单核巨噬细胞能传递抗原信息

第二节　抗原提呈细胞

抗原提呈细胞（antigen presenting cell, APC）是指能够摄取、加工处理抗原，并能将抗原提呈给免疫活性细胞的一类免疫细胞，在机体免疫应答过程中起重要的辅佐作用，能辅助和调节T细胞、B细胞识别抗原并产生相应免疫应答，故又称为辅佐细胞（accessory cell），简称A细胞。

APC分专职抗原提呈细胞和非专职抗原提呈细胞两类。前者指细胞表面组成性表达MHCⅡ类分子和共刺激分子，能摄取并处理和提呈抗原的细胞，包括单核吞噬细胞、树突状细胞和B细胞，抗原提呈能力强；后者指在某些活性分子刺激、诱导下能表达MHCⅡ类分子，并能处理和提呈抗原的细胞，包括血管内皮细胞、上皮细胞、间质细胞、皮肤成纤维细胞、红细胞等，抗原提呈能力弱。另外，所有的有核细胞表面都表达MHCⅠ类分子，当受到病毒感染或变为肿瘤细胞时，均能处理和提呈抗原给T细胞。因此，广义的抗原提呈细胞指能加工处理抗原并以抗原肽-MHC分子复合物的形式提呈抗原信息的所有细胞。本节主要介绍专职抗原提呈细胞。

一、单核吞噬细胞

单核吞噬细胞（mononuclear phagocyte）包括游离于血液中的单核细胞（monocyte）及存在于体腔和各种组织中的巨噬细胞（macrophage, MФ），均来源于骨髓造血干细胞，它们在体内分布广泛，具有很强的吞噬能力，且细胞核不分叶，故命名为单核吞噬细胞。单核吞噬细胞是一类主要的抗原提呈细胞，在诱导与调节特异性免疫应答过程中起着关键的作用。

（一）形态结构

单核细胞一般为球形，直径10～20um，细胞核呈马蹄状；巨噬细胞大小不等，直径10～30um或更大，常有伪足，呈多形性（依定居的组织不同而有差别），组织培养时呈贴壁生长性状。单核/巨噬细胞有圆形或椭圆形的核，胞浆中富含溶酶体、线粒体、粗面内质网及其他细胞器，细胞表面形成小突起和胞膜皱褶（图10-5）。

a.单核细胞b.巨噬细胞c.巨噬细胞结构模式图

图10-5　单核巨噬细胞的形态结构

（二）来源与分化发育

单核细胞在骨髓内分化、发育成熟后进入血液，在血液中存留几小时至数十小时，然后黏附到毛细血管内皮，穿过内皮细胞接合处，移行至全身多种组织器官中，发育成熟为巨噬细胞。定居在不同组织中的巨噬细胞名称不同（表10-1）。组织损伤和炎症可加速单核细胞向组织移行，发挥吞噬作用。巨噬细胞在组织中的寿命可达数月至数年，当机体未受到抗原刺激时，常处于静息状态，在炎症或受到抗原刺激时活化，细胞增大，代谢增强，溶酶体增多，细胞的变形运动与吞噬能力增强。一般认为除少数单核细胞或低分化的巨噬细胞外，成熟的巨噬细胞没有增殖能力，而是不断由髓样干细胞分化来的细胞所补充。

（三）重要表面标志

单核/巨噬细胞表面具有多种受体，它们与相应的配体结合，促进和加强吞噬细胞的捕获、吞噬、调理、免疫黏连等效应。例如，IgG的Fc受体（FcR）、补体C3b受体（CR）可以分别与IgG的Fc段及补体C3b片段结合，从而促进单核/巨噬细胞的活化和调理吞噬功能。此外，单核/巨噬细胞还表达各种细胞因子、激素、神经肽、多糖、糖蛋白、脂蛋白及脂多糖的受体，可感应多种调控其功能的刺激信号。单核/巨噬细胞表面具有MHC分子，尤其MHC-Ⅱ类分子是巨噬细胞发挥抗原提呈作用的关键性效应分子；还表达多种黏附分子，介导单核/巨噬细胞与其他细胞或外基质间的黏附作用，从而参与炎症与免疫应答过程。

表10-1　单核吞噬细胞的发生和分布

（四）免疫功能

单核吞噬细胞在防御感染、自身稳定、免疫监视和免疫调节等方面发挥着重要作用。单核吞噬细胞的免疫功能主要有以下几方面。

1.吞噬和杀伤作用：大多数细菌、真菌及胞外寄生虫等病原体侵入机体后，首先被单核/巨噬细胞吞噬并清除，这是机体非特异免疫防御的重要因素。单核/巨噬细胞除了可以直接吞噬病原体外，还可通过其表面的Fc受体和补体C3b受体分别与病原体表面的IgG及补体激活片段C3b结合，发挥调理作用，使病原体更易被吞噬。被吞入的细菌可被细胞内的某些酶类或活性氧所杀灭。

2.抗原加工和提呈作用：单核/巨噬细胞是重要的一类抗原提呈细胞。单核/巨噬细胞以吞噬、胞饮等方式将外来抗原摄入胞内，对抗原进行加工处理，形成许多抗原肽，与MHCⅡ类分子结合，形成抗原肽-MHCⅡ类分子复合物，并呈送到细胞表面，供免疫活性细胞识别，诱导特异性免疫。因此，单核/巨噬细胞的抗原提呈作用，是诱发特异性免疫应答的先决条件。

3.调节免疫应答作用：活化的巨噬细胞可合成和分泌100种以上的生物活性物质，如IL-1、IL-6、IL-12、TNF-α、各种集落刺激因子（M-CSF、GM-CSF）等细胞因子，补体成分、前列腺素、活性氧分子以及各类生长因子等。这些生物活性物质具有免疫增强或抑制作用，从而对先天和获得性免疫起到调节作用。

4.自身稳定功能：机体生长、代谢过程中不断产生衰老与死亡的细胞以及某些衰变的物质，它们均可被单核吞噬细胞吞噬、消化和清除，从而维持内环境稳定。

5.免疫监视功能：激活的巨噬细胞可以杀伤病毒感染细胞、肿瘤细胞及移植物中的异体细胞等，起到免疫监视功能。当病毒感染细胞或肿瘤细胞等靶细胞与相应的IgG抗体结合后，巨噬细胞可与结合在靶细胞上的IgG的Fc片段结合而被活化，释放溶细胞因子，裂解靶细胞，这种作用称为抗体依赖性介导的细胞毒作用（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC）。此外，活化的巨噬细胞还可产生TNF-α和IL-1等细胞因子以及某些酶、活性氧分子等，直接或间地杀伤靶细胞，或者抑制靶细胞生长。

6.其他功能：单核吞噬细胞还广泛参与炎症、止血、组织修复与再生等过程。

二、树突状细胞

树突状细胞（dendritic cell, DC）是一群高度异质性的、具有吞噬能力，并能够有效激活T细胞和B细胞的专职抗原提呈细胞，因其表面具有星状多形性或树枝状突起而得名（图10-6），其细胞核大而不规则，胞质内线粒体发育完好，有丰富的管状溶酶体。DC是迄今已知的功能最强的抗原提呈细胞，它能高效摄取、加工处理和提呈抗原，未成熟DC具有较强的迁移能力。成熟DC是目前发现的唯一能有效激活初始T细胞的APC。DC在启动、调控及维持免疫应答中的作用极其重要。

（一）来源与分布

DC的来源有两条途径：①由髓样干细胞分化而来，称为髓系DC（myeloid dendritic cell,MDC）。MDC与单核细胞和粒细胞有共同的前体细胞，分为不成熟MDC和成熟MDC。MDC前体细胞从骨髓通过血液进入非淋巴组织，发育为不成熟MDC；当不成熟MDC受到抗原刺激时，迅速分化为成熟MDC。②由淋巴样干细胞分化而来，称为淋巴系DC（Lymophiod dendritic cell,LDC）。LDC与T细胞和NK细胞有共同的前体细胞。

图10-6　树突状细胞的形态结构

机体内树突状细胞的数量少，不足外周血单核细胞的1％，占小鼠脾脏的0.2％～0.5％，但广泛分布于体内的淋巴组织、非淋巴组织及体液中。不成熟MDC广泛分布于除脑组织外的非淋巴组织或器官，成熟MDC和LDC主要分布于淋巴结、脾脏和扁桃体等二级淋巴组织。根据所在部位不同，树突状细胞的名称有所不同，如位于皮肤和胃肠上皮组织中的郎格汉斯细胞，位于真皮组织和实质性器官中的间质性DC，位于二级淋巴组织的T细胞区的并指状DC，位于淋巴结生发中心B细胞区的滤泡DC，位于输入淋巴管和血液中的循环DC。

（二）DC的迁移

DC在体内具有迁移能力，迁移是DC区别于巨噬细胞的重要特点。迁移过程对DC的自身成熟十分重要。DC的迁移过程大致可以分为两个阶段：第一阶段是由造血组织到达全身非淋巴组织，即骨髓及外周血中的前体细胞迁移到外周非淋巴组织中成为未成熟DC；第二阶段是未成熟DC由外周非淋巴组织迁移至淋巴组织的T细胞富集区。未成熟DC在受到抗原、细胞因子等刺激后，迁移能力增强，经输入淋巴管进入淋巴组织的T细胞区，同时发育为成熟DC，发挥其抗原提呈和活化初始T细胞的功能。树突状细胞在迁移成熟过程中其形态和生物学均发生转化，例如由星形变为无规则树枝状突起，抗原摄取和加工处理能力丧失，而抗原提呈功能增强，并能分泌高水平的IL-12。不成熟DC与成熟DC的差异见图10-7。

图10-7　不成熟DC和成熟DC的特性比较

（三）表面标志

DC呈现高度异质性，其表面标志存在差异。不成熟DC表面只有低水平的MHC Ⅱ类分子，缺乏刺激T细胞活化必需的辅助分子如CD40、CD54、CD80和CD86等，不能诱导初始T细胞的活化。成熟DC细胞膜上MHCⅡ类分子以及T细胞活化辅助分子增加，并出现DC成熟的标志CD83分子。此外，DC表面还表达多种趋化因子受体，并且在DC成熟过程中趋化因子受体的类型会发生变化。

（四）免疫功能

1.摄取、加工处理和提呈抗原，启动特异性免疫应答：DC是抗原提呈能力最强的专职抗原提呈细胞，可以通过吞饮、受体介导的内吞以及吞噬等作用方式摄取抗原，对其进行加工处理和提呈，激活淋巴细胞，启动获得性免疫应答。

2.分泌细胞因子，调节免疫应答：DC可通过分泌IL-12、IFN-1、IL-1β、IL-10等细胞因子参与天然和获得性免疫应答。

三、B细胞

活化的B细胞可高水平表达MHCⅡ类分子和共刺激分子，从而有效提呈抗原，使Th细胞活化。一般B细胞摄取、加工和提呈的抗原为可溶性抗原。

三类专职抗原提呈细胞的特性比较见表10-2。

表10-2　专职抗原提呈细胞的特性比较