(antigen presenting cell, APC)

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1 (antigen presenting cell, APC)
抗原提呈细胞与抗原 的处理及提呈 抗原递呈细胞 (antigen presenting cell, APC) 能摄取、加工处理抗原，并将抗原递呈给T淋巴细胞的一类免疫细胞，在机体免疫应答中发挥重要作用，也称辅佐细胞（accessory cell）。

2 专职性APC (professional APC)
能组成性表达MHC-II类分子和T细胞活化的共刺激分子，抗原递呈能力强，包括巨噬细胞(Mφ)、树突状细胞(dendritic cell,DC)和B细胞等。 非专职性APC(non-professional APC) 诱导性表达MHC-II类分子，抗原递呈能力弱，包括内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞等。

3 主要专职性APC的分布及主要特性

4 伯贝克颗粒（Birbeck granule），多位于胞核凹陷附近的胞浆内，有膜包裹，呈盘状或偏囊形，长15～30nm ,宽4nm，一端或两端常有泡，颗粒的切面为杆状或球拍形.目前认为Birbeck颗粒是朗格汉斯细胞吞噬外来抗原时胞膜内陷形成，是一种消化细胞外物质的吞噬体或抗原贮存形式。

5 郎格汉斯细胞超微结构模式图 左图示郎格汉斯细胞 ，右图示不同形状的伯 贝克颗粒的切面。

6 树突状细胞 巨噬细胞 B细胞

7 第一节 抗原提呈细胞的特点 一、树突状细胞 美.Steinman 1973发现，形态呈树突样；
第一节 抗原提呈细胞的特点 一、树突状细胞 （dendritic cells，DＣ） 美.Steinman 1973发现，形态呈树突样； 最大特点是能够显著刺激初始T细胞增殖， 而Mφ、B只能激活已活化或记忆性T细胞， 因此DC是抗原提呈能力最强的APC细胞,是 机体适应性T细胞免疫应答的始动者。

8 主要内容 DC的表面标志 DC的来源、分布与分类 DC的分化、发育成熟及迁移 DC与免疫激活和免疫耐受

9 (一）DC的表面标志 CD1a、CD11c、CD83 MHCII 树突状伪足 组合性表面标志 协同刺激分子CD80、CD86 能激活初始T
分泌细胞因子 特异性结合病原微生物 的受体及FcR

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11 （二）DC的来源、分布与分类 DC的来源 髓系来源的DC：由骨髓和脐血中CD34+ 造血祖细胞生成的DC。 DC的来源
淋巴系来源的DC：与T、NK细胞有共同 的前体细胞，某些单个细胞在GM- CSF和IL-4作用下可转变为DC。

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13 DC的分布与分类 分布： 分类 广泛分布于全身各脏器（除脑以外） 淋巴样组织中的DC：
　并指状DC（位于T细胞区，由LC移行而来，发挥免疫激活作用）、边缘区DC、滤泡样DC（高表达FCR和C3bR）和胸腺DC 非淋巴样组织DC： 　朗格汉斯细胞（LC表皮粘膜的未成熟DC）和间质性DC等 体液中DC（循环的DC）： 　隐蔽细胞和血液DC 分类

14 Scanning electron micrograph of follicular dendritic cells showing long , beaded dendrites . The beads are coated with antigen-antibody complexes .

15 上皮组织中的LC（上）捕捉外来抗原后即进入引流淋巴结的T细胞区，成为IDC（下）。

16 （三）DC的分化、发育成熟及迁移 参与DC分化与发育的因素 1、细胞因子是调节DC成熟过程的重要因
素：GM-CSF、TNF-α促进DC分化； IL-1、IL-6和IL-12辅助DC成熟。 2、DC的成熟也受其自身表达的黏附分子 调控

17 DC细胞成熟并迁移进入局部淋巴结（迁移期）
血流 分化 骨髓DC前体 非淋巴组织 非成熟DC 上皮组织、胃肠道、生殖道和泌尿 道管、气道以及实质脏器的间质 定居 髓系DC分化发育过程 具有很强的摄取、处理和加工 抗原的能力，但提呈抗原能力弱 细胞因子和抗原刺激下 DC细胞成熟并迁移进入局部淋巴结（迁移期） 摄取、处理和加工抗原的能力变弱 ，但提呈抗原能力逐渐增强（成熟期）

18 组织中未成熟DC 淋巴组织中成熟DC 强吞噬和吞饮作用 处理抗原能力强 低水平的MHC 缺乏共刺激分子 递呈抗原能力弱 捕获和处理抗原的能力
显著降低 表达共刺激分子 (B7-1, B7-2) 高表达MHC和黏附分子 抗原递呈能力强

19 （四）DC与免疫激活和免疫耐受 1、DC对于T、B细胞具有直接或间接的激活作用。DC表达多种趋化性细胞因子，具有趋化T细胞的作用。
此外，DC所分泌的IL-12对于初始T细胞是产生Thl型免疫应答的重要因素。DC还能通过诱导Ig类别的转换和释放某些可溶性因子等调节B细胞的增殖与分化。 2、DC还能诱导免疫耐受。目前发现DC是在胸腺内对发育中T细胞进行阴性选择的箭重要的细胞，通过排除自身反应性T细胞克隆，参与中枢免疫耐受的诱导。

20 DC的生物学功能 抗原提呈 免疫调节 *强的吞饮作用 * 激活初始T细胞， *受体介导的 启动免疫应答 内吞
                                                                                                                                                                           *强的吞饮作用 *受体介导的 内吞 (FcR/CR/ 甘露糖受体） *吞噬作用 *表面捕获 (FDC) FcR和C3bR * 激活初始T细胞， 启动免疫应答 *分泌细胞因子，调 节免疫细胞分化发育 *分泌趋化性细胞因子，趋化T/B细胞 *利用未成熟DC诱导 免疫耐受

21 二、单核-巨噬细胞 骨 髓 血 液 组 织 单核吞噬细胞系统细胞的分化和分布 多能干细胞 单核细胞 巨噬细胞 结缔组织：组织细胞
组 织 多能干细胞 单核细胞 巨噬细胞 结缔组织：组织细胞 肺：肺泡巨噬细胞 肝：枯否细胞 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 髓样干细胞 单核母细胞 前单核细胞 单核吞噬细胞系统细胞的分化和分布 单核细胞

22 表面标志 粘附分子（LFA-1,ICAM-1) Toll样受体 清道夫受体 细胞因子受体（CD25） 甘露糖受体
共刺激分子（B7、CD40） 细胞因子受体（CD25） FcγR 补体受体（CR1/3/4） MHC-I/II分子 甘露糖受体 Toll样受体

23 生物学功能 吞噬并杀伤 病原微生物 抗原呈递作用 杀伤肿瘤细胞 伤口修复 分泌 细胞因子 酶 其它因子 IL-1 溶菌酶 前列腺素 IL-6
酸性水解酶 白三烯 IL-12 赖氨酸酶 补体成分 TNF-α 酯酶 纤维蛋白 IL-8 胶原蛋白酶 结合蛋白 GM-CSF 弹性纤维蛋白酶 凝血因子

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26 三、B细胞 B细胞能持续表达MHC-II类分子，能有效提呈抗原给CD4+TH细胞，也表达B7-1分子，对活化的TH细胞有协调刺激作用。
B细胞是再次免疫应答过程中的最重要的APC，主要通过BCR途径和非特异性胞饮摄取抗原。

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28 三种APC细胞特征比较 特性 树突状细胞 巨噬细胞 B细胞 抗原摄取方式 吞噬或吞饮 受体介导 吞噬，胞饮 抗原特异受体介导；胞饮
MHC-II类分子表达 一般组织DC低表达;淋巴组织内DC高表达 细菌和细胞因子诱导表达 活化后增加表达 协同刺激分子 成熟的非吞噬性的淋巴组织内DC表达 可诱导 提呈抗原的种类 肽、病毒抗原、变应原 特殊抗原、细胞内和细胞外抗原 可溶性抗原、毒素、病毒 分布 淋巴组织、结缔组织、上皮组织 淋巴组织、结缔组织、体腔 淋巴组织、外周血

29 第二节 抗原的处理和提呈 抗原的处理 ：APC将抗原分子降解并加工处理成多肽片段，以抗原肽-MHC复合物的形式，表达于APC细胞的表面的过程。 抗原的提呈：APC在于T细胞接触的过程中，被T细胞识别，从而将抗信息传递给T细胞的过程。

30 一、 抗原的摄取 来 源 外源性抗原(exogenous antigen) ： 来源于细胞外的抗原称为外源性抗
原：如吞噬细胞吞噬的细菌、细胞、 蛋白质等 来 源 内源性抗原(endogenous antigen) ：细胞内合成的抗原称为内源性抗原，如病毒感染细胞合成的病毒蛋白、肿瘤细胞内合成的蛋白等　

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32 未成熟DC摄取抗原 单核-巨噬细胞摄取抗原 B细胞摄取抗原

33 未成熟DC摄取抗原 未成熟DC通过三条途径摄取抗原： 第一条途径通过巨吞饮作用吞入非常大量的液体。
第二条途径是受体介导的内吞，可有效捕捉到浓度很低的相应抗原，具有高效性、选择性及饱和性。 第三条途径是吞噬作用：是未成熟DC与巨噬细胞皆有的功能

34 单核-巨噬细胞摄取抗原 单核-巨噬细胞通过三种胞吞方式摄取抗原： 吞噬-吞入较大的固体或较大分子复合物，如细菌、细胞碎片等；
胞饮-细胞吞入液态物质或极微小颗粒； 受体介导胞饮-通过细胞膜上的特异性受体识别大分子物质，通过膜囊泡完成物质传送。

35 B细胞摄取抗原 可通过BCR途径和非特异性胞饮摄取抗原

36 二、抗原的加工处理 根据参与的MHC分子不同，将抗原在细胞内加工处理分为： MHCI类途径 MHCII类途径

37 （一）MHC-I类分子途径 　　内源性抗原 蛋白酶体（低分子量多肽，LMP）降解成多肽 在抗原相关转运体帮助下（TAP，对8-13分子肽具最高亲和力）在内质网（ER）与新组装MHCI类分子结合 细胞膜

38 Degradation in the proteasome

39 ENDOPLASMIC RETICULUM
Peptide antigens produced in the cytoplasm are physically separated from newly formed MHC class I ENDOPLASMIC RETICULUM Newly synthesised MHC class I molecules Peptides need access to the ER in order to be loaded onto MHC class I molecules CYTOSOL

40 antigen processing (TAP1 & 2)
Transporters associated with antigen processing (TAP1 & 2) ER membrane Lumen of ER Cytosol ER membrane Lumen of ER Cytosol ATP-binding cassette (ABC) domain Hydrophobic transmembrane domain Peptide antigens from proteasome TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide Transporter has preference for >8 amino acid peptides with hydrophobic C termini.

41 Maturation and loading of MHC class I
Endoplasmic reticulum TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide calnexin(钙连接蛋白)、 calreticulin (钙网蛋白)、tapasin(TAP-associated golycoprotein) Calnexin binds to nascent class Ia chain until b2-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 the MHC molecule and the structure becomes compact

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43 （二）MHC-II类分子途径 外源性抗原 内吞 内体与溶酶体中被降解10-30分子肽；
外源性抗原 内吞 内体与溶酶体中被降解10-30分子肽； 内质网新合成的MHCII类分子与恒定链（Ii）形成九聚体(αβIi)3，并在Ii帮助下 高尔基体　　转移到内质体腔，形成MIIC，Ii被降解成 CLIP HLA-DM辅助在溶酶体及内体内形成抗原分子肽-MHCII复合物 细胞膜。

44 Uptake of exogenous antigens Fc receptor mediated phagocytosis
Membrane Ig receptor mediated uptake Y Phagocytosis Y Complement receptor mediated phagocytosis Y Pinocytosis opsonization Y Fc receptor mediated phagocytosis

45 Exogenous pathway Cell surface Protein antigens Uptake In endosome
Increase in acidity Protein antigens In endosome Endosomes To lysosomes Cathepsin B, D and L proteases are activated by the decrease in pH Proteases produce ~24 amino acid long peptides from antigens Drugs that raise the pH of endosomes inhibit antigen processing

46 ENDOPLASMIC RETICULUM
Ii 的作用 参与II类分子的组装和折叠； 封闭II类分子的肽结合槽 阻止II类分子与胞浆中内源性抗原结合 引导组装后的MHC-II类分子转运至小室 ENDOPLASMIC RETICULUM Newly synthesised MHC class II molecules Invariant chain

47 Class II associated invariant chain peptide (CLIP)
Cell surface Uptake Endosomes (abIi)3 complexes directed towards endosomes by invariant chain Cathepsin L degrades Invariant chain CLIP blocks groove in MHC molecule MHC Class II containing vesicles fuse with antigen

48 Competition between large number of peptides
Removal of CLIP ? How can the peptide stably bind to a floppy binding site? Competition between large number of peptides

49 HLA-DM catalyses the removal of CLIP
HLA-DR MIIC compartment

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52 三、抗原的提呈 （一）抗原提呈的基本过程： 肽-MHCI类分子：CD8识别 肽-MHCII类分子：CD4识别
现象： 有交叉但非主要方式。

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54 抗原处理的两条途径 MHCI类途径 MHCII类途径 抗原的主要来源 内源性抗原 外源性抗原 降解抗原的酶结构 蛋白酶体 溶酶体
处理抗原的细胞 所有有核细胞 专职性抗原提呈细胞 抗原与MHC分子结合部位 内质网 溶酶体及内体 参与的MHC分子 MHCI类分子 ＭHCII类分子 提呈对象 CD8+T细胞 （主要为Tc） CD4+T细胞 （主要为Th）

55 交叉提呈途径 交叉提呈指DC可将某些外源性抗原肽循MHC-Ⅰ类分子途径提呈；而内源性抗原也能通过MHC-II类途径提呈。

56 TCR 抗原肽-MHC I复合物

57 CD1分子递呈途径 1. CD1的特征 分五型：CD1A、B、C、D、E, 与β2m组成二聚体；
与MHCI/II类分子有30%同源性，无多态性； CD1表达于专职APC表面，还可存在于内体/溶酶体腔室中，酸性环境改变其构象，与抗原结合。 2. 抗原递呈特征 主要递呈糖脂或脂类抗原，特别是分支杆菌的某些成分； 递呈给CD4+T、CD8+T、CD4-CD8-T、NK1.1T细胞。

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59 这三种抗原都是分枝杆菌细胞壁的成分。每种抗原有两条脂质尾巴，埋在CD1b分子上的两个疏水性结合口袋中，这使亲水性片断暴露在结合凹槽中央，从而与TCR接触。

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61 脂类抗原的CD1分子提呈途径

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63 抗原递呈的三条途径

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