《抗原的加工與呈遞》課件

抗原的加工與呈遞免疫系統(tǒng)識(shí)別和清除病原體、腫瘤細(xì)胞或其他異物的重要機(jī)制。它涉及一系列復(fù)雜的步驟，包括抗原的攝取、加工、呈遞和識(shí)別。免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵作用抵御病原體免疫系統(tǒng)保護(hù)身體免受細(xì)菌、病毒、真菌和寄生蟲的侵害。清除異常細(xì)胞免疫系統(tǒng)識(shí)別和消滅癌細(xì)胞和突變細(xì)胞，防止腫瘤發(fā)生。維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)體免疫平衡，維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)，促進(jìn)組織修復(fù)。自身抗原與外來抗原自身抗原自身抗原是指機(jī)體自身產(chǎn)生的抗原，通常不引起免疫應(yīng)答，但當(dāng)免疫系統(tǒng)失調(diào)時(shí)，可能導(dǎo)致自身免疫性疾病。外來抗原外來抗原是指來自機(jī)體外部的抗原，如細(xì)菌、病毒、寄生蟲等，通常會(huì)引起免疫應(yīng)答，觸發(fā)免疫系統(tǒng)的防御機(jī)制。區(qū)別自身抗原和外來抗原的主要區(qū)別在于來源，自身抗原來自機(jī)體內(nèi)部，而外來抗原來自外部，它們對(duì)免疫系統(tǒng)的刺激作用不同。主要組織相容性復(fù)合體(MHC)基因簇MHC基因座位于染色體上，包含多個(gè)基因，編碼不同MHC分子。MHC分子MHC分子是細(xì)胞表面蛋白，負(fù)責(zé)呈遞抗原給免疫細(xì)胞。免疫識(shí)別MHC分子與免疫細(xì)胞表面的受體相互作用，啟動(dòng)免疫應(yīng)答。MHC分子的結(jié)構(gòu)與功能1細(xì)胞表面受體MHC分子表達(dá)在細(xì)胞表面，作為抗原呈遞的關(guān)鍵角色。2多態(tài)性MHC基因具有高度的多態(tài)性，導(dǎo)致個(gè)體間MHC分子差異顯著。3抗原結(jié)合槽MHC分子擁有抗原結(jié)合槽，專門用于結(jié)合和呈遞抗原肽。4免疫識(shí)別T細(xì)胞受體識(shí)別MHC分子與抗原肽的復(fù)合物，啟動(dòng)免疫應(yīng)答。MHC分子在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。它們通過結(jié)合和呈遞抗原肽，將抗原信息傳遞給T細(xì)胞，從而啟動(dòng)特異性的免疫應(yīng)答?？乖庸さ倪^程1抗原攝取APC吞噬或內(nèi)吞抗原2抗原降解抗原被降解成肽段3肽段結(jié)合肽段與MHC分子結(jié)合4抗原呈遞MHC-肽段復(fù)合物呈遞給T細(xì)胞抗原加工是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及抗原的攝取、降解和與MHC分子結(jié)合，最終形成可被T細(xì)胞識(shí)別的抗原-MHC復(fù)合物。蛋白質(zhì)水解途徑胞內(nèi)蛋白水解途徑蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)被蛋白酶水解，降解成肽段。主要由蛋白酶體和溶酶體參與。胞外蛋白水解途徑蛋白質(zhì)在細(xì)胞外被蛋白酶水解，降解成肽段。主要由細(xì)胞外蛋白酶和一些免疫細(xì)胞參與。內(nèi)源性抗原加工1細(xì)胞內(nèi)蛋白降解細(xì)胞質(zhì)中的蛋白，通過蛋白酶體降解成短肽片段。2肽-MHCⅠ類分子結(jié)合降解的肽片段被轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，與新生合成的MHCⅠ類分子結(jié)合。3MHCⅠ類分子呈遞MHCⅠ類分子-肽復(fù)合物，經(jīng)高爾基體轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞表面，呈遞給CD8+T細(xì)胞。外源性抗原加工攝取抗原抗原呈遞細(xì)胞（APC），如巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和B細(xì)胞，通過吞噬作用或胞飲作用攝取外源性抗原。抗原降解在溶酶體中，外源性抗原被降解成短肽片段，這些片段與MHCⅡ類分子結(jié)合。MHCⅡ類分子結(jié)合短肽片段與MHCⅡ類分子結(jié)合，形成穩(wěn)定的抗原-MHCⅡ類復(fù)合物。遞呈至T細(xì)胞抗原-MHCⅡ類復(fù)合物被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞表面，并呈遞給CD4+T細(xì)胞。MHCⅠ類分子的裝載1肽-MHCⅠ類復(fù)合物的形成細(xì)胞質(zhì)蛋白降解為肽段2TAP轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將肽段轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)3MHCⅠ類分子在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中與肽段結(jié)合4內(nèi)質(zhì)網(wǎng)伴侶蛋白協(xié)助MHCⅠ類分子折疊5高爾基體將肽-MHCⅠ類復(fù)合物運(yùn)至細(xì)胞表面MHCⅡ類分子的裝載抗原肽與CLIP分離在內(nèi)體/溶酶體中，抗原肽與CLIP（MHCⅡ類不變鏈片段）結(jié)合，阻止MHCⅡ類分子過早結(jié)合胞質(zhì)內(nèi)源性抗原。DM分子參與DM分子是MHCⅡ類分子伴侶蛋白，它可以與MHCⅡ類分子結(jié)合，促進(jìn)CLIP脫離，并使抗原肽結(jié)合到MHCⅡ類分子的結(jié)合槽中。MHCⅡ類分子-抗原肽復(fù)合體MHCⅡ類分子結(jié)合抗原肽后，形成穩(wěn)定的MHCⅡ類分子-抗原肽復(fù)合體，并轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞表面。抗原遞呈細(xì)胞(APC)免疫系統(tǒng)的橋梁抗原遞呈細(xì)胞是免疫系統(tǒng)中的關(guān)鍵細(xì)胞，它們將抗原信息傳遞給T細(xì)胞，從而啟動(dòng)免疫應(yīng)答。多樣性與特異性不同的APC類型具有不同的特點(diǎn)，并針對(duì)不同類型的抗原和免疫應(yīng)答。專業(yè)與非專業(yè)專業(yè)APC，例如樹突狀細(xì)胞，專門負(fù)責(zé)抗原呈遞，而非專業(yè)APC，如巨噬細(xì)胞，則在其他免疫功能中也起作用。樹突狀細(xì)胞(DC)樹突狀細(xì)胞(DC)是免疫系統(tǒng)中最重要的抗原呈遞細(xì)胞(APC)之一。它們?cè)谄つw、淋巴結(jié)和脾臟等組織中廣泛分布。DC具有高度的抗原捕獲和加工能力，能夠有效地將抗原呈遞給T細(xì)胞，啟動(dòng)免疫應(yīng)答。DC在抗原加工與呈遞中的作用強(qiáng)大的抗原呈遞能力樹突狀細(xì)胞(DC)是免疫系統(tǒng)中最有效的抗原呈遞細(xì)胞之一。它們能夠高效地?cái)z取、加工和呈遞抗原，并激活T細(xì)胞，啟動(dòng)免疫應(yīng)答。特化的功能DC擁有成熟的MHCI類和MHCII類分子，能有效地將內(nèi)源性和外源性抗原呈遞給CD8+和CD4+T細(xì)胞。巨噬細(xì)胞在抗原呈遞中的作用1吞噬與加工巨噬細(xì)胞吞噬外源性抗原，并將它們降解成小肽片段。2MHCⅡ類分子這些肽片段與MHCⅡ類分子結(jié)合，并被遞呈到細(xì)胞表面。3CD4+T細(xì)胞識(shí)別CD4+T細(xì)胞通過其T細(xì)胞受體(TCR)識(shí)別MHCⅡ類分子-肽復(fù)合物，啟動(dòng)免疫應(yīng)答。4免疫反應(yīng)巨噬細(xì)胞在炎癥反應(yīng)、抗菌免疫和組織修復(fù)中發(fā)揮重要作用。B淋巴細(xì)胞在抗原呈遞中的作用B細(xì)胞的獨(dú)特能力B細(xì)胞可以識(shí)別完整的抗原，無需MHC分子的呈遞?？贵w介導(dǎo)的呈遞B細(xì)胞可以將抗原結(jié)合到其表面上的抗體，然后將其呈遞給T細(xì)胞。與T細(xì)胞的合作B細(xì)胞的抗原呈遞可以激活T細(xì)胞，促進(jìn)免疫應(yīng)答。免疫應(yīng)答的啟動(dòng)1抗原遞呈抗原遞呈細(xì)胞(APC)將抗原呈遞給T淋巴細(xì)胞。2T細(xì)胞識(shí)別T細(xì)胞受體(TCR)識(shí)別抗原-MHC復(fù)合物。3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)TCR識(shí)別引發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，激活T細(xì)胞。4T細(xì)胞增殖活化的T細(xì)胞增殖并分化成效應(yīng)T細(xì)胞。免疫應(yīng)答的啟動(dòng)是機(jī)體識(shí)別外來抗原并啟動(dòng)免疫反應(yīng)的過程。T細(xì)胞受體(TCR)的識(shí)別1TCR的結(jié)構(gòu)T細(xì)胞受體(TCR)是T細(xì)胞表面的重要受體，由α和β兩個(gè)鏈組成，每個(gè)鏈都包含一個(gè)可變區(qū)和一個(gè)恒定區(qū)，可變區(qū)負(fù)責(zé)識(shí)別抗原。2抗原呈遞抗原呈遞細(xì)胞(APC)將抗原加工處理后，將其呈遞在MHC分子上，形成MHC-抗原復(fù)合體。3TCR識(shí)別TCR通過其可變區(qū)識(shí)別MHC-抗原復(fù)合體，啟動(dòng)T細(xì)胞活化和免疫應(yīng)答，每個(gè)TCR只能識(shí)別特定的MHC-抗原復(fù)合體。CD4+和CD8+T細(xì)胞的作用輔助性T細(xì)胞(Th)CD4+T細(xì)胞，也稱為輔助性T細(xì)胞(Th)，在免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。它們通過分泌細(xì)胞因子來激活其他免疫細(xì)胞，如B細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞，從而啟動(dòng)并調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。細(xì)胞毒性T細(xì)胞(Tc)CD8+T細(xì)胞，也稱為細(xì)胞毒性T細(xì)胞(Tc)，具有直接殺死感染細(xì)胞的能力。它們通過識(shí)別并攻擊表達(dá)外來抗原的細(xì)胞，從而消除感染。Th1和Th2細(xì)胞亞群Th1細(xì)胞主要介導(dǎo)細(xì)胞免疫，分泌IFN-γ、IL-2，促進(jìn)巨噬細(xì)胞活化，增強(qiáng)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)殺傷靶細(xì)胞的能力。Th2細(xì)胞主要介導(dǎo)體液免疫，分泌IL-4、IL-5、IL-10，促進(jìn)B細(xì)胞增殖分化為漿細(xì)胞，產(chǎn)生抗體。細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)Th1和Th2細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子相互拮抗，維持免疫穩(wěn)態(tài)，避免過度免疫反應(yīng)。Tc和Th細(xì)胞的相互作用1Th細(xì)胞激活識(shí)別MHCII類抗原2細(xì)胞因子分泌Th1細(xì)胞分泌IFN-γ3Tc細(xì)胞活化IFN-γ促進(jìn)Tc細(xì)胞增殖4細(xì)胞毒性效應(yīng)Tc細(xì)胞殺傷靶細(xì)胞Th細(xì)胞和Tc細(xì)胞之間存在復(fù)雜的相互作用，它們共同參與機(jī)體的免疫防御反應(yīng)。當(dāng)Th細(xì)胞識(shí)別到抗原時(shí)，會(huì)分泌細(xì)胞因子，例如IFN-γ，激活Tc細(xì)胞，并促進(jìn)Tc細(xì)胞增殖分化為效應(yīng)細(xì)胞，進(jìn)而發(fā)揮細(xì)胞毒性作用，殺傷被感染的細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞。這種相互作用是免疫系統(tǒng)清除病原體和腫瘤細(xì)胞的關(guān)鍵機(jī)制。抗原特異性免疫應(yīng)答的效應(yīng)細(xì)胞毒性T細(xì)胞特異性識(shí)別靶細(xì)胞，釋放細(xì)胞毒性物質(zhì)，如穿孔素和顆粒酶，直接殺傷靶細(xì)胞?？贵wB細(xì)胞活化后分泌抗體，結(jié)合并中和抗原，促進(jìn)吞噬作用，并激活補(bǔ)體系統(tǒng)。免疫記憶記憶性T細(xì)胞和B細(xì)胞長期存在，當(dāng)再次遇到相同抗原時(shí)，快速而有效地產(chǎn)生免疫應(yīng)答。記憶性免疫應(yīng)答的形成初次免疫應(yīng)答初次暴露于抗原時(shí)，免疫系統(tǒng)需要時(shí)間識(shí)別和清除抗原，產(chǎn)生抗體和效應(yīng)T細(xì)胞。記憶細(xì)胞的產(chǎn)生在初次免疫應(yīng)答中，部分免疫細(xì)胞會(huì)分化為記憶細(xì)胞，這些細(xì)胞保留對(duì)抗原的特異性識(shí)別能力。再次免疫應(yīng)答再次遇到相同抗原時(shí)，記憶細(xì)胞能夠快速識(shí)別和反應(yīng)，迅速產(chǎn)生大量抗體和效應(yīng)T細(xì)胞，從而更有效地清除抗原。免疫記憶記憶細(xì)胞的存在賦予了免疫系統(tǒng)對(duì)特定抗原的記憶能力，使機(jī)體能夠更快、更有效地對(duì)抗相同病原體的再次感染。免疫耐受的機(jī)制11.中樞耐受免疫系統(tǒng)在發(fā)育過程中，對(duì)自身抗原產(chǎn)生耐受，防止攻擊自身組織。22.周邊耐受免疫系統(tǒng)在成熟后，通過多種機(jī)制抑制對(duì)自身抗原的免疫應(yīng)答，例如免疫抑制細(xì)胞、免疫抑制因子等。33.負(fù)性選擇在胸腺和骨髓中，識(shí)別自身抗原的免疫細(xì)胞被清除，防止其攻擊自身組織。44.免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）等免疫細(xì)胞可以抑制其他免疫細(xì)胞對(duì)自身抗原的攻擊，維持免疫耐受。異體移植中的抗原識(shí)別器官移植異體移植是指將來自不同個(gè)體的組織或器官移植到另一個(gè)個(gè)體身上。免疫排斥反應(yīng)異體移植后，受體免疫系統(tǒng)會(huì)識(shí)別移植器官上的外來抗原，并發(fā)動(dòng)免疫排斥反應(yīng)。MHC分子的匹配為了減少排斥反應(yīng)，醫(yī)生會(huì)盡可能地匹配供體和受體的MHC分子，降低抗原差異?？乖蔬f抗原呈遞細(xì)胞會(huì)將移植器官上的外來抗原呈遞給T細(xì)胞，引發(fā)免疫反應(yīng)。自身免疫性疾病的發(fā)病機(jī)制免疫耐受的破壞機(jī)體對(duì)自身抗原的耐受性被破壞是自身免疫病發(fā)生的關(guān)鍵因素。免疫系統(tǒng)失去對(duì)自身組織的識(shí)別，攻擊自身組織，導(dǎo)致疾病。遺傳易感性遺傳因素在自身免疫病的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用。某些基因的變異可能導(dǎo)致免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能失調(diào)，從而增加患病風(fēng)險(xiǎn)。抗原呈遞失衡與疾病自身免疫性疾病抗原呈遞異常導(dǎo)致機(jī)體免疫系統(tǒng)攻擊自身組織狼瘡、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等疾病過敏反應(yīng)抗原呈遞過強(qiáng)，引發(fā)免疫系統(tǒng)過度反應(yīng)花粉、食物、塵螨等過敏原腫瘤免疫逃逸腫瘤細(xì)胞逃避免疫系統(tǒng)攻擊降低抗原呈遞能力，抑制免疫細(xì)胞活化抗原加工與呈遞的調(diào)控1細(xì)胞因子細(xì)胞因子，如干擾素和腫瘤壞死因子，可影響抗原加工和呈遞的效率。2免疫抑制劑免疫抑制劑，如環(huán)孢素和FK506，可阻斷T細(xì)胞活化，抑制抗原呈遞。3遺傳因素個(gè)體遺傳背景會(huì)影響MHC基因的多態(tài)性，進(jìn)而影響抗原加工和呈遞。抗原呈遞在疾病診治中的應(yīng)用疫苗開發(fā)抗原呈遞是疫苗開發(fā)的基礎(chǔ)，通過模擬感染，刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生特異性免疫