apc抗原提呈細(xì)胞及抗原提呈

1、醫(yī)學(xué)免疫學(xué),第 十 章,抗原遞呈細(xì)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(zhì)、核酸、糖脂類,各種病原微生物如寄生蟲、細(xì)菌、病毒等,各種動(dòng)、植物如動(dòng)物血清、花粉等,,,,,抗原（Antigen）,,特異性抗體,致敏淋巴細(xì)胞,,,經(jīng)皮下、靜脈或受損的 皮膚、粘膜等進(jìn)入機(jī)體,,,Recognition,Activation,proliferation,Differentiation,migration,

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

3、nal APC) 能組成性表達(dá)MHC-II類分子和T細(xì)胞活化的共刺激分子，抗原遞呈能力強(qiáng)，包括巨噬細(xì)胞(Mφ)、樹突狀細(xì)胞(dendritic cell,DC)和B細(xì)胞等。非專職性APC(non-professional APC) 誘導(dǎo)性表達(dá)MHC-II類分子，抗原遞呈能力弱，包括內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞等。,抗原遞呈細(xì)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(xì)胞將抗原加工處理、降解為抗原肽片段并與胞內(nèi)MHC分子結(jié)合，以抗原肽/MHC分子復(fù)合物的形式遞呈給T細(xì)胞識(shí)別的過(guò)程。,,概念抗原遞呈細(xì)胞 -樹突狀細(xì)胞 -單核-吞噬細(xì)胞系統(tǒng) -B細(xì)胞抗原遞呈,,主 要 內(nèi) 容,樹突狀細(xì)胞的來(lái)源和分類,pDC,mDC,mDC,DC的分類及命名,根據(jù)DC來(lái)源分類 * 髓樣DC（myeloid DC,mDC） * 漿細(xì)胞樣DC(plasmacytoid DC, pDC)

5、根據(jù)DC成熟狀態(tài)分類：成熟DC和未成熟DC（iDC）根據(jù)DC功能狀態(tài)分類 * 耐受性DC：表達(dá)IDO的DC、高表達(dá)ILT4的DC； * 調(diào)節(jié)性DC ：可誘導(dǎo)高表達(dá)IL-10的Tr1細(xì)胞 （二者均為漿細(xì)胞樣iDC）根據(jù)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(xì)胞和間質(zhì)DC * 循環(huán)DC：外周血DC和隱蔽細(xì)胞,樹突狀細(xì)胞分布與命名,Langerh

6、ans cell: 表皮和上皮interstitial DC: 心肺腎肝胃間質(zhì)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(zhì)follicular DC (FDC)：淋巴濾泡,,,,Menu,F,B,樹突狀細(xì)胞的分化、發(fā)育和遷移,Dendritic Cell Maturation,組

7、織中未成熟DC- 強(qiáng)吞噬和吞飲作用- 處理抗原能力強(qiáng) - 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(dá)共刺激分子 (B7-1, B7-2)- 高表達(dá)MHC和黏附分子- 抗原遞呈能力強(qiáng),影響DC分化成熟的因素,微生物產(chǎn)物, 如LPS、CpG等、炎性細(xì)胞因子如 GM-CSF、IFN-?、IL-12、IL-6、IL-1 ?等是誘導(dǎo)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(xì)胞和細(xì)胞因子等。,DC的生物學(xué)功能,*強(qiáng)的吞飲作 用*受體介導(dǎo)的內(nèi)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(diào)節(jié),* 激活初始T細(xì)胞，啟動(dòng)免疫應(yīng)答*分泌細(xì)胞因子，調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞分化發(fā)育*分泌趨化性細(xì)胞因子，趨化T/B細(xì)胞*利用未成熟DC誘導(dǎo)免疫耐受,,,,,概念抗原遞呈細(xì)胞

9、 -樹突狀細(xì)胞 -單核-吞噬細(xì)胞系統(tǒng) -B細(xì)胞抗原遞呈,,主 要 內(nèi) 容,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)：游走與固定巨噬細(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

10、 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,,1. 表面標(biāo)志 MHC-I/II類抗原、粘附分子（LFA-1,ICAM-1)、共刺激分子(B7,CD40)、FcR、補(bǔ)體受體(CR1/3/4)、LPS受體(CD14)、CKR等　2. 分泌功能： -產(chǎn)生溶酶體酶、髓過(guò)氧化物酶、活性氧等 -分泌細(xì)胞因子、補(bǔ)體、凝血因子等 -產(chǎn)生前列腺素、白三烯、ACTH、內(nèi)啡肽等,單核－吞噬細(xì)胞系統(tǒng)生物

11、學(xué)特征(mononuclear phagocyte system, MPS),MPS的主要生物學(xué)功能,吞噬作用：吞噬顆?？乖?、受體（FcR和C3bR)介導(dǎo)的內(nèi)吞、吞飲； 殺傷：氧依賴和非依賴機(jī)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(yīng)答： -加工和遞呈抗原，提供第二活化信號(hào)； -參與Th1細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫的效應(yīng)階段。參與免疫調(diào)節(jié): -正調(diào)：產(chǎn)生IL-1/12，TNF-a

12、-負(fù)調(diào)：前列腺素、TGF-b介導(dǎo)炎癥反應(yīng):吞噬殺傷；分泌各種炎癥介質(zhì)。,吞 噬 作 用,抗原遞呈作用,,概念抗原遞呈細(xì)胞 -樹突狀細(xì)胞 -單核-吞噬細(xì)胞系統(tǒng) -B細(xì)胞抗原遞呈,,主 要 內(nèi) 容,B淋巴細(xì)胞,可通過(guò)BCR途徑和非特異性胞飲攝取抗原,三種APC細(xì)胞特征比較,,概念抗原遞呈細(xì)胞抗原遞呈 -胞質(zhì)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(nèi) 容,抗 原 處 理（antigen processing),APC細(xì)胞將胞漿內(nèi)自身產(chǎn)生或攝入胞內(nèi)的抗原消化降解成一定大小的抗原肽片段，以便與胞內(nèi)MHC分子結(jié)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(lái)源,* 外源性抗原(exogenous antigen)： 來(lái)源于APC外的抗原，通過(guò)溶酶體途徑由MHCII類分子遞呈給CD4+T細(xì)胞。*

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

17、MHC-I類分子復(fù)合物，供CD8+T細(xì)胞識(shí)別的過(guò)程。如病毒抗原、腫瘤抗原，組織抗原等主要經(jīng)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(nèi)源性抗原遞呈的MHC-I類分子途徑,,,,Menu,F,B,內(nèi)源性抗原遞呈途徑,內(nèi)源性抗原（如病毒抗原、腫瘤抗原) 胞質(zhì)↓被蛋白酶體酶解 抗原肽（含8-12個(gè)AA）

23、 　 ↓ 經(jīng)TAP轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 形成抗原肽/MHC-I類分子復(fù)合物 ↓ 轉(zhuǎn)運(yùn)至APC表面 遞呈給CD8+T細(xì)胞識(shí)別,,,,Menu,F,B,,概念抗原遞呈細(xì)胞抗原遞呈 -胞質(zhì)溶膠途徑 -溶酶體途徑 -CD1分子遞呈途徑,,主 要 內(nèi) 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(fù)合物，表達(dá)于APC表面，供CD4

24、+T細(xì)胞識(shí)別的過(guò)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(jié)合槽 ?阻止II類分子與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中內(nèi)源性抗原結(jié)合 引導(dǎo)組裝后的MHC-II類分子轉(zhuǎn)運(yùn)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(nèi)質(zhì)網(wǎng)中） 吞噬小體

34、 li占據(jù)抗原結(jié)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(jié)合槽 抗原肽/MHC II類分子復(fù)合物 轉(zhuǎn)運(yùn)至APC表面,供CD4+T細(xì)胞識(shí)別,,,,,,,,,吞噬、內(nèi)吞、吞飲,,,,Menu,F,B,MHC對(duì)抗原的交叉提呈,,概念抗原遞呈細(xì)胞抗原遞呈 -胞質(zhì)溶膠途徑 -溶酶體途徑 -CD1分子遞呈途徑,,主 要 內(nèi) 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(wú)多態(tài)性；CD1表達(dá)于專職APC表面，還可存在于內(nèi)體/溶酶體腔室中，酸性環(huán)境改變其構(gòu)象，與抗原結(jié)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(xì)胞。,脂類抗原的CD1分子提呈途徑,,抗原遞呈的三條途徑,小 結(jié),MPS的生物學(xué)功能。 成熟與未成熟