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正文

每时每刻,外界的环境中无数的病毒、细菌会通过各种各样的方式入侵我们的体内,而我们的免疫细胞无时无刻不在进行着激烈的战斗。这一系列文章生动有趣,很接地气,分享给大家!

撰文:Kennisy

首发:药学速览

书接上回,上期我们为大家介绍了MHC I类分子和MHC II类分子的结构、功能和作用机制,可翻阅15,16期。

人人学懂免疫学:第十五期

人人学懂免疫学:第十六期

我们知道,在CTL(杀伤性T细胞)和Th(辅助性T细胞)行使功能之前,它们都必须先被激活——T细胞除了能识别由MHC分子呈递的抗原外,还需要接受共刺激信号只有某些特定的细胞可以表达MHC I类和II类分子、协同刺激信号分子和各种粘附分子。

今天要介绍的主角是:抗原呈递细胞(Antigen-presenting cells, APC)。

1 抗原呈递细胞

抗原呈递细胞(APC)的工作职责就是激活CTL和Th细胞,它们能够加工抗原并以抗原肽-MHC分子复合物的形式将抗原肽呈递给T细胞(需要注意的是,体内大部分细胞都能够表达MHC I类分子,而这里所介绍的APC是指一类特殊的细胞,能够提供T细胞激活所需的高水平的MHC分子及共刺激信号)。

APC细胞与 Th 细胞间共刺激信号涉及到APC细胞表面的B7和 Th 细胞表面的CD28,B7蛋白可以与CD28蛋白相结合,从而传递共刺激信号。

读懂免疫学(人人学懂免疫学)(1)

抗原呈递细胞(左)与辅助性T细胞(右)

抗原提呈细胞可以分为三类,分别是:树突状细胞、巨噬细胞和B细胞这三类细胞都是白细胞,来源于骨髓组织,出骨髓后迁移至机体各个部位,它们在其行使抗原提呈功能之前必须被激活。

接下来我们将为大家一一细述上述三类抗原提呈细胞。

读懂免疫学(人人学懂免疫学)(2)

三种APC细胞:树突状细胞、巨噬细胞、B细胞

2 树突状细胞(DC细胞)

树突状细胞,顾名思义,是细胞成熟时伸出许多树突状或伪足样突起而得名。在静息状态时,DC细胞表面有低水平表达的MHC分子和B7分子。因此,静息态DC细胞并不擅长呈递抗原给T细胞(尤其是初始T细胞,因为要激活初始T细胞需要有由MHC-多肽复合体及强的共刺激介导的大量受体交联)。

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DC细胞 (蓝色)和 T 细胞 (黄)

静息状态DC细胞内有大量的MHC II类分子正等候着被装载。一旦有微生物入侵,DC细胞定居的组织将成为战场,它们也因被激活。这些“储备”的MHC II类分子装载抗原后,DC细胞离开组织,经由淋巴系统迁移至最近的淋巴结。正是这种“刺激即游走”的能力使得DC细胞如此与众不同。

当DC细胞抵达目的地时,这些装载抗原的MHC II类分子被展示于DC细胞表面。同时在向淋巴结游走过程中,DC细胞将上调MHC I类分子的表达(因此,如果DC细胞在战区被病毒感染入侵,那么它们在到达淋巴结时,由这些侵袭者产生的蛋白片段可以由MHC I类分子有效提呈)。

最后,在树突状细胞移行过程中,它们会增加B7共刺激蛋白表达。所以,当抵达淋巴结时,激活的树突状细胞已具备激活初始T细胞所必需的一切条件——高水平的MHC I类和II类分子及足够量的 B7 蛋白

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DC细胞的三个阶段:“取样者”\“载货游走者\“呈递者”

举个例子:DC细胞以“快照”的形式抓拍正在前线战场发生的事情,并把这些图像带到淋巴结。由于淋巴结是T细胞经常去的“约会酒吧”,游走的DC细胞可以将从战区携带的图像带至初始T 细胞的聚集点并激活它们。而诸如TNF等细胞因子可激发DC细胞迁移至淋巴结

总而言之,只要战斗还在继续,机体就需要DC细胞游走并提呈抗原

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DC细胞向T细胞呈递抗原的过程的卡通示意图

当细胞因子激活DC细胞后(例如,在战场中的巨噬细胞所分泌的TNF),树突状细胞迁移至临近的淋巴结。如果感染严重,会产生大量的细胞因子,大量的DC细胞就会被激活并开始迁移。在离开组织之前,DC状细胞还能产生的特殊的细胞因子(趋化因子)来影响前体细胞 (单核细胞),使其离开血液,进入组织,成为DC细胞——激活的DC细胞可募集自身替代者!这些新抵达的DC细胞继而被激活,并被派遣至淋巴结,从而扩大了针对入侵的免疫应答。

另一种情况,当感染并不严重时,则细胞因子的产生相对较少,相应地,较少的DC细胞参与游走,替换补充者也较少。由于在淋巴结中被激活的T细胞的数量取决于携带有战斗信息的DC细胞的数量。因此,能使免疫应答的强度取决于感染的严重性。

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一旦激活(免疫学家通常也称其为“成熟”)的DC细胞抵达淋巴结,它们仅能够存活数天,乍一看这一短暂的寿命似乎不可思议,毕竟,几天的时间不足以使DC细胞较长时间地与初始T细胞接触。但其实,这一短暂的寿命确保了由DC细胞所携带的战斗信息总是最新的。事实上,由于DC细胞能够募集自身替换者, 如果战斗持续进行并越发严重,更多的DC细胞将被激活,携带新的战斗信息至淋巴结。而且,当入侵者被制服,DC细胞即结束游走,因此,成熟DC细胞的短暂寿命使得免疫系统更容易回复到为应答状态

3 文末小结

DC细胞作为体内功能最强和最重要的APC细胞,是组织中的“哨兵细胞”。当有外来入侵时,DC细胞将被激活并游走至最近的淋巴结,在那里DC细胞会将从“战区”收集到的抗原提呈给初始T细胞并显著刺激初始T细胞增殖,激发获得性免疫应答。

激活的DC细胞寿命很短,能够确保携带至淋巴结的“战斗信息”是最新的。而且,从组织中派遣出来的DC细胞和替换补充的DC细胞数量取决于受攻击的严重程度。因而,针对入侵引发的危险,免疫系统能够组织起相对应的应答水平。

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在下一期中,我们将为大家介绍APC的另外两类细胞——巨噬细胞和B细胞,敬请期待!

人人学懂免疫学:第一期

人人学懂免疫学:第二期

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参考资料:

参考书:《How the immune system works》

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