最新免疫学7第七章 白细胞分化抗原与黏附分子PPT文档.ppt
免疫细胞表面功能分子:指镶嵌在胞膜脂质双层结构中的膜蛋白，包括表面抗原、表面受体及其他分子，是白细胞间或白细胞与基质间相互识别的物质基础。位于免疫细胞膜表面的抗原和受体分子，包括CD分子、粘附分子、MHC分子、TCR、BCR等，在免疫应答中发挥重要调节作用。,第一节、白细胞分化抗原白细胞分化抗原：是指血细胞在分化成熟为不同谱系、分化的不同阶段及细胞活化过程中出现或消失的细胞表面标记分子。功能：免疫应答过程中，参与抗原的识别，细胞间相互作用，细胞活化、增殖、分化和效应，多为跨膜糖蛋白。,分化抗原的命名及CD的概念分化群(cluster of differentiation,CD)世界卫生组织(WHO)和国际免疫学协会联合会(IUIS)，1982-2000年，已先后举行了七次有关人类白细胞分化抗原的国际协作组会议，并应用以单克隆抗体鉴定为主的聚类分析法，将识别同一分化抗原的来自不同实验室的单克隆抗体归为一个分化群(cluster of differentiation,CD),即所谓CD的国际命名法。由CD单抗群所识别的分化抗原也称CD分子。最初阶段，CD命名法是指对单克隆抗体的分类而言，目前的研究主要集中在CD分子结构和功能上，一般情况下，CD主要是指白细胞分化抗原而言。可作为鉴别细胞种类或分化阶段的标志。人CD可大致划分为T细胞、B细胞、髓系细胞、NK细胞、血小板、粘附分子、内皮细胞、细胞因子受体和非谱系等九个组。目前已有CD1CD339。,一、参与免疫细胞识别与信号转导的CD分子,CD分子主要包括：CD3、CD4、CD8、CD18、CD19、CD2、CD21、CD79a/CD79b,1.CD3 由五种肽链组成，通过盐桥与T细胞受体TCR形成TCR-CD3复合体，形成TCR-CD3传导TCR特异性识别抗原的信号。分布于所有成熟T细胞和部分胸腺细胞表面。功能是转导TCR特异性识别抗原所产生的活化信号，促进T细胞活化。CD3分子胞浆区含免疫受体酪氨酸活化基序(ITAM)，TCR识别或结合由MHC分子递呈抗原肽后，导致CD3ITAM所含酪氨酸磷酸化，通过活化相关激酶，将识别信号转入T细胞内。CD3是参与TCR信号转导的关键分子，CD3肽链缺陷或缺失，可导致T细胞活化缺陷。美国FDA已批准应用小鼠抗CD3McAb治疗急性肾移植排斥反应。,2CD4和CD8 CD4：区分T细胞亚类的重要表面标志，TCR-CD3识别抗原的辅助受体。分布于部分T细胞表面，少数B细胞、单核吞噬细胞，为单链糖蛋白，其编码基因位于2号染色体上。CD4分子为单链跨膜糖蛋白，属免疫球蛋白超家族(IgSF)成员。,蛋白酪氨酸激酶（protein tyrosine kinase,PTK）,外周血和淋巴器官中，CD4+T细胞主要为辅助性T细胞(Th)。胸腺中，CD4阳性细胞包括CD4单阳性细胞和CD4CD8双阳性的不成熟T细胞。此外，CD4还可表达于某些B细胞、抗原递呈细胞表面。CD4分子是Th细胞TCR识别抗原的共受体，其膜外区与抗原递呈细胞表面MHC-类分子非多态区结合，参与TCR识别特异性抗原肽-MHC-类分子复合物的信号转导。CD4分子也是人类免疫缺陷病毒(HIV)受体。,CD4的功能A 作为细胞与细胞之间的粘附：CD4的V1、V2区与 MHC的非多态部分结合。B 转导信号：CD4的胞浆区与蛋白酪氨酸激酶p56lck相连，对T细胞信号转导起重要作用。C CD4+细胞为辅助T细胞，用抗CD4McAb可封闭CD4的辅助活性。可用于RA、AIDS、移植排斥反应等治疗。D V1区是HIV识别部位，其中CDR2与gp120的结合亲和力最高，CDR3可能与感染后靶细胞膜融合有关。,CD8 是由、两条肽链组成的穿膜糖蛋白(少数是同源双体)。分布于部分T细胞和胸腺细胞(NK细胞表面的CD8为二聚体)。CD8也属IgSF成员，主要表达于外周血CD8+细胞毒T细胞(CTL或Tc)表面，胸腺中也存在CD8单阳性T细胞和CD4CD8双阳性细胞的不成熟T细胞；另外，T细胞及部分NK细胞也可表达CD8。,CD8分子是CTL的TCR识别抗原的共受体，链的膜外V区能与靶细胞表面MHC-I类分子非多态区结合，参与TCR识别特异性抗原肽-MHC-I类分子复合物的信号转导。,3.CD2 配体为CD58，二者结合参与促进T细胞识别抗原，并产生T细胞活化信号。又称淋巴细胞功能相关抗原2(LFA-2)或绵羊红细胞受体(SRBC)，表达于T细胞、胸腺细胞和NK细胞等。人CD2配体是CD58(LFA-3)分子，二者结构相似，且均属IgSF成员。CD58分布较广，包括多种血细胞和某些非造血细胞。CD2与CD58结合能增强T细胞与APC或靶细胞间黏附，促进T细胞对抗原识别和CD2所介导的信号转导。CD2+胸腺细胞与CD58+胸腺基质细胞结合，为早期胸腺细胞的活化和分化提供信号。人T细胞可通过CD2与致敏红细胞表面的CD58类似物结合形成花环，称为E花环，用于体外检测和分离T细胞。,4.CD79aCD79b二者均属IgSF成员 CD79aCD79b以二硫键连接成异源二聚体，表达于除浆细胞外各分化阶段的B细胞表面，属B细胞特征性表面标志。CD79aCD79b通过非共价键与mlg相连，组成BCR复合物。CD79aCD79b的作用与CD3类似，其胞浆区含ITAM，能将BCR特异性识别抗原的活化信号转入B细胞内，提供B细胞活化所需的第一信号。,5.CD19CD21CD81复合物 CD19与CD21、CD81构成的复合物是B细胞活化的共受体，通过CD19分子胞浆区与多种激酶的结合，能加强跨膜信号转导，促进B细胞活化。CD19CD21CD81信号复合物可调节BCR活化的阈值，其中CD21(CR2)借助补体C3片段而介导CD19与BCR交联，从而促进B细胞活化，这对B细胞初次应答尤为重要。,CD19分布于除浆细胞外不同发育阶段的B细胞表面，是鉴定B细胞的重要标志之一。CD21又称补体受体2(CR2)，是B细胞的重要标志之一。CD81广泛分布于B细胞、T细胞、巨噬细胞、树突状细胞、NK细胞和嗜酸粒细胞表面。CD81是丙型肝炎病毒(HCV)受体，可能参与HCV感染。,二、参与提供免疫细胞活化共刺激信号的CD分子 CD分子较多，主要包括CD28、CD80 CDl52(CTLA-4)、ICOS、CD86以及CD40和CDl54等。1.CD28与CD80(B7-1)CD86(B7-2)CD28分子是借二硫键相连的同源二聚体，属IgSF成员。在外周血淋巴细胞中，几乎所有CD4+T细胞和50CD8+T细胞表达CD28。此外，浆细胞和部分活化B细胞也可表达CD28。一般而言，活化T细胞CD28表达水平升高。,CD28分子胞浆区可与多种信号分子相连，能转导T细胞活化的共刺激信号。CD28的配体是表达于B细胞和APC表面的B7家族分子，包括CD80(B7-1)和CD86(B7-2)。CD28B7-1、B7-2是一组最重要的共刺激分子，它们之间结合提供T细胞活化所必需的共刺激信号，即第二信号。,2.CDl52 又称细胞毒T细胞抗原4(CTLA-4)，为同源二聚体，主要表达于活化T细胞，静止T细胞则不表达，CD28与相应配基结合可诱导CDl52表达。CDl52与CD28的配基均为B7-l和B7-2。CDl52与B7-1B7-2结合能抑制活化T细胞扩增，对T细胞介导的免疫应答起负调节作用，故CDl52属于抑制性受体。T细胞表面的TCR在识别APC细胞提呈的抗原肽与MHC分子复合物时，抗原信号可通过CD3分子传入胞内，为T细胞活化的第一信号。APC与T细胞表面分子的配对作用为T细胞活化的第二信号。,3诱导性共刺激分子(inducible co-stimulator，ICOS)ICOS为同源二聚体，属IgSF，是新发现的CD28家族成员。ICOS仅诱导性表达于活化T细胞表面(主要为Th2细胞)。人ICOS配体是B7-H2(B7 homologue2)或称LICOS(ICOS)，主要分布于扁桃体等组织，组成性表达在单核细胞和某些B细胞表面。天然T细胞主要依赖于CD28分子提供共刺激信号，ICOS则在CD28之后起作用，调节活化T细胞产生IL-4、IL-5、IL-10等细胞因子。ICOS通过促进IL-10产生，参与诱导B细胞分化为记忆性细胞和浆细胞。,4CD40与CDl54 CD40分子属肿瘤坏死因子超家族，主要分布于B细胞、树突状细胞以及某些上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞和活化的单核细胞表面。CDl54即CD40配体(CD40L)，属IgSF家族成员。人CDl54主要表达在活化CD4+T细胞、部分CD8+T细胞表面。CDl54与B细胞表面CD40结合是B细胞再次免疫应答和生发中心形成的必要条件。T细胞表面CD40L与B细胞表面CD40结合，能提供B细胞活化所需的共刺激信号，这是B细胞对TD抗原产生应答的重要条件。CD40L也能激活单核吞噬细胞。CD40与CDl54的相互作用还参与淋巴细胞发育的阴性选择过程和外周免疫耐受的形成。此外，CDl54还表达于活化的嗜碱粒细胞、肥大细胞、NK细胞、单核细胞以及活化B细胞表面。,病理过程。属于CD分子的Fc受体包括FcR、FcR和FcR。其中FcR分为FcRI、FcRII和Fc RIII三类；FcR分为FcRI和FcRII两类。,三、参与免疫效应的CD分子 此类分子主要包括构成免疫球蛋白Fc受体的CD分子以及CD95和CD178。体内多种细胞能表达不同类或亚类Ig的Fc受体，Ig通过其Fc段与Fc受体结合，可发挥不同的生理功能或介导有关的,1CD64 CD64即FcRI，为跨膜糖蛋白，属IgSF成员。CD64主要组成性表达于单核-吞噬细胞和树突状细胞表面。CD64可介导ADCC，促进巨噬细胞吞噬和清除免疫复合物或颗粒性抗原，并促进吞噬细胞释放IL-l、IL-6、TNF-等炎症介质。2CD32 CD32即FcRII，属IgSF成员，广泛分布于单核-吞噬细胞、朗格汉斯细胞、粒细胞、B细胞和血小板表面，胎盘内皮细胞也表达CD32。CD32属低亲和力IgGFc受体，其功能是介导中性粒细胞、单核细胞的吞噬。B细胞表达的FcRHB能转导抑制信号，下调特异性体液免疫应答；胎盘上皮细胞表达的CD32则与母体IgG通过胎盘有关。,3.CD89 CD89即FcR，为跨膜糖蛋白，属IgSF成员，分布于外周血和黏膜组织中绝大部分巨噬细咆表面也表达于某些T细胞和B细胞亚群。CD89为IgA Fc的中亲和力受体，能与血清型和分泌型IgAl、IgA2结合，介导巨噬细胞的吞噬作用、超氧阴离子产生、释放炎症介质及发挥ADCC效应。4.FcRI FcRI为高亲和力IgE Fc受体，主要分布于肥大细胞和嗜碱粒细胞表面，也可表达于嗜酸粒细咆、单核细胞以及皮肤朗格汉斯细胞表面。多价变应原与肥大细胞、嗜碱粒细胞表面IgEFcRI复合物中的IgE结合后，使FcRI发生交联，启动胞内信号转导，使肥大细胞和嗜碱粒细胞脱颗粒并释放组胺等活性介质，引起IV型超敏反应。,5CD23 CD23即FcR，为低亲和力IgE Fc受体，主要分布于B细胞、单核细胞、嗜酸粒细胞表面，活化B细咆表达水平明显增高。CD23可被蛋白酶水解形成可溶性sCD23，其仍保留与IgE结合能力，称其为IgE结合因子(IgE-BF)。CD23以不同方式参与B细胞IgE合成的调节：膜CD23与IgE或IgE复合物结合后，可抑制B细胞合成IgE；sCD23与B细胞表面CD21结合，可促进IgE合成,与T细胞识别、黏附、活化有关的CD分子.SWF,与B细胞识别、黏附、活化有关的CD分子.swf,第二节 黏附分子 黏附分子(adhesion molecule，AM)是一类介导细胞与细胞间或细胞外基质(ECM)间相互接触和结合的分子，多为跨膜糖蛋白。黏附分子广泛分布于几乎所有细胞表面，某些情况下也可从细胞表面脱落至体液中，成为可溶性黏附分子。黏附分子以配体-受体结合的形式发挥作用，参与细胞识别、信号转导以及细胞活化、增殖、分化与移动等，是免疫应答、炎症反应、凝血、创伤愈合以及肿瘤转移等一系列重要生理与病理过程的分子基础。,黏附分子与CD分子是根据不同角度命名的膜分子：黏附分子以黏附功能归类；CD分子是借助单克隆抗体鉴定、归类而命名。大部分CD分子具有黏附作用，大部分黏附分子也属CD分子。,一、黏附分子的类别及其特征 根据黏附分子的结构特点可将其分为整合素、选择素、黏蛋白样、免疫球蛋白超家族及钙黏蛋白5个家族，此外还有一些尚未归类的黏附分子。1.整合素家族 整合素家族(integrinfamily)因其主要介导细胞与细胞外基质(ECM)的黏附，使细胞附着以形成整体而得名。整合素参与细胞活化、增殖、分化、吞噬与炎症形成等多种功能。整合素家族成员均为两条多肽链(或亚单位)组成的异源二聚体。,日前已知整合素家族中至少有14种链亚单位和8种链亚单位。迄今已发现20余个整合素家族成员，按链亚单位不同，可将其分为1-8共8个组。同一组成员的链均相同，而链各异。多数链亚单位仅能与一种链亚单位结合，而多数链亚单位则可结合数种不同链亚单位。整合素家族是介导细胞与ECM相互黏附的重要分子，其配体主要是ECM蛋白(如纤维黏连蛋白、血纤维蛋白原、玻连蛋白等)。某些整合素配体是细胞表面分子，可介导细胞间相互作用。,Integrin（整合素）家族 异源双体膜分子组成的细胞粘附分子，参与免疫应答、炎症、白细胞游走等功能。一种整合素可分布于多种细胞，同一种细胞也往往有多种整合素的表达。表达水平可随细胞分化和生长状态发生改变。,2.选择素家族 选择素家族(selectin family)参与炎症发生、淋巴细胞归巢、凝血以及肿瘤转移等。,选择素家族包括L-选择素(CD62L)、P-选择素和E-选择素 3个成员，L、P、E分别代表最初发现此3种选择素的白细胞、血小板和血管内皮细胞。选择素分子的配体是某些寡糖基团，主要是唾液酸化的路易斯寡糖或具有类似结构的分子。此类配体主要分布于白细胞、血管内皮细胞及某些肿瘤细胞表面。,选择素家族各成员胞膜外结构域相似，均由C型凝集素（CL）结构域、EGF结构域和补体调控蛋白结构域组成。其中CL结构域是选择素结合配体部位。L-选择素是淋巴细胞归巢受体，P、E-选择素介导中性粒细胞的移动。,3.免疫球蛋白超家族,具有与Ig相似的结构特征，即具有1个或多个IgV区或C区结构域。包括抗原特异性受体、MHC分子、CD2、CD3、CD4、CD28、CD80、CD86、ICAM（细胞间粘附分子）、VCAM（血管细胞粘附分子）等许多参与抗原识别或细胞间相互作用的分子。,4.黏蛋白样家族 黏蛋白样家族(mucin-like family)是一组富含丝氨酸和苏氨酸的糖蛋白，为新归类的一类黏附分子。该家族包括CD34、糖酰化依赖的细胞黏附分子-1和P-选择素糖蛋白配体3个成员，此类黏附分子膜外区均可为选择素提供唾液酸化的糖基配位，故可与选择素结合。CD34是L-选择素的配体，主要分布于造血干细胞(HSC)、定向祖细胞(骨髓基质细胞)和某些淋巴结的血管内皮细胞表面，参与早期造血的调控和淋巴细胞归巢。此外，部分急性非淋巴细胞白血病细胞、急性B细胞白血病细胞及血管来源的肿瘤细胞也表达CD34。,5.钙黏蛋白家族 钙黏蛋白或钙黏素(cadherin)家族是一类钙离子依赖的黏附分子家族。钙黏蛋白家族成员在体内有各自独特的组织分布，且可随细胞生长、发育状态不同而改变。钙黏蛋白为单链糖蛋白，多数钙黏蛋白膜外区结构相似，能介导相同分子的黏附，称同型黏附作用。钙黏蛋白家族成员至少有20多个，其中与免疫关系密切的主要是E-cadherin、N-cadherin和P-cadherin三种，E、N、P分别表示上皮、神经和胎盘。钙黏蛋白在调节胚胎形态发育和实体组织形成与维持中具有重要作用。此外，肿瘤细胞的钙黏蛋白表达改变与肿瘤细胞浸润和转移有关。还有一些尚未归类的黏附分子，如外周淋巴结地址素(PNAd)、皮肤淋巴细胞相关抗原(CLA)、CD36和CD44等，它们分别具有介导炎症和淋巴细胞归巢等功能。,二、黏附分子的生物学作用、特点 黏附分子种类繁多，但具有如下共同作用特点：通过受体与配体间相互结合而发挥效应，且其生物学作用往往有赖于多对受体和配体共同协作而完成；生物学效应呈可逆性、非高度特异性；同一黏附分子在不同细胞表面可发挥不同作用，同一生物学作用也可能由不同黏附分子所介导；黏附分子与相应配体结合可启动信号转导，其所介导的黏附作用及信号转导均同黏附分子密度及其与配体的亲和力有关。黏附分子生物学作用广泛，参与机体多种重要的生理功能和病理过程。,1.参与炎症反应 炎症过程的重要特征之一是白细胞与血管内皮细胞的黏附、穿越血管内皮细胞向炎症部位渗出。该过程的重要分子基础是白细胞与血管内皮细胞间黏附分子的相互作用。不同白细胞的渗出过程或在渗出的不同阶段，其所涉及的黏附分子不尽相同。,炎症过程中白细胞与血管内皮细胞黏附,介导白细胞与血管内皮细胞粘附.SWF,2.参与免疫细胞识别与活化 免疫细胞的相互作用及效应细胞杀伤靶细胞的过程中，除需特异性识别抗原外，还有赖于黏附分子的相互作用。在免疫应答的诱导阶段，T细胞活化不仅取决于其TCR特异性识别APC表面的抗原肽-MHC分子复合物，还需黏附分子作为其识别抗原的共受体并提供T细胞活化必需的共刺激信号。,参与B细胞活化的协同刺激分子.SWF,黏附分子的功能：免疫细胞识别中的辅助受体和协同刺激信号CD4-MHC II、CD8-MHC I、CD28-B7,3.参与淋巴细胞归巢 淋巴细胞可借助黏附分子从血液回归至淋巴组织，此为淋巴细胞归巢。介导淋巴细胞归巢的黏附分子称为淋巴细胞归巢受体(LHR)，包括L-选择素、LFA-l、CD44等。LHR的配体称为地址素(addressin)，主要表达于血管(尤其是淋巴结高内皮小静脉，HEV)内皮细胞表面，如外周淋巴结地址素(PNAd)、黏膜地址素细胞黏附分子(MadCAM-1)、ICAM-l、ICAM-2等。通过LFA-1ICAM-1、L-选择索PNAd、CD44MadCAM-1等相互作用，介导淋巴细胞黏附并穿越HEV管壁回归至淋巴结中，继而再经淋巴管、胸导管进入血液，进行淋巴细胞再循环。,介导淋巴细胞归巢.SWF,4.其他作用 IgSF等黏附分子参与诱导胸腺细胞分化与成熟；gpba、VNR-3等整合素分子参与凝血及伤口修复过程；胚胎发育过程中，Cadherin等黏附分子参与细胞黏附及有序组合，对胚胎细胞发育形成组织和器官至关重要；黏附分子还参与细胞迁移和细胞凋亡的凋节等。,三、黏附分子与临床 1.黏附分子与免疫缺陷病 白细胞黏附缺陷症(LAD)指一种罕见的常染色体隐性遗传病，其临床特征是反复发生难以治愈的感染。LAD分为两型：LAD1型患者的整合素2链基因突变，使白细胞CD11CD18表达缺陷，以至白细胞不能与血管内皮细胞表面ICAM-l结合，不能穿越血管壁渗出炎症部位；LAD-2型患者的白细胞不表达SLex、CD15和CLA，故不能与血管内皮细胞表面E-选择素结合，同样也不能向炎症部位渗出。,血小板功能不全症是因血小板表达gpllba缺陷所致，患者血小板不能活化而发生凝集，故出血时间延长，易引起出血。CD4分子是HIV受体，HIV感染导致CD4+T细胞病变，其特征之一是发生细胞融合而形成多核巨细胞(合胞体)，继而细胞死亡。在合胞体形成过程中，LFA-l参与HIV感染和细胞融合的早期阶段，有助于病毒在细胞间传播，抗CDlla或抗CDl8单克隆抗体可干扰HIV感染和HIV诱发的细胞融合。,2.黏附分子与自身免疫病 黏附分子参与某些自身免疫病的组织损伤；例如：类风湿关节炎发病过程中，炎症部位淋巴细胞、单核细胞、粒细胞可表达CD44、L-选择素等归巢受体，并产生大量细胞因子作用于内皮细胞，促使其ICAM-1、CD31等表达增高，促进白细胞与内皮细胞黏附及穿越血管壁，促进淋巴细胞、单核-吞噬细胞、粒细胞向关节滑囊浸润，最终导致局部关节炎症病变加重、组织增生、血管翳形成和功能损害。此外，患者关节滑膜液中多种可溶性黏附分子水平升高。,3.黏附分子与移植排斥 在器官移植中，整合素、选择素、黏蛋白样家族和IgSF成员均参与移植排斥反应的发生。这些黏附分子的主要作用是：介导白细胞向移植部位浸润；提供T细胞激活的共刺激信号；诱导效应T细胞形成并介导效应细胞杀伤移植物靶细胞。联合应用抗LFA-1，单克隆抗体和免疫抑制剂，可延长骨髓移植患者存活期；抗ICAM-1单克隆抗体与环孢素A联合使用，可延长猴同种异体肾移植的存活期；此外，检测患者血中可溶性ICAM-1和可溶性ICAM-1水平，可作为移植排斥反应的检测指标。,
