第一节抗原提呈细胞(

第一节　抗原提呈细胞(Antigen Presenting Cells)

一、树突状细胞

树突状细胞(DC)由美国学者Steinman于1973年发现，因其成熟时伸出许多树突样或伪足样突起而得名，但DC的研究历史可以追溯到19世纪末在皮肤中发现的朗格汉斯细胞(Langerhans cell，LC)，当时认为LC就是巨噬细胞。DC不仅像单核/巨噬细胞那样具有吞噬能力，而且是目前所知抗原提呈功能最强的细胞，其有别于其他抗原提呈细胞的最大特点是能够刺激初始T细胞(na6ve T cell)增殖。因此，DC是适应性免疫应答的始动者，具有其独特的地位。对DC的研究有助于深入了解机体免疫应答的产生和调控机制，可以通过人为调节DC的功能来调节机体的免疫应答，并对肿瘤、移植排斥、感染、自身免疫性疾病发生机制的认识和防治措施的制定具有重要意义。

1.表面标志

DC膜表面表达多种膜分子，与其行使功能密切相关。但尚未发现DC具有特征性膜分子标志，目前通过形态学、组合性细胞表面标志及在混合淋巴细胞反应(MLR)中能刺激初始T细胞增殖三个方面综合判断。现将具有典型树突状形态、膜表面高表达MHCⅡ类分子、能移行至淋巴器官和刺激初始T细胞活化，使之增殖的一类细胞，方能称之为DC。DC在不同发育阶段其表面标志不同。未成熟的DC可表达MHCⅠ/Ⅱ类分子、Ig-GFc受体Ⅱ(Fc γ RⅡ)、C3b受体(C3bR)和模式识别受体等，它们摄取、加工处理抗原能力强，而提呈抗原激发免疫应答能力弱。人类成熟DC的主要标志为CD1a、CD11c、和CD83，高表达MHCⅠ/Ⅱ类分子、辅助刺激分子CD80及CD86、黏附分子CD40、CD54以及β1、β整合家族成员，参与抗原的提呈。

2.来源、分化、发育及迁移

(1)来源根据来源不同，可将DC分为两大类：髓系DC(myeloid MDC)及淋巴系DC(lymphoid LDC)。尽管这两类DC均起源于体内多能造血干细胞，但它们来自各前体细胞，且有不同的功能特点，其差别之一是髓系DC前体(与单核、粒细胞有共同的祖细胞)能分化发育为巨噬细胞，而淋巴系DC前体(与T、NK细胞有共同前体细胞)能分化发育为淋巴细胞。多数骨髓来源的DC，由骨髓进入外周血，再分布到全身各组织。

(2)分化、发育、成熟及迁移髓系DC的分化发育与过程已逐渐清楚，对淋巴系DC的分化发育过程知之甚少。正常情况下绝大多数体内DC处于非成熟状态(immature)，表达低水平的协同刺激分子和黏附分子，体外激发MLR能力较弱，但抗原内吞和加工处理能力极强；可在摄取抗原或受到某些刺激(主要是炎性信号如LPS、IL-1β、TNF-α)后分化成熟，其MHC分子、协同刺激分子、黏附分子的表达显著提高，体外激发MLR能力也较强，但其抗原摄取加工能力显著降低。DC在成熟过程中同时发生迁移(migration)，由外周组织(获取抗原信号)通过淋巴管和(或)血循环进入次级淋巴器官，然后激发T细胞应答。据此，将髓系DC的分化发育大致分为四个阶段，各阶段DC有不同的功能特点。

前体期：髓系前体细胞存在于人胎肝、脐血、骨髓、成人外周血中，在某些细胞因子作用下，可分化发育为DC和单核-吞噬细胞。外周血单核细胞在体外受GM-CSF、TNF-α、IL-4等作用下也能发育为DC。

未成熟期：未成熟DC(immature DC)主要存在于多种实体器官及非淋巴组织，可以借助细胞表面受体(如Fc γ RⅡ、甘露糖受体等)介导的内吞作用或吞饮、吞噬作用摄取抗原。正常情况下，体内绝大多数DC处于未成熟状态，它们具有很强的内吞、加工、处理抗原的能力，但由于仅表达低水平协同刺激分子和黏附分子，故刺激初始T细胞和在体外激发混合淋巴反应的能力较弱。

迁移期：此期的DC主要存在于输入淋巴管、外周血、肝血液及淋巴组织，经过淋巴和血液循环，从输入淋巴管进入淋巴结，从外周血进入脾或从肝窦进入腹腔淋巴结。

成熟期DC：受炎症等因素影响，未成熟DC能从非淋巴组织进入次级淋巴组织并逐渐成熟，在摄取抗原后，也可自发成熟。成熟期DC主要分布在淋巴结、脾及派氏集合淋巴结。其生物学特征为：MHC类分子、黏附分子表达上调，迁移能力增强，由外周逐渐向周围淋器官归巢，同时其摄取、处理完整蛋白抗原的能力下调。成熟DC高表达MHCⅠ/Ⅱ类分子、协同刺激分子(B7、CD40、ICAM-1)等，其细胞表面标志是CD1a、CD11c、和CD83。在周围淋巴器官内，成熟的DC能有效地将抗原提呈给初始T细胞并使之激活。

3.分布与命名

DC分布广泛，除脑以外的全身各组织和器官均有分布，但数量极少，外周血中DC占单个核细胞数量的1%以下。由于DC分布的部位和分化程度不同，具有不同的命名和生物学特征。如①并指状DC(interdigitaing cell，IDC)：又称交错树突状细胞，主要分布于外周淋巴组织和胸腺髓质中的T细胞区。其高表达MHCⅠ类和MHCⅡ类分子，故具有较强的免疫激活作用。②间质性DC(interstitial DC)：分布于多种非淋巴器官如心、肺、肾、肝和胃肠道等组织，属于未成熟的DC，摄取、加工处理抗原能力较强，不能提呈抗原和激发免疫应答。③朗格汉斯细胞(Langerhans cell，LC)：LC是位于表皮和胃肠上皮细胞部位的未成熟DC，具有较强的摄取和加工处理抗原的功能，但其免疫激活能力较弱。④胸腺DC(thymic DC)：分布于胸腺髓质，表面高表达MHCⅠ/Ⅱ类分子，参与T细胞阴性选择过程，通过清除自身反应性的幼稚T细胞而诱导自身耐受。⑤外周血DC(peripheral blood DC)：指血液中的DC，可能来自骨髓中的DC前体，也可能是携带抗原的LC和器官间质DC的一种迁移形式。⑥隐蔽细胞(veiled cell)：为输入淋巴管和淋巴液中迁移形式的DC，由淋巴引流区的局部皮肤或黏膜组织中携带抗原的LC迁移而来。⑦滤泡样DC(follicular DC，FDC)：主要分布于淋巴组织中的非胸腺依赖区。FDC不表达MHCⅡ类分子，而高表达FcR和C3bR，可将抗原-抗体复合物和抗原-抗体-补体复合物滞留或浓缩于细胞表面，有助于初始B细胞对抗原的识别和活化，从而激发免疫应答及诱导记忆B细胞形成。

4.生物学功能

DC是体内最重要的APC，能刺激初始T细胞。DC能通过吞噬作用(phagocytosis)、受体介导的内吞(receptor-mediated endocytosis)和吞饮作用(pinocytosis)摄取抗原，经加工、处理、提呈给T细胞，诱导特异性免疫应答(见后述)。DC可直接激活T细胞，提呈DC膜表面丰富的抗原肽-MHCⅠ类分子复合物、抗原肽-MHCⅡ类分子复合物，为相应的CD8⁺、CD4⁺T细胞的结合提供分子基础。DC除了为T细胞提供抗原肽-MHC分子复合物这一抗原信号(第一信号)外，还高表达CD80、CD86、CD40等辅助刺激分子，为T细胞提供第二信号。DC高表达ICAM-1等黏附分子，更有助于与T细胞的进一步结合。此外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最重要的细胞，通过排斥自身反应性T细胞克隆，参与中枢免疫耐受的诱导。血循环中的抗原，在浓度很高的情况下，可以到达胸腺，由胸腺DC提呈。DC亦可在外周参与诱导外周耐受作用。

总之，应用DC的免疫激活作用和诱导免疫耐受的特点，可将其用于某些疾病的治疗，如用病原体(抗原)在体外致敏DC，通过过继回输的方式激活免疫应答，可以治疗多种感染性疾病；应用肿瘤抗原致敏的DC回输机体后治疗肿瘤等；在移植免疫中，供体的非成熟DC倾向于诱导免疫耐受，而成熟DC倾向于引发免疫排斥。因此，若预先去除移植物中的DC或用非成熟DC诱导同种免疫耐受，均可延长同种移植物的存活时间；DC在自身免疫性疾病和超敏反应性疾病发生发展中起一定的促进作用，故阻断或降低DC的APC功能，或用非成熟DC诱导特异性外周免疫耐受，可以达到防治此类疾病的目的。

二、单核-巨噬细胞

单核-巨噬细胞指血液中的单核细胞(monocyte，MC)和组织中的巨噬细胞(macrophage，Mφ)。单核-巨噬细胞具有很强的吞噬能力，特别是Mφ在特异性免疫和非特异性免疫中均发挥重要的作用。Mφ能表达数十种受体、产生数十种酶，并能分泌近百种生物活性产物，因此Mφ是体内功能最为活跃的细胞之一。早期研究中常将具有强吞噬力的吞噬细胞包括Mφ以及低吞噬力的网状细胞统称为网状内皮细胞系统(reticuloendothelial system，RES)，并认为它们在体内承担着防御和清除代谢产物的功能；现有的研究表明：具有这种功能的细胞主要为单核细胞和巨噬细胞，因而改称为单核吞噬细胞系统(mononuclear phagocyte system，MPS)。

1.来源及组织分布

单核-巨噬细胞由骨髓造血干细胞衍生而来，在骨髓中经历多能干细胞→定向干细胞(髓样干细胞)→单核母细胞(monoblast)→前单核细胞(promonocyte)→单核细胞的发育过程。骨髓中的单核细胞成熟后进入外周血，而后穿过血管内皮细胞间隙进入组织，进一步发育分化为巨噬细胞。在某种意义上可将单核细胞看做是未成熟的巨噬细胞。单核细胞在骨髓中发育所需时间较短，只有1.5～3天。而单核细胞进入组织后分化为巨噬细胞至少需要1天。单核-巨噬细胞的发育分化受到多种细胞因子的调控。定居在组织中的巨噬细胞寿命为6～16天，因此机体要不断更新自身的巨噬细胞，其主要通过外周血中单核细胞进入组织和巨噬细胞局部增殖。成熟单核细胞主要分布于血液中，巨噬细胞则分布十分广泛，几乎存在于全身所有表皮和黏膜下组织。不同组织中巨噬细胞具有不同的名称，如外周血中称为单核细胞；皮肤中称为朗格罕细胞；结缔组织为组织细胞；肝脏中为枯否细胞；肺组织中为肺泡细胞，骨髓中为破骨细胞，神经系统中称为小胶质细胞等。

2.生物学特征

单核-巨噬细胞具有迁移性，通过吞噬、吞饮和受体介导的方式将颗粒或液体摄入胞内，发挥杀伤作用或对抗原进行加工处理，形成抗原肽-MHC分子，表达在细胞表面，提呈给T细胞识别，诱导特异性免疫应答。单核-巨噬细胞均具有较强的黏附玻璃或塑料的特性，借此可以对其进行分离和纯化。

(1)表面标志单核-巨噬细胞表达多种膜分子，介导单核-巨噬细胞的各种生物学功能，如吞噬、黏附及分泌等。如Mφ表面表达补体受体(CR3、CR4、CR1等)、Fc受体(Fc γ R等)、LPS/LBP复合物受体(CD14)、模式识别受体(pattern recognition receptor，PRR)(甘露糖受体、Toll样受体、清道夫受体等)介导Mφ吞噬抗原和抗原抗体复合物；细胞因子受体(IL-1R、IL-2R、IFN-α/βR等)。MHCⅠ/Ⅱ类分子、黏附分子(LFA-1、ICAM-1)、协同刺激分子(B7、CD40)激活T细胞，诱导特异性免疫应答等。

(2)产生多种酶及活性物质单核-巨噬细胞在静止状态下分泌产物有限，但在激活状态下可以合成和分泌大量的酶和细胞因子。经IFN-γ、IL-3、细菌脂多糖等诱导MΦ活化，其能产生和分泌多种生物活性物质，如细胞因子(IL-6、IL-12、TNF-α、IFN-α、IFN-γ、G-CSF等)、补体成分(C1、C2、C3、C4、C5、B因子等)、凝血因子(凝血因子Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ和凝血酶原等)、反应性氧中间产物〔一氧化氮(NO)等〕以及前列腺素、白细胞三烯、血小板活化因子、ACTH、内啡肽等活性产物。产生多种酶，如各种溶酶体酶等，可消毁吞入细胞内的异物；溶菌酶能溶解革兰氏阳性菌。

3.主要生物学作用

单核-巨噬细胞参与非特异性免疫和特异性免疫。在非特异性免疫中，通过吞噬、杀伤和清除病原体及异物，并介导炎症反应；吞噬加工处理与提呈抗原，诱导特异性免疫应答及参与免疫调节。

(1)吞噬和杀伤作用　可经受体介导吞噬异物，杀伤和清除病原微生物及损伤、衰老的细胞。巨噬细胞因能吞噬大颗粒物质，故称大吞噬细胞，在抗体的作用下，其可发挥调理吞噬和ADCC作用。同时巨噬细胞也是细胞免疫中的重要效应细胞，能杀伤胞内寄生菌和肿瘤细胞。

(2)介导炎症巨噬　细胞是一类重要的炎症细胞，在细胞因子和病原体组分等的作

用下，可定向迁移至炎症部位，杀灭、清除炎症部位的病原体及异物等。巨噬细胞可以分泌促炎细胞因子(IL-1、IL-6和TNF-α)和趋化性细胞因子(IL-8和MCP-1等)，进一步增强全身和局部的炎症反应。

(3)免疫调节作用　巨噬细胞通过提呈抗原，诱导免疫应答；分泌多种细胞因子，调节免疫细胞活化、增殖和效应分子的产生等。如分泌IL-8，趋化和激活中性粒细胞，增强效应细胞功能；IL-12和IL-18促进Th1细胞的分化，增强细胞免疫应答。巨噬细胞也可分泌一些抑制性物质如前列腺素、氧自由基等抑制免疫细胞的活化和增殖，或直接损伤淋巴细胞，抑制免疫应答。

(4)对肿瘤细胞和病毒感染细胞的杀伤　活化巨噬细胞合成和分泌大量的酶和细胞因子，当其与肿瘤细胞结合后，可将胞内的蛋白酶、活性氧及活性氮等物质释放至胞外，以损伤和破坏肿瘤细胞。活化巨噬细胞可通过分泌大量TNF-α诱导肿瘤细胞凋亡。此外，在肿瘤特异性抗体的参与下，也可通过ADCC效应杀伤肿瘤细胞。

(5)抗原加工和提呈　巨噬细胞为专职APC，能加工和提呈抗原，启动免疫应答(见后)。

三、B淋巴细胞

B细胞通过BCR摄取抗原，由于抗原与受体特异性结合，所以B细胞摄取抗原的效率非常高。故B淋巴细胞在体液免疫应答中有重要的作用。它们不仅能在体外将蛋白抗原有效地提呈给辅助性T淋巴细胞，在体内也能发挥抗原提呈作用，尤其是当抗原浓度较低时，能浓集抗原并使之内化。B淋巴细胞的提呈功能对于辅助性T细胞的活化，以及B细胞对TD抗原应答产生抗体，具有极为重要的作用。