免疫學課件11抗原的加工與遞呈

第十一章抗原的加工與遞呈TcellsdonotrecognisenativeantigensYYBYYYYYYYBYTYT活化增殖、產(chǎn)生抗體無增殖無CK產(chǎn)生BCR交聯(lián)YBYBYBYBYBYBYBCellsurfacepeptidesofAgAntigensmustbeprocessedinordertoberecognisedbyTcellsYT

Tcellresponse無應答無應答無應答無應答SolublenativeAgCellsurfacenativeAgSolublepeptidesofAg抗原肽-MHC復合物抗原加工、遞呈MHC-I類分子與MHC-II類分子結(jié)構(gòu)的區(qū)別MHC-I類分子與MHC-II類分子分布的區(qū)別

MHC-I類分子廣泛分布于各組織有核細胞及血小板和網(wǎng)織紅細胞的表面，但在神經(jīng)細胞、成熟的紅細胞和滋養(yǎng)層細胞表面沒有表達。MHC-II類分子主要分布于APC細胞、胸腺上皮細胞和活化的T細胞表面。

總結(jié)B細胞可識別天然抗原，但T細胞不能識別天然抗原，它們只能識別細胞表面的MHC分子與抗原肽的復合物。兩類MHC分子分別將抗原肽遞呈給CD8+和CD4+T細胞所識別。CD4+Tcell(Th)CD8+Tcell(Tc)TcellReceptorPeptideMHCClassIITcellReceptorPeptideMHCClassIAntigenPresentingCellAntigenPresentingCellCD4CD8內(nèi)容基本概念抗原遞呈細胞的種類抗原加工和遞呈的途徑抗原加工遞呈的生理意義一、基本概念抗原加工：蛋白質(zhì)抗原在細胞內(nèi)被降解成能與MHC分子結(jié)合的肽的過程?？乖f呈：MHC分子與抗原肽結(jié)合，將其展示于細胞表面供T細胞識別的過程。內(nèi)源性抗原：細胞內(nèi)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)抗原---MHCⅠ類分子遞呈。外源性抗原：由細胞外攝入細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)抗原---MHCⅡ類分子遞呈。Influenzavirus內(nèi)源性抗原（endogenousantigens）指細胞內(nèi)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)抗原細胞產(chǎn)生的自身固有蛋白質(zhì)胞內(nèi)寄生病毒或其它病原體產(chǎn)生的蛋白質(zhì)細胞惡性轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生的突變蛋白，即腫瘤抗原有核細胞內(nèi)加工，由MHCⅠ分子遞呈MMMMbacteria外源性抗原(exogenousantigens)指由細胞外進入細胞的蛋白質(zhì)抗原細胞攝入的各種病原體和疫苗在吞噬體和內(nèi)體中生長的病原體攝入的自身蛋白抗原遞呈細胞內(nèi)加工，由MHCⅡ分子遞呈二、抗原遞呈細胞的種類

APC：即抗原遞呈細胞，能夠攝取、加工、處理抗原，并把抗原肽遞呈給T細胞的一類細胞群，包括專職APC（DC、巨噬細胞、活化的B細胞）和其他非專職APC。APC的分類1、專職APC：包括DC、巨噬細胞、活化的B細胞表達MHC-II類分子，遞呈外源性抗原肽給CD4+T細胞表達協(xié)同刺激分子B7,提供第二信號給T細胞2、非專職APC：通常指一般情況下不表達MHC-IIl類分子，不具備抗原提呈功能，但是在炎癥狀態(tài)下可以被誘導表達MHC-II類分子、協(xié)同刺激分子的一類細胞，如內(nèi)皮細胞、上皮細胞、纖維母細胞等。3、靶細胞：表達MHC-I類分子，遞呈內(nèi)源性抗原肽給CD8+T細胞ThethreekindsofProfessionalAPCCellularCooperationandAntigenRecognitionAPCExtracellularAntigenCD4+HelperTLymphocyteMHCClassII-antigenpeptidescomplex+1.樹突狀細胞(dendriticcell,DC)由美國學者Steinman和Cohn于1973年發(fā)現(xiàn)，因其伸出樹枝樣突起而得名。1993年Inaba等用GM-CSF體外擴增獲得成功。根據(jù)來源：分為髓系來源的DC和淋巴系來源的DC。樹突狀細胞的來源根據(jù)分布：淋巴組織中的DC----并指狀DC：分布于淋巴組織胸腺依賴區(qū)和次級淋巴組織----濾泡樣DC：分布于外周淋巴器官淋巴濾泡生發(fā)中心非淋巴樣組織中的DC----間質(zhì)性DC：分布于實質(zhì)器官間質(zhì)毛細血管附近----Langerhans’細胞：位于表皮和胃腸上皮部位體液中的DC----輸入淋巴液中的隱蔽細胞----外周血中的血液DCLangerhans’cells(LC)InterdigitatingDC(IDC)LCslieintheepitheliaoftheskinandgastrointestinalandrespiratorytracts,expressFcRandC3bR.Afteruptakingantigens,migratingtodrainingLNandbecomingIDC(highlevelofMHC-I,IImolecules.lackofFcRandC3bR)FDCBcellFolicularDC,FDC

FDCsLieinfollicleofLN,noexpressionofMHCII,highlevelofFcRandC3bR,presentantigenstoBcells

圖2-4呈集落懸浮生長的成熟DC（×400）Fig2-4MatureDCsuspendedinmediabycolony（×400）

圖2-5呈散在生長的成熟DC（×400）

Fig2-5scatteredmatureDC（×400）

DC的特點及功能通過形態(tài)學、組合性表面標志及在混合淋巴細胞反應中能夠刺激初始T細胞增殖鑒定。人DC的主要特征性標志為CD11c、CD1a、CD83，是唯一能激活初始T細胞的APC。是目前所知的機體內(nèi)功能最強的APC，其抗原遞呈功能是巨噬細胞的10-100倍。DC的發(fā)育及遷移

骨髓及外周血中的前體細胞外周非淋巴組織中的未成熟DC

輸入淋巴管及外周血中的移行DC

外周淋巴組織中的成熟DC未成熟DC和成熟DC未成熟DC(ImmatureDC)皮膚、胃腸道、呼吸道等上皮內(nèi)及實質(zhì)器官間質(zhì)內(nèi)攝取抗原并遷移至引流淋巴器官胞飲巨胞飲受體介導內(nèi)吞吞噬弱表達低水平的MHC分子、協(xié)同刺激分子和粘附分子成熟過程中的重要變化:表達趨化因子受體，獲得向引流淋巴結(jié)遷移的能力加工遞呈抗原，表達大量肽-MHC復合物協(xié)同刺激分子和粘附分子表達上調(diào)成熟DC(MatureDC)淋巴結(jié)，脾及派氏集合淋巴管高表達MHC分子、協(xié)同刺激分子及粘附分子很強的抗原遞呈能力上皮組織中的LC捕捉外來抗原后即進入引流淋巴結(jié)的T細胞區(qū)，成為IDC成熟DC與未成熟DC的區(qū)別攝取抗原的能力降低抗原加工、遞呈功能增強MHC、協(xié)同刺激分子（CD80、CD86）、黏附分子（LFA-1、ICAM-1）表達上調(diào)刺激T細胞增殖的能力增強樹突狀細胞遷移成熟過程中生物學特性的變化2.巨噬細胞（macrophage,MФ）由血液中的單核細胞分化而來。具有強大的吞噬功能（大吞噬細胞）可通過四種方式攝取抗原通常不能活化未致敏T細胞靜止狀態(tài)幾乎不表達

MHC和協(xié)同刺激分子3.B細胞主要加工和遞呈可溶性抗原通過兩種方式攝取抗原：胞飲、受體介導內(nèi)吞通過BCR高效攝取抗原，具有濃集抗原的作用組成性表達MHC-II類分子，但不組成性表達協(xié)同刺激分子PropertiesofProfessionalAntigen-PresentingCells三、抗原加工和遞呈的途徑外源性抗原的加工提呈：外源性Ag由

MHCⅡ類分子遞呈給CD4+T細胞識別內(nèi)源性抗原的加工提呈：內(nèi)源性Ag由MHCⅠ類分子遞呈給CD8+T細胞識別交叉提呈脂類抗原的CD1分子提呈

（一）外源性抗原的加工遞呈又稱為MHCⅡ類途徑。分為抗原的攝取、加工、MHCⅡ類分子的合成與轉(zhuǎn)運、MHCⅡ類分子荷肽、遞呈幾個階段。1.外源性抗原的攝取通過胞吞外源性抗原由細胞外進入細胞內(nèi)，形成內(nèi)體。內(nèi)體：胞吞的抗原被質(zhì)膜包圍形成的空泡，是外源性抗原加工的場所。內(nèi)體經(jīng)歷早期、中期、晚期內(nèi)體幾個階段，逐漸成熟，最終與溶酶體融合。YYPinocytosisPhagocytosisMembraneIgreceptormediateduptakeYUptakeofexogenousantigensComplementreceptormediatedphagocytosisYFcreceptormediatedphagocytosisUptakemechanismsdirectantigenintointracellularvesiclesforexogenousantigenprocessing1005075250%ofmax.Tcellresponse10-110-210-3Antigengml-1Receptor-mediatedantigenuptakeNon-receptor-mediateduptakeReceptor-mediateduptakeenhancestheefficiencyoftheTcellresponse2.外源性抗原的加工外源性抗原在內(nèi)體的酸性環(huán)境和各種組織蛋白酶的作用下被降解成適于與MHC-Ⅱ類分子結(jié)合的肽。Proteasesproduce~24aminoacidlongpeptidesfromantigensDrugsthatraisethepHofendosomesinhibitantigenprocessingEndosomesExogenouspathwayIncreaseinacidityCellsurfaceTolysosomesUptakeProteinantigensInendosomeCathepsinB,DandLproteasesareactivatedbythedecreaseinpH3.MHCⅡ類分子的生物合成和轉(zhuǎn)運合成場所：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)α/β二聚體與Ii鏈結(jié)合，形成Ii3α3β3九聚體Ii鏈：Ia分子相關(guān)的恒定鏈（Ia-associatedinvariantchain,Ii鏈）以三聚體形式存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中CLIP：Ii鏈中81-104位氨基酸殘基的特殊肽段結(jié)構(gòu)，能與所有MHCⅡ類分子的抗原結(jié)合槽以不同親和力結(jié)合，稱為Ⅱ類分子相關(guān)的恒定鏈多肽（classIIassociatedinvariantpeptide,CLIP)ApeptideoftheinvariantchainblockstheMHCmoleculebindingsite.ThispeptideiscalledtheCLass

ⅡassociatedInvariantchainPeptide(CLIP)InvariantchainCLIPpeptide

andbchainsofMHCclassIImoleculesCLIPIi鏈的作用阻止MHCII類分子與ER中新合成的肽或內(nèi)源性抗原肽結(jié)合幫助MHCII類分子折疊和裝配引導MHCII類分子進入內(nèi)體Needtopreventnewlysynthesised,unfoldedselfproteinsfrombindingtoimmatureMHCInvariantchainstabilisesMHCclassIIbynon-covalentlybindingtotheimmatureMHCclassIImoleculeandforminganonomericcomplexIntheendoplasmicreticulumMHCclassIImaturationandinvariantchain4.MHCⅡ類分子荷肽荷肽：MHC分子與抗原肽結(jié)合的過程，在MⅡC中進行。MⅡC：

即MHCⅡ類區(qū)室（MHCclassⅡcompartment)，MHCII類分子在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成后，在Ii鏈的引導下進入內(nèi)體，形成富含MHCII類分子的MHCII類區(qū)室。

MHCⅡ類分子荷肽過程（1）蛋白水解酶降解Ii鏈，CLIP仍與II類分子結(jié)合。（2）HLA-DM分子與HLAII-CLIP復合物結(jié)合。（3）CLIP脫離抗原結(jié)合槽，抗原結(jié)合槽處于開放狀態(tài)。（4）具有合適錨定基的高親和力外源性抗原肽進入抗原結(jié)合槽，HLA-DM解離。EndosomesCellsurfaceUptakeClassIIassociatedinvariantchainpeptide(CLIP)(inv)3complexesdirectedtowardsendosomesbyinvariantchainCathepsinLdegradesInvariantchainCLIPblocksgrooveinMHCmoleculeMHCClassIIcontainingvesiclesfusewithantigencontainingvesiclesRemovalofCLIP?Howcanthepeptidestablybindtoafloppybindingsite?CompetitionbetweenlargenumberofpeptidesHLA-DMHLA-DRHLA-DMassistsintheremovalofCLIPHLA-DM:CrystallisedwithoutapeptideinthegrooveInspacefillingmodelsthegrooveisverysmallHLA-DMHLA-DRSinglepocketin“groove”insufficienttoaccommodateapeptideMultiplepocketsingroovesufficienttoaccommodateapeptideHLA-DMcatalysestheremovalofCLIPMIICcompartmentHLA-DMReplacesCLIPwithapeptideantigenusingacatalyticmechanism(i.e.efficientatsub-stoichiometriclevels)DiscoveredusingmutantcelllinesthatfailedtopresentantigenHLA-DOmayalsoplayaroleinpeptideexchangeSequenceincytoplasmictailretainsHLA-DMinendosomesHLA-DMHLA-DR5.外源性抗原的遞呈通過胞吐作用，空泡膜與細胞膜融合，外源性抗原肽-II類分子表達于APC表面，供CD4+T細胞識別。MIICcompartmentsortspeptide-MHCcomplexesforsurfaceexpressionorlysosomaldegradationSurfaceexpressionofMHCclassII-peptidecomplexesExportedtothecellsurface(t1/2=50hr)Senttolysosomesfordegradation外源性抗原加工，處理及提呈（二）內(nèi)源性抗原的加工遞呈又稱為MHCⅠ類途徑。分為內(nèi)源性抗原的加工、轉(zhuǎn)運、MHCⅠ類類分子荷肽、遞呈幾個階段。1.內(nèi)源性抗原的加工蛋白酶體：是具有多種催化功能的巨分子量復合體，廣泛存在于真核細胞的細胞核和細胞質(zhì)中，是內(nèi)源性抗原降解的主要場所。蛋白酶體將胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解，產(chǎn)生8-13個氨基酸殘基的肽。DegradationintheproteasomeThecomponentsoftheproteasomeincludeMECL-1,LMP2,LMP7ThesecomponentsareinducedbyIFN-andreplaceconstitutivecomponentstoconferproteolyticproperties.LMP2&7encodedintheMHCProteasomecleavesproteinsafterhydrophobicandbasicaminoacidsandreleasespeptidesintothecytoplasmCytoplasmiccellularproteins,includingnon-selfproteinsaredegradedcontinuouslybyamulticatalyticproteaseof28subunitsCrystalStructureOfThe20sProteasomeFromYeastViewEndon2.內(nèi)源性抗原肽的轉(zhuǎn)運由TAP選擇性的將8-13個氨基酸殘基的肽轉(zhuǎn)運到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。TAP分子位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，其跨膜段在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上環(huán)繞形成跨膜孔道。ENDOPLASMICRETICULUMCYTOSOLPeptideantigensproducedinthecytoplasmarephysicallyseparatedfromnewlyformedMHCclassINewlysynthesisedMHCclassImoleculesPeptidesneedaccesstotheERinordertobeloadedontoMHCclassImoleculesERmembraneLumenofERCytosolTransportersassociatedwithantigenprocessing(TAP1&2)Transporterhaspreferencefor>8aminoacidpeptideswithhydrophobicCtermini.TAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideERmembraneLumenofERCytosolTAP-1TAP-2PeptideATP-bindingcassette(ABC)domainHydrophobictransmembranedomainPeptideantigensfromproteasome3.MHCⅠ類分子荷肽在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進行MHCI類分子在鈣聯(lián)蛋白的協(xié)助下折疊形成α/β2m二聚體，與鈣網(wǎng)蛋白及TAP相關(guān)蛋白（Tapasin）結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)孔道的內(nèi)側(cè)口，隨后MHCI類分子與內(nèi)源性抗原肽結(jié)合。EndoplasmicreticulumCalnexinbindstonascentclassIchainuntil2-MbindsTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideTAP-1TAP-2PeptideB2-MbindsandstabilisesfloppyMH