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溶酶体提呈途径

时间:2022-03-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:外源性抗原循溶酶体途径被处理和提呈,该过程受MHCⅡ类分子限制,故亦称MHCⅡ类分子途径。由于DC内所含溶酶体不多,抗原-抗体复合物可在其表面长期保留,这对维持免疫记忆以及再次免疫应答时提呈抗原起重要作用。在吞噬溶酶体的酸性环境中,蛋白酶将天然蛋白质抗原水解成含12~18个氨基酸的短肽,暴露出T细胞表位,此即免疫显性表位,常出现于运动性强、能折叠形成α螺旋结构的肽段。

外源性抗原循溶酶体途径(lysosome pathway)被处理和提呈,该过程受MHCⅡ类分子限制,故亦称MHCⅡ类分子途径。

(一)基本过程

1.外源性抗原的摄取

(1)外源性抗原进入机体后,数分钟内即在淋巴结中两个主要区域被捕获:①初次应答中,抗原在深皮质区(即胸腺依赖区)和淋巴窦壁被Mφ或DC捕获;②再次应答中,抗原与体内初次应答中产生的抗体形成抗原-抗体复合物,在浅皮质区淋巴滤泡内被FDC捕获。

(2)各类APC摄取抗原的方式各异。Mφ可通过以下方式摄取抗原:①吞噬(phagocyto-sis)作用,指Mφ可非特异性吞噬颗粒抗原(如细菌、细胞及其碎片等);②吞饮(pinocytosis)作用,指Mφ可非特异性吞入可溶性抗原或极微小颗粒;③受体介导的内吞作用(receptor mediated endocytosis),指Mφ可借助其表面Fc受体(如FcγR)和补体受体(如C3bR等)识别和结合抗原,然后通过膜囊泡系统摄入抗原。

(3)成熟的DC、IDC和LC均无吞噬能力。FDC有长的伪足交织在滤泡内的淋巴细胞之间,通过其膜表面FcγR和C3bR吸附免疫复合物形式的抗原,将抗原递交给淋巴细胞。此外,DC还具有强大的吞饮能力。由于DC内所含溶酶体不多,抗原-抗体复合物可在其表面长期保留,这对维持免疫记忆以及再次免疫应答时提呈抗原起重要作用。

(4)B细胞可非特异性胞饮未经处理的抗原,也可借助B细胞膜表面免疫球蛋白(mIg),即BCR特异性结合抗原,然后内吞入胞内进行加工处理。当抗原浓度较低时,B细胞可通过BCR富集抗原并使之内化。

2.外源性抗原的降解 外源性抗原经吞噬、吞饮或受体介导的内吞作用进入APC后,在胞内被质膜包裹而形成内体(endosome),内体与初级溶酶体(lysosome)融合成吞噬溶酶体(phagolysosome)。在吞噬溶酶体的酸性环境中,蛋白酶将天然蛋白质抗原水解成含12~18个氨基酸的短肽,暴露出T细胞表位,此即免疫显性表位,常出现于运动性强、能折叠形成α螺旋结构的肽段。螺旋的一面暴露于外,为亲水性残基,含有T细胞表位;螺旋的另一面隐蔽于内,为疏水性残基,含有与MHCⅡ类分子抗原结合槽结合的锚着残基。多肽抗原与Ⅱ类分子结合成复合物后,由于受Ⅱ类分子井状结构部位的保护,可避免被进一步酶解为氨基酸。

3.MHCⅡ类分子的合成与转运 MHCα、β异二聚体在内质网(ER)合成,并与Ia相关恒定链(Ia associated invariant chain,Ii)非共价结合,形成(αβIi)3九聚体。Ii的主要功能如下。

(1)促进Ⅱ类分子α链与β链组装、折叠形成异二聚体。

(2)阻止Ⅱ类分子在ER内与内源性多肽结合。

(3)促进Ⅱ类分子二聚体在细胞内的转运。携有(αβIi)3九聚体的囊泡被高尔基体转运,与吞噬溶酶体融合形成MHCⅡ类小室(MHC classⅡcompartment,MⅡC)。在其内,Ii链被降解,仅在MHCⅡ类分子的抗原肽结合槽内留有一小片段,称MHCⅡ类分子相关的恒定链多肽(classⅡassociated invariant chain peptide,CLIP),其占据Ⅱ类分子的肽结合槽中,直至被待提呈的肽段所取代。

4.抗原肽-MHCⅡ类分子复合物的形成 在MⅡC中,HLA-DM分子(属非经典MHCⅡ类分子)参与CLIP与肽的交换。HLA-DM可与Ⅱ类分子结合而解离CLIP,使空载的Ⅱ类分子稳定,保证Ⅱ类分子与亲和力较高的肽结合,形成稳定的抗原肽-MHCⅡ类分子复合物,并被转运至APC表面,供CD4T细胞识别。

此外,部分外源性抗原也可通过Ii非依赖性途径进行提呈,基本过程为:APC表面的成熟Ⅱ类分子可重新内化,进行再循环,进入内体与新被处理的抗原肽结合,形成稳定的抗原肽-MHCⅡ类分子复合物,转运至细胞膜进行抗原多肽的提呈。

综上所述,外源性抗原提呈的基本过程如下(图7-4):①抗原被APC内化;②抗原在内体和吞噬溶酶体的酸性环境中被酶解,形成免疫原性肽段;③在ER中,MHCⅡ类分子α、β链与恒定链组装成九聚体,经高尔基体转运;④携有MHCⅡ类分子的分泌囊泡与带有抗原肽的吞噬溶酶体融合形成MⅡC,抗原肽与MHCⅡ类分子在其中结合成复合物;⑤肽-MHCⅡ类分子复合物被转运并表达于APC表面;⑥肽-MHCⅡ类分子复合物被特异性CD4T细胞的TCR所识别。

图7-4 外源性抗原的溶酶体提呈途径

(二)决定蛋白质抗原免疫原性的分子基础

1.蛋白质抗原的免疫显性表位 通常情况下,机体对蛋白质抗原产生应答的多为识别该抗原一个或数个免疫显性表位的T细胞,这些表位常包含在与MHC分子具有高亲和力的肽段中。这一特点对分子疫苗的设计具有重要意义。

2.MHCⅡ类基因型决定个体的免疫应答能力 MHC具有高度多态性,群体中不同个体的MHCⅡ类等位基因型别不同,其分子的抗原结合凹槽与抗原肽的亲和力亦各异,由此决定该抗原肽是否被提呈并影响机体的免疫应答效应。

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