apc抗原提呈細胞及抗原提呈

1、醫(yī)學免疫學,第 十 章,抗原遞呈細胞及抗原遞呈,,怎樣理解“異己”,異種移植物同種異體器官移植物,,蛋白質、核酸、糖脂類,各種病原微生物如寄生蟲、細菌、病毒等,各種動、植物如動物血清、花粉等,,,,,抗原（Antigen）,,特異性抗體,致敏淋巴細胞,,,經皮下、靜脈或受損的 皮膚、粘膜等進入機體,,,Recognition,Activation,proliferation,Differentiation,migration,

2、Effectorfunction,Memory,Apoptosis,,,,,,,,Maturation,,Cell Behaviors,,概念抗原遞呈細胞抗原遞呈,,主 要 內 容,能攝取、加工處理抗原，并將抗原遞呈給T淋巴細胞的一類免疫細胞，在機體免疫應答中發(fā)揮重要作用，也稱輔佐細胞（accessory cell）。,抗原遞呈細胞(antigen presenting cell, APC),專職APC(professio

3、nal APC) 能組成性表達MHC-II類分子和T細胞活化的共刺激分子，抗原遞呈能力強，包括巨噬細胞(Mφ)、樹突狀細胞(dendritic cell,DC)和B細胞等。非專職性APC(non-professional APC) 誘導性表達MHC-II類分子，抗原遞呈能力弱，包括內皮細胞、成纖維細胞、上皮細胞等。,抗原遞呈細胞,幾類主要APC的分布及其主要特性,抗 原 遞 呈（antigen presentation）

4、,抗原提呈細胞將抗原加工處理、降解為抗原肽片段并與胞內MHC分子結合，以抗原肽/MHC分子復合物的形式遞呈給T細胞識別的過程。,,概念抗原遞呈細胞 -樹突狀細胞 -單核-吞噬細胞系統(tǒng) -B細胞抗原遞呈,,主 要 內 容,樹突狀細胞的來源和分類,pDC,mDC,mDC,DC的分類及命名,根據DC來源分類 * 髓樣DC（myeloid DC,mDC） * 漿細胞樣DC(plasmacytoid DC, pDC)

5、根據DC成熟狀態(tài)分類：成熟DC和未成熟DC（iDC）根據DC功能狀態(tài)分類 * 耐受性DC：表達IDO的DC、高表達ILT4的DC； * 調節(jié)性DC ：可誘導高表達IL-10的Tr1細胞 （二者均為漿細胞樣iDC）根據DC分布部位分類 * 淋巴組織中DC：括濾泡DC、并指狀DC和胸腺DC * 非淋巴組織中DC：朗格漢斯細胞和間質DC * 循環(huán)DC：外周血DC和隱蔽細胞,樹突狀細胞分布與命名,Langerh

6、ans cell: 表皮和上皮interstitial DC: 心肺腎肝胃間質peripheral blood DCveiled cell：輸入淋巴管和淋巴液interdigitating DC (IDC)：外周淋巴組織胸腺依賴區(qū)thymic DC (TDC)：胸腺髓質follicular DC (FDC)：淋巴濾泡,,,,Menu,F,B,樹突狀細胞的分化、發(fā)育和遷移,Dendritic Cell Maturation,組

7、織中未成熟DC- 強吞噬和吞飲作用- 處理抗原能力強 - 低水平的MHC- 缺乏共刺激分子 - 遞呈抗原能力弱淋巴組織中成熟DC- 不再有吞噬能力- 表達共刺激分子 (B7-1, B7-2)- 高表達MHC和黏附分子- 抗原遞呈能力強,影響DC分化成熟的因素,微生物產物, 如LPS、CpG等、炎性細胞因子如 GM-CSF、IFN-?、IL-12、IL-6、IL-1 ?等是誘導DC成熟的重要因子；刺

8、激DC的抗原種類，如自身抗原、腫瘤抗原（TA）等抑制DC的成熟。DC所處環(huán)境中的抑制性免疫細胞和細胞因子等。,DC的生物學功能,*強的吞飲作 用*受體介導的內吞(FcR/CR/ 甘露糖受體）*吞噬作用*表面捕獲(FDC)FcR和C3bR,抗原提呈,免疫調節(jié),* 激活初始T細胞，啟動免疫應答*分泌細胞因子，調節(jié)免疫細胞分化發(fā)育*分泌趨化性細胞因子，趨化T/B細胞*利用未成熟DC誘導免疫耐受,,,,,概念抗原遞呈細胞

9、 -樹突狀細胞 -單核-吞噬細胞系統(tǒng) -B細胞抗原遞呈,,主 要 內 容,骨 髓,血 液,組 織,多能干細胞,髓樣干細胞,單核母細胞,前單核細胞,單核細胞,單核細胞,巨噬細胞 結締組織：組織細胞 肺：肺泡巨噬細胞 肝：枯否細胞 脾與淋巴結：游走與固定巨噬細胞 漿膜腔：胸、腹腔巨噬細胞 神經組織：小膠質細胞 骨：破骨細胞

10、 關節(jié)：滑膜A型細胞,,,,,,,,,單核吞噬細胞系統(tǒng)細胞的分化和分布,,1. 表面標志 MHC-I/II類抗原、粘附分子（LFA-1,ICAM-1)、共刺激分子(B7,CD40)、FcR、補體受體(CR1/3/4)、LPS受體(CD14)、CKR等　2. 分泌功能： -產生溶酶體酶、髓過氧化物酶、活性氧等 -分泌細胞因子、補體、凝血因子等 -產生前列腺素、白三烯、ACTH、內啡肽等,單核－吞噬細胞系統(tǒng)生物

11、學特征(mononuclear phagocyte system, MPS),MPS的主要生物學功能,吞噬作用：吞噬顆?？乖?、受體（FcR和C3bR)介導的內吞、吞飲； 殺傷：氧依賴和非依賴機制殺傷和消化病原體；抗腫瘤：直接殺傷、ADCC、激發(fā)抗腫瘤免疫；參與免疫應答： -加工和遞呈抗原，提供第二活化信號； -參與Th1細胞介導的細胞免疫的效應階段。參與免疫調節(jié): -正調：產生IL-1/12，TNF-a

12、-負調：前列腺素、TGF-b介導炎癥反應:吞噬殺傷；分泌各種炎癥介質。,吞 噬 作 用,抗原遞呈作用,,概念抗原遞呈細胞 -樹突狀細胞 -單核-吞噬細胞系統(tǒng) -B細胞抗原遞呈,,主 要 內 容,B淋巴細胞,可通過BCR途徑和非特異性胞飲攝取抗原,三種APC細胞特征比較,,概念抗原遞呈細胞抗原遞呈 -胞質溶膠途徑(MHC-I類分子途徑) -溶酶體途徑(MHC-II類分子途徑) -CD1分子遞呈途徑,,主

13、 要 內 容,抗 原 處 理（antigen processing),APC細胞將胞漿內自身產生或攝入胞內的抗原消化降解成一定大小的抗原肽片段，以便與胞內MHC分子結合。,Y,The site of pathogen replication or mechanism of antigen uptake determines the antigen processing pathway used,,,Cytosolic compar

14、tmentEndogenous processing(Viral antigens),Vesicular CompartmentContiguous with extracellular fluidExogenous processing(Streptococcal, Mycobacterial antigens),Distinct mechanisms of antigen generation are used to ra

15、iseT cells suited to the elimination of endogenous or exogenous pathogens,INTRACELLULAR REPLICATION,EXTRACELLULAR ORENDOSOMAL REPLICATION,遞呈抗原的來源,* 外源性抗原(exogenous antigen)： 來源于APC外的抗原，通過溶酶體途徑由MHCII類分子遞呈給CD4+T細胞。*

16、 內源性抗原(endogenous antigen)： 細胞內合成的抗原，通過胞質溶膠途徑由MHCI類分子遞呈給CD8+T細胞。,Pathogens in Cytosol/Vesicles,,概念抗原遞呈細胞抗原遞呈 -胞質溶膠途徑 -溶酶體途徑 -CD1分子遞呈途徑,,主 要 內 容,胞質溶膠（MHC-I類分子途徑）,內源性抗原被胞質溶膠中蛋白酶體降解為小分子抗原肽后，與 MHC-I類分子結合，形成抗原肽/

17、MHC-I類分子復合物，供CD8+T細胞識別的過程。如病毒抗原、腫瘤抗原，組織抗原等主要經此途徑遞呈。,,Degradation in the proteasome,The components of the proteasome include MECL-1, LMP2, LMP7These components are induced by IFN-? and replace constitutive components to

18、confer proteolytic properties.LMP2 & 7 encoded in the MHCProteasome cleaves proteins after hydrophobic and basic amino acids and releases peptides into the cytoplasm,Cytoplasmic cellular proteins, including non-s

19、elf proteinsare degraded continuously by a multicatalytic protease of 28 subunits,,,,,,,,,,,Proteasome, the Cytosolic Meat Grinder That Chops Up Proteins,,,,,,,,,,ENDOPLASMIC RETICULUM,CYTOSOL,Peptide antigens produced

20、in the cytoplasm are physically separated from newly formed MHC class I,,,,,,,,,,,,Transporters associated withantigen processing (TAP1 & 2),Transporter has preference for >8 amino acid peptideswith hydrophobic

21、C termini.,Calnexin bindsto nascentclass I? chainuntil ?2-M binds,,,,,,,B2-M binds and stabilises floppy MHC,Tapasin, calreticulin, TAP 1 & 2 form a complex with the floppy MHC,Cytoplasmic peptides are loaded onto

22、 the MHC molecule and the structure becomes compact,Maturation and loading of MHC class I,Fate of MHC class I,,內源性抗原遞呈的MHC-I類分子途徑,,,,Menu,F,B,內源性抗原遞呈途徑,內源性抗原（如病毒抗原、腫瘤抗原) 胞質↓被蛋白酶體酶解 抗原肽（含8-12個AA）

23、 　 ↓ 經TAP轉運至內質網 形成抗原肽/MHC-I類分子復合物 ↓ 轉運至APC表面 遞呈給CD8+T細胞識別,,,,Menu,F,B,,概念抗原遞呈細胞抗原遞呈 -胞質溶膠途徑 -溶酶體途徑 -CD1分子遞呈途徑,,主 要 內 容,外源性抗原被APC攝取、加工、處理為抗原肽，與MHC-II類分子形成抗原肽/MHC-II類分子復合物，表達于APC表面，供CD4

24、+T細胞識別的過程。,溶酶體（MHC-II類分子途徑),Y,,,Pinocytosis,Phagocytosis,Membrane Igreceptor mediateduptake,,Uptake of exogenous antigens,Complement receptormediated phagocytosis,Fc receptor mediated phagocytosis,,,,opsonization,Prot

25、eases produce ~24 amino acid long peptides from antigensDrugs that raise the pH of endosomes inhibit antigen processing,,Exogenous pathway,,,Protein antigensIn endosome,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Cathepsin B, D and L protease

26、s are activated by the decrease in pH,Pathway for Peptide+MHC-II Formation, from Endocytosis Proteins into Vesicles to Formation of Peptides on MHC-II,Need to prevent newly synthesised, unfolded self proteins from bindin

27、g to immature MHC,Invariant chain stabilises MHC class II by non- covalently binding to the immature MHC class II molecule and forming a nonomeric complex,,,,,,,In the endoplasmic reticulum,MHC class II maturation and in

28、variant chain,參與II類分子的組裝和折疊； 封閉II類分子的肽結合槽 ?阻止II類分子與內質網中內源性抗原結合 引導組裝后的MHC-II類分子轉運至小室,Ii 的作用,,CLIP：class II-associated invariant chain peptide,,,,,,,,Class II associated invariant chain peptide (CLIP),,,,,,,,,(??inv

29、)3 complexesdirected towardsendosomes byinvariant chain,Cathepsin L degrades Invariant chainCLIP blocks groove in MHC molecule,MHC Class IIcontaining vesiclesfuse with antigencontaining vesicles,Removal of CLIP,,?

30、,How can the peptide stably bind to a floppy binding site?,Competition between large number of peptides,,,,,,,,,,,,HLA-DM catalyses the removal of CLIP,MIIC compartment,HLA-DMReplaces CLIP with a peptide antigen using a

31、 catalytic mechanism (i.e. efficient at sub-stoichiometric levels)Discovered using mutant cell lines that failed to present antigenHLA-DO may also play a role in peptide exchange,MIIC compartment sorts peptide-MHC comp

32、lexes for surface expression orlysosomal degradation,Surface expression of MHC class II-peptide complexes,MHC-II Goes from Golgi (G) to MHC-II Compartment (MIIC) Where Peptide Loading Occurs,Loading of MHC-II With Pept

33、ides From the Exterior,,,,Menu,F,B,溶 酶 體 途 徑,外源性抗原 新合成的MHC-II類分子 （內質網中） 吞噬小體

34、 li占據抗原結合槽 溶酶體 蛋白酶 MIIC 吞噬溶酶體 li CLIP 蛋白酶作用 DM降解成13?18AA小

35、肽 + CLIP脫落,暴露抗原結合槽 抗原肽/MHC II類分子復合物 轉運至APC表面,供CD4+T細胞識別,,,,,,,,,吞噬、內吞、吞飲,,,,Menu,F,B,MHC對抗原的交叉提呈,,概念抗原遞呈細胞抗原遞呈 -胞質溶膠途徑 -溶酶體途徑 -CD1分子遞呈途徑,,主 要 內 容,CD1分子遞呈途徑,1. CD1的特征分五

36、型：CD1A、B、C、D、E, 與b2m組成二聚體；與MHCI/II類分子有30%同源性，無多態(tài)性；CD1表達于專職APC表面，還可存在于內體/溶酶體腔室中，酸性環(huán)境改變其構象，與抗原結合。2. 抗原遞呈特征主要遞呈糖脂或脂類抗原，特別是分支桿菌的某些成分；遞呈給CD4+T、CD8+T、CD4-CD8-T、NK1.1T細胞。,脂類抗原的CD1分子提呈途徑,,抗原遞呈的三條途徑,小 結,MPS的生物學功能。 成熟與未成熟