抗原提呈細(xì)胞及抗原提呈

1、授課人：葉麗林 教授 TEL: 8791229yelilinlcmv@163.com基礎(chǔ)部全軍免疫學(xué)研究所,,第八章 抗原提呈及抗原提呈細(xì)胞,[學(xué)習(xí)難點]1．MHC I類分子限制性抗原提呈途徑2．MHC II類分子限制性抗原提呈途徑3．樹突狀細(xì)胞成熟度與功能的關(guān)系,本章內(nèi)容,Section 1抗原提呈細(xì)胞Section 2抗原加工、處理及提呈,Section I: Antigen presenting cell,T

2、 cells do not recognise native antigens,,,Y,Y,Y,Y,Y,Y,,活化增殖、產(chǎn)生抗體,,無增殖無CK產(chǎn)生,BCR交聯(lián),Antigens must be processed in orderto be recognised by T cells,T cellresponse,無應(yīng)答,無應(yīng)答,無應(yīng)答,無應(yīng)答,抗原加工、遞呈,T cell only recognize processed an

3、tigen,抗原遞呈的分子基礎(chǔ),內(nèi)源性抗原：APC細(xì)胞自身合成，位于其胞漿內(nèi)的抗原。外源性抗原：非APC細(xì)胞自身合成，位于其細(xì)胞外的抗原。 抗原遞呈：APC細(xì)胞將內(nèi)源性或外源性抗原經(jīng)過加工成抗原短肽，并將其置于MHC分子之上 ，運送至細(xì)胞膜表面，供T細(xì)胞識別的過程。,MHC –Ⅰ類分子參與內(nèi)源性抗原的加工和提呈，形成MHC-Ⅰ類分子-抗原肽復(fù)合物，表達(dá)于細(xì)胞膜表面，供CD8+T細(xì)胞識別。,MHC –Ⅱ類分子參與外源性抗原

4、的加工和提呈，形成MHC- Ⅱ類分子-抗原肽復(fù)合物，表達(dá)于細(xì)胞膜表面，供CD4+T細(xì)胞識別。,本章內(nèi)容,Section 1 抗原提呈細(xì)胞樹突狀細(xì)胞單核－吞噬細(xì)胞系統(tǒng)B細(xì)胞Section 2 抗原提呈機制MHC－I類分子途徑MHC－II類分子途徑非經(jīng)典的抗原提呈途徑,基本概念,抗原加工：蛋白質(zhì)抗原在細(xì)胞內(nèi)被降解成能與MHC分子結(jié)合的肽的過程?？乖岢剩篗HC分子與抗原肽結(jié)合，將其呈遞于細(xì)胞表面供T細(xì)胞識別的過程。

5、,定義：,抗原提呈細(xì)胞 (antigen-presenting cell，APC),能攝取、加工、處理抗原，并將抗原信息提呈給T淋巴細(xì)胞的一類免疫細(xì)胞。在機體免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮重要作用。,指所有表達(dá)MHC分子并能處理和提呈抗原的細(xì)胞。,抗原提呈細(xì)胞 (antigen-presenting cell，APC),MHC-Ⅰ類分子MHC -Ⅱ類分子,廣義的概念：,抗原提

6、呈細(xì)胞的分類,Section1 Antigen-presenting cell,Dentritic cell：能刺激初始T細(xì)胞（naïve T cell）Mononuclear phagocyte system（MPS）B lymphocyte：僅能刺激已活化的或記憶性T細(xì)胞,Professional APC,能組成性表達(dá)MHC-II類分子和參與T細(xì)胞活化的共刺激分子。,一、樹突狀細(xì)胞Dentritic Cells,

7、DC,最強的抗原提呈細(xì)胞唯一能活化初始T細(xì)胞的抗原提呈細(xì)胞,圖：DC細(xì)胞電鏡掃描圖,本章難點,（一）樹突狀細(xì)胞（Dentritic Cells, DC）“哨兵”,功能最強大的APC唯一能活化初始T細(xì)胞的APC,電鏡掃描圖,難點內(nèi)容,Ralph Steinman（J.E.M. 1973）2011諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎,1. DC的來源,髓樣干細(xì)胞：髓樣DC（myeloid DC, mDC）淋巴樣干細(xì)胞：漿細(xì)胞樣DC (plasa

8、cytoid， pDC)或淋巴樣DC（lymphoid DC，LDC）,圖： DC的來源,2. DC分化、發(fā)育和遷移,前體期未成熟期遷移期成熟期,圖：DC從外周遷移到淋巴結(jié)示意圖,本章難點,MDC的發(fā)育、遷移和分布,髓樣 干細(xì)胞,成熟DC,表皮 黏膜上皮,外周血 肝血液 輸入淋巴管淋巴組織,淋巴結(jié) 脾臟 派氏結(jié)節(jié),攝取、處理抗原能力強活化初始T細(xì)胞能力弱,攝取、處理抗原能力弱活化初始T細(xì)

9、胞能力強,實體器官,表面分子發(fā)生變化：FcR 、補體受體、 MHC I、MHC II、B7、CD40、粘附分子功能發(fā)生改變：抗原攝取→ 抗原提呈,遷移的過程是DC由不成熟到成熟的過程,DC 前體,不成熟DC,成熟DC,圖：DC在細(xì)胞因子作用下成熟過程,本章難點,淋巴樣組織中的DC: 胸腺DC（TDC） 、并指狀DC（IDC）、 濾泡DC（FDC）； 非淋巴樣組織中的DC： 朗格漢斯細(xì)胞（LC）、 間質(zhì)性DC；

10、循環(huán)DC 隱蔽細(xì)胞、外周血DC,3. DC組織分布與命名,朗格漢斯細(xì)胞(LC),類型：未成熟DC分布：表皮、黏膜上皮功能：抗原攝取處理能力強；激發(fā)免疫應(yīng)答能力弱,圖：LC的電鏡圖,間質(zhì)性DC,類型：未成熟DC分布：實體器官、非淋巴組織功能：抗原攝取處理能力強 不能激發(fā)免疫應(yīng)答,外周血DC、隱蔽細(xì)胞,外周血DC類型：DC前體；遷移形式LC、間質(zhì)DC分布：外周血,隱蔽細(xì)胞（veiled

11、 cell）類型：遷移形式LC分布：輸入淋巴管、淋巴液,并指狀DC（IDC）,類型：成熟DC分布：外周淋巴組織T細(xì)胞區(qū)功能：抗原攝取處理能力弱；抗原提呈能力強；激發(fā)免疫應(yīng)答能力強,,,圖：淋巴結(jié)的結(jié)構(gòu),胸腺DC,分布：胸腺髓質(zhì)功能：高表達(dá)MHC-Ⅰ、Ⅱ類分子， 參與T細(xì)胞分化發(fā)育過程,圖：胸腺結(jié)構(gòu),,,濾泡DC（FDC）,分布：淋巴濾泡功能：滯留濃縮復(fù)合物 形式的抗原；激發(fā)再次免疫應(yīng)

12、答；可能與記憶性B細(xì)胞形成有關(guān),圖：濾泡DC,課堂練習(xí)題,1、存在于外周淋巴組織T細(xì)胞區(qū)中的樹突狀細(xì)胞是： A.并指狀細(xì)胞 B.隱蔽細(xì)胞 C.血液DC D.間質(zhì)性DC E.郎格漢斯細(xì)胞2、攝取抗原能力最強的樹突狀細(xì)胞是： A.成熟的DC B.前體DC C.遷移期DC D.未成熟DC E.骨髓內(nèi)的DC3、關(guān)于DC的

13、敘述是錯誤的( ) A. 外周血DC中含DC前體和遷移期DC B. 并指狀DC是由朗格漢斯細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞、隱蔽細(xì)胞等衍生而來 C. 胸腺DC的功能是參與T細(xì)胞的胸腺發(fā)育 D. 濾泡狀DC激活初始T細(xì)胞活化的能力很強 E. 并指狀DC的抗原提呈功能要強于朗格漢斯細(xì)胞,,,,提呈抗原：受體介導(dǎo)的內(nèi)吞、吞飲、吞噬、表面捕獲參與T、B細(xì)胞的發(fā)育、分化和激活免疫調(diào)節(jié)作用免疫監(jiān)視功能免疫耐受的形

14、成,3. DC的生物學(xué)功能,抗原提呈,,,吞飲作用/胞飲作用(pinocytosis)液態(tài)物質(zhì)或極微小顆粒(有效攝取低濃度抗原),圖：胞飲作用,吞噬作用(phagocytosis)較大顆粒、復(fù)合物 非特異性,抗原提呈,圖：吞噬作用,,受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用(endocytosis)：抗原抗體復(fù)合物、結(jié)合了C3b的抗原等 選擇性 高效性 飽和性,抗原提呈,圖：受體介導(dǎo)的內(nèi)吞,調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答,激發(fā)免疫應(yīng)答 激活初始T細(xì)

15、胞,圖：APC激發(fā)T、B細(xì)胞應(yīng)答,調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答,圖：T細(xì)胞的陰性選擇,參與T細(xì)胞分化、發(fā)育、 活化 胸腺：T細(xì)胞陰性選擇 分泌IL-12：Th0 → Th1 CD8+ CTL的發(fā)育,調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答,參與B細(xì)胞分化、發(fā)育、活化分泌細(xì)胞因子：B細(xì)胞的生長、分化 分泌IL-10和TGF-β等：Ig類別轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生IgA類抗體 FDC：抗體親和力成熟、記憶性B細(xì)胞形成 誘導(dǎo)免疫耐受：未成熟DC,,二、單核-吞噬細(xì)胞系統(tǒng)Mono

16、nuclear-phagocyte system, MPS,圖：巨噬細(xì)胞電鏡掃描圖,本章難點,表面標(biāo)志： MHC-I、-II類抗原、粘附分子、 FcR、補體受體、LPS受體、CKR等生物學(xué)特征 ： 產(chǎn)生多種酶及分泌產(chǎn)物,1.單核-吞噬細(xì)胞系統(tǒng)發(fā)育和組織分布,前體細(xì)胞 前單核細(xì)胞（骨髓中） 單核細(xì)胞 （外周血中） 巨噬細(xì)胞（組織中）,骨 髓,血 液,組 織,多能干細(xì)胞,髓樣干細(xì)

17、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 關(guān)節(jié)：滑膜A型細(xì)胞,,,,,,,,,2. MPS的生物學(xué)作用,加工和提呈抗原殺傷腫瘤細(xì)胞吞噬消化：異物和病原微生物參與調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)介導(dǎo)炎癥反應(yīng),病

18、原體腫瘤細(xì)胞衰老細(xì)胞死亡細(xì)胞,,,吞噬消化作用,加工、提呈抗原：,圖：巨噬細(xì)胞對抗原的攝取、加工和提呈,(1) 激活免疫應(yīng)答(2) 分泌IL-12等增強免疫應(yīng)答(3) 分泌TGF-β等抑制免疫細(xì)胞活化、增殖(4) 氧自由基等直接殺傷淋巴細(xì)胞,,調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答,（1）吞噬、殺滅病原體的同時，發(fā)生溶酶體外漏，損傷周圍組織。（2）分泌炎癥介質(zhì)，如IL-1等，增強局部的炎癥損傷。,介導(dǎo)炎癥反應(yīng),三、 B淋巴細(xì)胞,高表達(dá)MHC-II類

19、分子，能攝取、加工、提呈抗原給Th細(xì)胞受刺激后表達(dá)B7-1、B7-2等共刺激分子攝取抗原方式： BCR途徑、非特異胞飲,圖：B細(xì)胞作為抗原提呈細(xì)胞,專職APC的比較,,Section II: Antigen Presentation,抗原加工與抗原提呈,抗原加工（antigen processing）：APC將完整抗原消化、降解成適合與胞內(nèi)MHC分子結(jié)合的抗原肽片段。,抗原提呈（antigen presenting）：MHC分子

20、與抗原肽結(jié)合，并表達(dá)在細(xì)胞表面供T細(xì)胞識別的過程。,內(nèi)源性抗原和外源性抗原,內(nèi)源性抗原（endogenous antigen）指APC內(nèi)合成的抗原 。,外源性抗原（exdogenous antigen）指來源于APC之外的抗原 。,請正確判斷出下列物質(zhì)的抗原類型：,腫瘤抗原 凋亡細(xì)胞碎片胞內(nèi)寄生菌自身抗原被吞噬的病毒蛋白,內(nèi)源性抗原,外源性抗原,,,,,,一、經(jīng)典的抗原提呈途徑,內(nèi)源性抗原提呈途徑 （MHC-Ⅰ類分子途徑

21、）,外源性抗原提呈途徑 （MHC-Ⅱ類分子途徑）,重點,（一）內(nèi)源性抗原提呈途徑,內(nèi)源性抗原,,肽段,,MHC -Ⅰ/肽復(fù)合物,,CD8+ T細(xì)胞識別,穩(wěn)定結(jié)構(gòu),,抗原肽,,,結(jié)合CD8,MHCⅠ類分子,MHC-I類分子途徑的基本過程,,①加工,抗原肽,,②轉(zhuǎn)運,,③荷肽,,④提呈,胞漿,非經(jīng)典Ⅱ類基因：編碼產(chǎn)物參與抗原加工提呈,回顧,,低分子量多肽，構(gòu)成蛋白酶體成分,,,,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔,胞質(zhì)溶膠,,,,,,,,,,,,泛素化的蛋白,p

22、eptide,蛋白酶體proteosome,1. 內(nèi)源性抗原的加工,切割出含6 – 30 個氨基酸、帶疏水性或堿性C 端的肽段,,,MHC-I類分子途徑的基本過程,抗原肽,,③荷肽,,④提呈,APC胞漿,,②轉(zhuǎn)運,非經(jīng)典Ⅱ類基因：編碼產(chǎn)物參與抗原加工提呈,回顧,,抗原加工相關(guān)轉(zhuǎn)運體,TAP異二聚體結(jié)構(gòu),transporter associated with antigen processing，TAP,,2. 內(nèi)源性抗原肽的轉(zhuǎn)運,TA

23、P功能：選擇肽、轉(zhuǎn)運肽、提交肽,,peptides,TAP1 TAP2,,胞漿,ATP非依賴結(jié)合,ATP 依賴性轉(zhuǎn)運,ATP,ATP,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔,2. 內(nèi)源性抗原肽的轉(zhuǎn)運,8 ～16 個氨基酸肽段：最適宜結(jié)合8 ～12 個氨基酸肽段：最有效轉(zhuǎn)運,MHC-I類分子途徑的基本過程,抗原肽,,④提呈,APC胞漿,難點,,③荷肽,,,,,,鈣連接蛋白Calnexin,,α3,β2m,α1,α2,鈣網(wǎng)蛋白Calreticulin,,TAP

24、相關(guān)蛋白Tapasin,,ER,3. MHC-I類分子的荷肽過程,（1）荷肽復(fù)合體（peptide-loading complex，PLC）,了解,,Erp57,,,,,,α3,β2m,α1,α2,ER,3. MHC-I類分子的荷肽過程,（1）荷肽復(fù)合體（peptide-loading complex，PLC）,了解,,組成：MHC-I類異二聚體+分子伴侶+TAP維持MHC-I類異二聚體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定促進α鏈的α?及α2功能區(qū)構(gòu)成抗原肽

25、結(jié)合槽促進TAP將抗原肽提交給MHC-I類分子,,,,,（2）穩(wěn)定的 MHC-I類分子-抗原肽復(fù)合物形成,pMHC complex,,,3. MHC-I類分子的荷肽過程,,MHC-I類分子途徑的基本過程,④提呈,①加工,②轉(zhuǎn)運,③荷肽,APC胞漿,PLC,MHC-I類分子途徑的基本過程,MHC class Ⅰantigen presentation pathway,病原體逃逸MHC I類途徑,單純皰疹病毒（ICP47 、US6 ）,

26、知識拓展,EB病毒,MHC-Ⅰ類分子途徑,又稱內(nèi)源性抗原提呈途徑或胞質(zhì)溶膠途徑指內(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/MHC-I類分子復(fù)合物，供CD8+T細(xì)胞識別的過程。,小 結(jié),（二）外源性抗原提呈途徑,外源性抗原,,Peptides,,MHC -Ⅱ/peptide complex formation,,CD4+ T cell recognition,,抗原肽,結(jié)合CD4,MH

27、CⅡ類分子,,外源性抗原提呈途徑,①攝取,②加工,③轉(zhuǎn)運,④荷肽,,,,1. 外源性抗原的攝取,外源性抗原提呈途徑,,①攝取,②加工,③轉(zhuǎn)運,④荷肽,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,肽段,2. 外源性抗原的加工,內(nèi)吞溶酶體,外源性抗原,外源性抗原提呈途徑,,①攝取,②加工,③轉(zhuǎn)運,④荷肽,,,,,,難點內(nèi)容,3. MHC Ⅱ類分子的轉(zhuǎn)運,Ii鏈,組裝保護引導(dǎo),內(nèi)質(zhì)網(wǎng),,,,,,,,,,,,,,,,,Ii鏈,CLIP

28、,難點內(nèi)容,MⅡC,3. MHC Ⅱ類分子的轉(zhuǎn)運,,外源性抗原提呈途徑,①攝取,②加工,③轉(zhuǎn)運,④荷肽,非經(jīng)典Ⅱ類基因：編碼產(chǎn)物參與抗原加工提呈,回顧,,HLA-DM促進MHC Ⅱ類分子與抗原肽的結(jié)合；HLA-DO抑制HLA-DM功能,MHC II類分子腔室,4. MHCⅡ類分子荷肽,CLIP,HLA-DM的作用,圖：HLA-DM與抗原復(fù)合物的形成過程,外源性抗原提呈途徑,①攝取,②加工,③轉(zhuǎn)運,④荷肽,外源性抗原,吞噬小體,吞噬溶酶

29、體,蛋白酶作用,形成10-17AA的抗原肽,（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）新合成MHC-II類分子,恒定鏈（Ii）抗原結(jié)合槽為Ii所占據(jù),Ii被降解并暴露MHC-II類分子抗原結(jié)合凹槽,抗原肽/MHC-II類分子復(fù)合物,表達(dá)與APC表面，供CD4+T細(xì)胞識別,與吞噬溶酶體融合,外源抗原的抗原提呈途徑,,,,,,,,,MHC-II類抗原提呈途徑,動畫演示,病原體逃逸MHC II類途徑,皰疹病毒,知識拓展,結(jié)核桿菌,,,二、非經(jīng)典的抗原提呈途徑,在某些情況下，

30、存在交叉提呈現(xiàn)象：內(nèi)源性抗原也能通過MHC-II類分子提呈外源性抗原也能通過MHC-I類分子提呈CD1分子提呈途徑CD1是類似于MHC-Ⅰ類分子的一種糖蛋白主要表達(dá)于專職APC表面主要提呈糖脂或脂類抗原供NKT、γδT細(xì)胞等識別,,圖：CD1提呈脂類抗原示意圖,小 結(jié),思 考 題,樹突細(xì)胞（Dendritic Cells）對抗原的加工及提呈過程有什么特點？簡述單核-吞噬細(xì)胞系統(tǒng)的主要免疫學(xué)功能。比較兩類經(jīng)典提呈途