞的特点
M?起源于血液中的单核细胞,单核细胞又来源于骨髓中的前体细胞。
成熟机体主要由骨髓不断产生单核细胞,
进入血液,存留数小时至数日后移行到全身各组织器官如神经器官、内分泌器官、肾脏、肝脏、脾脏及淋巴组织,发育成熟为 M?。
(二)单核巨噬细胞的来源与趋化至炎症反应部位、主要承担杀伤作用的 M?相比,组织器官中静息的 M?能存活更长时间(几天至几周不等)。
炎症状态下,M?与其它细胞一起(尤其是中性粒细胞)从骨髓及循环系统进入损伤部位。
(三)不同部位的巨噬细胞肺,肺泡巨噬细胞肝,枯否( Kupffer)细胞脾与淋巴结:游走与固定巨噬细胞浆膜腔,胸、腹腔巨噬细胞神经组织,小胶质细胞骨,破骨细胞关节,滑膜 A型细胞
(四)巨噬细胞的分泌产物种类 实例补体 C1~ C9,B,D,I,H因子,C1抑制物凝血因子 V,VⅡ,Ⅰ X,X因子,凝血酶原酶类 各种中性蛋白酶,酸性水解酶,溶菌酶生物活性酯类 花生四烯酸衍生物(前列腺素、白三烯等)
激素样物质 促肾上腺皮质激素,β内啡肽细胞因子 IL-1,IL-3,IL-6,TFN-a,IFN-a,- β,FGF
反应性中间产物 活性氧、亚硝酸盐其他 多种生长因子及刺激因子,嘌呤及嘧喧产物,
各种结合蛋白、连接蛋白及酶抑制物,VitD3等
吞噬消化作用
杀伤肿瘤细胞
加工与提呈抗原
调节免疫应答
介导炎症反应
(三)巨噬细胞的功能巨噬细胞对抗原的摄取
吞噬 (phagocytosis)
胞饮作用 (pinocytosis)
受体介导的胞吞作用
(receptor-mediated endocytosis)
吞噬 (phagocytosis)
吞入较大的固体或分子复合物如细菌、细胞碎片等物质的过程。在吞噬的过程中,被吞入细胞内的颗粒状及细胞状异物常被细胞膜包裹形成吞噬体。
胞饮作用 (pinocytosis)
吞入液态物质或极微小颗粒的过程,
受体介导的胞吞作用
(receptor-mediated endocytosis)
是一种特异性很强的胞吞作用,大分子物质首先被细胞膜上的特异受体识别并与之结合,然后通过膜囊泡系统完成物质的传送,这种作用常发生于细胞膜上的特殊区域 (称衣被区 )。 在此过程中形成的囊泡称为衣被小体 (coated vesicle)。
胞吐作用 (exocytosis)
与胞吞作用相反,细胞内一些由浆膜包裹的小体与细胞膜相融合,再将其内容物,吐,出胞外的过程,细胞内的分子可以通过胞吐而分泌,也可以储存于胞内的膜小体中等待胞吐信号而对其分泌进行调节。
进入 M?的抗原在酸性环境中大部分被降解,少量与 MHC Ⅱ 类分子结合成为 MHC-多肽复合物并表达于细胞表面,
从而被 CD4+ T淋巴细胞识别并将抗原提呈给 CD4+ T细胞 。
抗原加工与提呈功能二、树突状细胞( Dendritic cells,DC)
机体内功能最强的抗原递呈细胞。
DC最大的特点是能够显著刺激处女型或初始型 T细胞( Naive T cells)增殖。
DC是机体免疫反应的始动者,在免疫应答的诱导中具有独特的地位。
(一) DC的基本特征具有典型树突状形态、膜表面高表达 MHC
II类分子并具有一些相对特异性表面标志、且能移行至淋巴器官和刺激初始型 T细胞增殖活化的一类细胞。
小鼠 DC,33D1和 NLDC145
大鼠 DC,OX62
人 DC,CD1a和 CD83。
(二) DC的标志
DC还表达可特异性结合病原微生物的受体以及 FcR 。
表达 MHC II类分子、共刺激分子 CD80及
CD86、粘附分子 CD40,CD44,CD50以及?1、
2整合素家族成员。
分泌 IL-1,IL-6,IL-8,IL-12,TNF-?,IFN-
,GM-CSF等细胞因子。
(三) DC的来源
髓系干细胞来源的 DC( myeloid DC)
淋巴系干细胞来源的 DC( lymphoid DC)
大多数 DC来源于骨髓,由骨髓进入外周血,再分布到全身各组织。
广泛分布于脑以外的全身各脏器,数量极少,仅占人外周血单个核细胞的 1% 以下,
占小鼠脾脏的 0.2-0.5%。
(四) DC的组织分布
位于表皮和胃肠道上皮部位的未成熟 DC。
高表达 FcR,C3R,MHC I,II类分子
胞浆内含有称为 Birbeck颗粒的特征性细胞器
具有较强的摄取和加工处理抗原的功能,
但其免疫刺激能力较弱。
郎格罕斯细胞( Langerhans cell,LC)
间质性 DC( interstitial DC),非淋巴组织间质中的
DC
外周血 DC
隐蔽细胞( veiled cell),输入淋巴管和淋巴液中迁移形式的 DC
并指状 DC( interdigitating cell,IDC),淋巴组织胸腺依赖区的 DC,具有较强的免疫激发功能
胸腺 DC,参与 T细胞阴性选择
滤泡 DC( follicular DC,FDC),淋巴组织胸腺依赖区的 DC,可能与记忆性 B细胞的形成有关
(五) DC的分化、发育、成熟及迁移
常用于研究的淋巴系 DC为胸腺内 DC,
为 T细胞阴性选择的主要承担细胞 。
其分化,发育,成熟及迁移的特点目前尚不清楚 。
髓系 DC的分化发育过程可分为四个阶段:前体阶段,未成熟期,迁移期,
成熟期 。
目前从人胎肝,脐血,骨髓,成人外周血以及小鼠的骨髓和外周血中均分离出髓系前体 。 其功能在于产生各种髓系 DC。
1,前 体获得各种 DC前体的方法简介
脐血
骨髓
成人外周血
小鼠的骨髓
未成熟 DC主要存在于多种实体器官及非淋巴组织的上皮 ( 此处的 DC即为 LC)
能表达一些膜受体如 FC?RⅡ,人甘露糖受体或鼠 DEC- 205分子
未成熟 DC能通过吞饮和吞噬作用摄取抗原。
2,未成熟期 DC
主要存在于输入淋巴管,外周血,肝脏血液及淋巴组织 。
经过淋巴和血液循环,从输入淋巴管进入淋巴结。从外周血进入脾脏或从肝窦进入腹腔淋巴结,从而启动 T细胞产生免疫反应。
3,迁 移 期
成熟期 DC主要存在于淋巴结,脾脏及
Peyer's结 。
受趋化因子的作用归巢至 T细胞区 。
4,成熟期 DC
表型特征是高表达 MHC I类分子,MHC II
类分子,CD80( B7- 1),CD86( B7-
2),CD40,ICAM- 1和 HSP等免疫刺激分子及其特异性抗原,CD1a和 CD83也是人成熟 DC的标志。
能分泌 IL-12
能有效地将抗原提呈给处女型 T细胞并使之激活。
活化 T细胞后它们自身即出现凋亡。
DC的分化发育途径亦受到所处培养环境或刺激信号的影响,
(六) DC摄取抗原的途径细胞骨架依赖型的,由膜皱折和形成大的囊泡 ( 1~ 3um) 形成液相内吞作用,DC可吞入非常大量的液体,每小时可达其细胞体积的一半,
在抗原浓度 10- 10mol/L时即可由巨吞饮作用使抗原得到提呈 。
1,巨吞饮作用借助细胞膜表面的受体可以有效地捕捉到浓度很低的相应抗原 。 DC不表达特异性受体,但表达 Fc?RII受体,可有效捕捉抗原抗体复合物;表达甘露糖受体,可摄取甘露糖化及岩藻糖化抗原 。
2,受体介导的内吞作用吞噬是细胞摄取大颗粒或微生物 (>0.5?m)
的一种内吞方式。
3,吞噬作用外周组织中的非成熟 DC具有很强的内吞活性,它们主要通过巨吞饮,受体介导的内吞作用以及吞噬作用三条途径摄取抗原,然后迁移至淋巴器官,在迁移过程中逐渐成熟,
表现为摄取抗原的能力下降,而递呈功能却增强 。
未成熟 DC内含有一些重要的细胞器官包括内质体( Endosome),MⅡ C及 CⅡ V颗粒和溶酶体等。
分泌一些趋化因子和具有炎症介质作用的细胞因子,如 LC能产生 TNF-?,IL-1,IL-
6,IL-15等
未成熟 DC具有摄取和加工处理抗原的功能,
但其刺激处女型 T细胞的能力很弱。
外来抗原物质被摄入 DC后,经蛋白溶解处理后得到一定氨基酸长度的片段,与 MHC
II类分子结合,形成复合物表达于 DC表面,
再递呈给 CD4+ T淋巴细胞 。
(七) DC对抗原的加工处理与提呈
树突状细胞与免疫激活
树突状细胞与免疫自稳
树突状细胞与免疫耐受
树突状细胞与疾病的防治肿 瘤感染性疾病移植免疫自身免疫性疾病和变态反应性疾病
(八) DC的其他功能
激活后能表达丰富的 MHC Ⅱ 分子 。
通过两种方式内吞抗原,即通过非特异的胞饮作用或通过其表面的抗原特异性受体 (即膜表面免疫球蛋白 )的介导 。
在抗原浓度非常低的情况下也能有效提呈抗原 。
三,B淋巴细胞第二节 抗原提呈及其机制外源性抗原和内源性抗原
来源于细胞外的抗原称为外源性抗原
(exgenous antigen),如被吞噬细胞吞噬的细菌等。
细胞内合成的抗原称为内源性抗原
(endogenous antigen),如被病毒感染细胞合成的病毒蛋白和肿瘤细胞内合成的蛋白等。
抗原递呈细胞将抗原分子降解并加工成一定大小的多肽片段,以 MHC-肽复合物的形式表达于抗原提呈细胞表面的过程 。
抗原处理( antigen processing)
抗原递呈细胞在与 T细胞接触的过程中其表面的 MHC-肽复合物被 T细胞识别,从而将抗原信息传递给 T细胞的过程。
抗原提呈 (antigen prsenting)
内源性抗原 MHC I类分子途径外源性抗原 MHC II类分子途径
MHC I类分子
两条肽链,结构类似于 Ig。
α链:多态性糖链,分为胞外区、跨膜区、
胞内区三个区。
胞外区又分 α1,α2、
α3三个功能区。
肽结合区( Peptide
Binding domain),由?1、
2对称排列,形成沟槽状结构。
肽结合巢( Peptide
Binding Cleft)可容纳 8- 10

3是 T细胞 CD8分子的识别部位 。
跨膜区将 I类分子固定在细胞膜上 。
胞内区具有信号传导功能 。
2m,β2微球蛋白,
编码基因位于 15号染色体(小鼠为 2号)上。
非穿膜蛋白,有助于 I
类分子的表达和稳定性。
MHC II类分子
α链,β链均为多态性糖链,分为
α1,α2,β1,β2
四个胞外功能区 。
肽结合区由 α1与
β1两个区段组成 。
肽结合巢 ( Peptide
Binding Cleft) 可容纳较大的抗原肽 ( 13
- 17) 。
β2:T细胞 CD4分子的识别部位 。
一,MHC I类分子途径
MHC I 类分子结合的抗原多肽通常来源于胞内蛋白、核蛋白和病毒蛋白。完整的抗原在胞浆中降解成多肽,而最主要的胞内蛋白酶解复合物是蛋白酶体 (proteosome),又称低分子量多肽或巨大多功能蛋白酶 (lowmolecular
weight polypeptide or large mutifunctional
protease,LMP)。
1,内源性抗原的加工处理和转运抗原在胞浆经蛋白酶体降解形成多肽后,
首先转移至内质网 (ER)腔内与新组装的
MHC I 类分子结合 。 参与此过程的转运蛋白
TAP(transporter associated with antigen
processing or transporter of antigenic
peptides)。
多肽首先与孔样结构的胞浆区结合,
ATP结合在 TAP1和 TAP2的羧基端,经水解后导致 TAP异二聚体的构型改变,从而暴露膜内区的结合位点,使多肽进入内质网腔 。
在内质网内,MHC I类分子与?2- m结合为异二聚体,随后 TAP转运的多肽与 MHC I类分子的沟槽区结合形成三聚体,通过高尔基体移行至细胞表面。
与 MHC I类分子结合的多肽最适长度为 8-
10个氨基酸,通过氢键与 MHC I类分子紧密结合。
2,MHC I类分子的生成和多肽的组装
3,内源性抗原肽的提呈细胞表面 MHC I类分子结合的多肽被 CD8+T
细胞识别,从而导致 CD8+T细胞的活化 。
二,MHC II类分子途径
1,外源性抗原的加工处理抗原提呈细胞以胞吞的方式将抗原内吞至细胞浆中的腔室结构 (内质体及溶酶体 ),在酸性环境中被蛋白酶等水解为抗原多肽片段 。
2,MHC II类分子的生成和转运
在内质网中新合成的 MHCⅡ 类分子与 Ia相关的恒定链( Ii链)结合。
通过高尔基体转运至 MHC II类分子腔室
( MIIC)。
含有外来抗原的内体 /融酶体与 MIIC融合,
Ii部分被水解,仅在肽结合沟槽中残留一个小片段 CLIP ( II类分子相关的恒定链多肽)。
3,MHC II类分子的组装和递呈抗原肽
在 HLA-DM的作用下,CLIP与肽结合沟槽解离,
抗原肽结合到肽结合沟槽 。
融合体向细胞表面移行,通过胞吐作用表达于细胞表面 。
细胞表面 MHC II类分子结合的多肽被 CD4+T
细胞识别,从而导致 CD4+T细胞的活化 。
无论抗原通过何种途径加工处理,其递呈过程均可分为四个阶段:
细胞间的黏附
抗原特异性活化
共刺激作用
细胞因子信号参与三、交叉递呈现象自然杀伤细胞
(nature killer,NK)
自然杀伤细胞 (nature killer,NK)
一,NK的来源来源于骨髓,属于大颗粒淋巴细胞。
胸腺细胞在体外 IL-2等细胞因子存在条件下培养也可诱导出 NK细胞。小鼠脾脏在体内 IL-3诱导下可促进 NK细胞的分化。
NK细胞主要分布于外周血中,占
PBMC 5~ 10%,淋巴结和骨髓中也有 NK
活性,但水平较外周血低 。
二,NK的分布
人 NK细胞 mIg-,部分 NK细胞 CD2,CD3
和 CD8 阳性,表达 IL-2 受体 β 链
(P75,CD122),CD11b/CD18阳性 。
目前常用检测 NK细胞的标记有 CD16、
CD56,CD57,CD59,CD11b,CD94和
LAK-1。
三,NK的表面标志
NK没有 T,B细胞标志 。
有自发细胞毒活性 。
作用不受 MHC限制 。
没有免疫记忆功能 。
属先天性免疫 。
不杀伤自身细胞 。
活化 NK能产生多种细胞因子调节免疫 。
四,NK的特点四,NK的活化途径
1,通过 CD3分子的 ζ 链 NK细胞不表达 TCR/CD3复合物,但部分 NK细胞表达 CD3ζ 链,当用 CD16抗体刺激 NK细胞活化时,ζ 链发生酪氨酸磷酸化,引起胞浆内 Ca离子 浓度升高,IP3水平增加,促进细胞因子合成和 ADCC作用。
2,通过 CD2分子 CD2与 CD58相互作用或用 CD2 McAb
刺激可活化 NK细胞,CD3 ζ 链发生酪氨酸磷酸化。
3,自然杀伤细胞刺激因子,自然杀伤细胞刺激因子
(natural killer cell stimulatory factor,NKSF) 对 NK
细胞有刺激作用。
五,NK的杀伤作用
通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用
(ADCC)作用杀伤靶细胞。
通过粘附分子及某些抗原结合靶细胞。
通过释放穿孔素( perforin)在靶细胞上穿孔及 granzyme B(颗粒酶 ) 释放酶类物质杀伤靶细胞。
抗肿瘤
抗病毒
调节免疫六,NK的功能