北京大学医学部免疫学系北京大学医学部免疫学系北京大学人类疾病基因研究中心北京大学人类疾病基因研究中心http:/gene.bjmu.edu.cn/韩文玲韩文玲 2013年年10月月16日日免疫细胞膜分子（二）免疫细胞膜分子（二）一、一、T淋巴细胞淋巴细胞依赖胸腺发育的淋巴细胞，负责细胞免疫功能和对依赖胸腺发育的淋巴细胞，负责细胞免疫功能和对TDTD抗抗原诱导的体液免疫发挥辅助功能。原诱导的体液免疫发挥辅助功能。T细胞的分化发育细胞的分化发育（一）在胸腺中的发育：（一）在胸腺中的发育：1、获得功能性、获得功能性TCR；2、阳性选择：、阳性选择：MHC限制性；限制性；3、阴性选择：中枢免疫耐受。、阴性选择：中枢免疫耐受。（二）在外周免疫器官中的发育。（二）在外周免疫器官中的发育。1、根据活化阶段分类：、根据活化阶段分类：（1）初始）初始T细胞（细胞（Nave T cell） 未接受抗原刺激的成熟未接受抗原刺激的成熟T细胞，高表达细胞，高表达CD45RA、CD62L，参与淋巴细胞再循环。，参与淋巴细胞再循环。（2）效应）效应T细胞（细胞（Effector T cell） 受抗原刺激活化发挥功能的受抗原刺激活化发挥功能的T细胞，高表达细胞，高表达CD44、CD45RO，不参与淋巴细胞再循环。，不参与淋巴细胞再循环。（3）记忆性）记忆性T细胞（细胞（Tm，T memory cell） 具有免疫记忆功能的具有免疫记忆功能的T细胞，高表达细胞，高表达CD44、CD45RO。T T淋巴细胞亚群淋巴细胞亚群2 2、根据、根据TCRTCR类型分类：类型分类：T T细胞；细胞；T T细胞。细胞。3 3、根据表面分子分类：、根据表面分子分类：CD4CD4T T细胞；细胞；CD8CD8T T细胞。细胞。4、根据功能分类：、根据功能分类：（1 1）ThTh细胞：细胞：CD4+CD4+，具有辅助免疫细胞行使功能的，具有辅助免疫细胞行使功能的T T细胞。细胞。（2 2）调节性）调节性T T细胞细胞（Treg）：CD4+CD25+FOXP3+CD4+CD25+FOXP3+，参与免疫，参与免疫应答的负调节和免疫耐受。应答的负调节和免疫耐受。（3 3）CTLCTL细胞：细胞：CD8+CD8+，具有特异性杀伤靶细胞作用的，具有特异性杀伤靶细胞作用的T T细胞。细胞。Subsets of CD4+ T cellsElissaKDeenick,etal.CurrentOpinioninImmunology2011,23:111118.Regulatory T cells, TregRegulatoryTcellsarecomprisedofTr1regulatoryTcells,naturalandinduciblefoxp3+regulatoryTcells,Th3regulatoryTcellsanddoublenegativeregulatoryTcells.Tr1regulatoryTcellsarecharacterizedbyproductionofIL-10;Th3regulatoryTcellsarecharacterizedbyproductionofhighlevelsofTGF-alongwithlowamountsofIL-4andIL-10withnoproductionofIFN-orIL-2.TCR+CD3+CD4-CD8-doublenegative(DN)regulatoryTcellsinhibitimmuneresponsebyFas/FasLdestructionofeffectorcellsinanantigenspecificfashion.RahulKushwah,etal.Cell&Bioscience2011,1:20.Foxp3+ Regulatory T cellsFoxp3+regulatoryTcells(Foxp3+Tregs)arecriticalformaintainingimmunetoleranceandpreventingautoimmunereactions.Foxp3+TregsareidentifiedbytheirexpressionofCD25(IL-2receptor)andFoxp3,atranscriptionfactorcriticalforTregdifferentiation.Foxp3+TregpopulationcanbedividedintothenaturallyoccurringFoxp3+Tregpopulation(nTreg),generallyfoundinthethymusandtheinducibleTregpopulation(iTreg),whichisderivedintheperipheraltissuesfromCD4+CD25-precursorsuponactivationinpresenceofTGF-beta.RahulKushwah,etal.Cell&Bioscience2011,1:20.1 1、抗原识别受体复合物：、抗原识别受体复合物：TCR-CD3TCR-CD3复合物，复合物，存在所有成存在所有成熟熟T T细胞表面，识别结合细胞表面，识别结合MHC-MHC-抗原肽复合物抗原肽复合物。T T淋巴细胞的表面分子及其作用淋巴细胞的表面分子及其作用2 2、特异表达的、特异表达的CD CD 分子分子CD2；CD3；CD4/CD8。 CD2(淋巴细胞淋巴细胞功能功能相关相关抗原抗原-2, Lymphocyte Function associated Antigen-2, LFA-2, E-receptor, SRBC-receptor ) 与与CD48、CD58、 CD244等形成等形成CD2家族；家族； 配体：配体：人人LFA-3(CD58)、SRBC等；等； 主要功能：介导主要功能：介导T细胞与细胞与APC之间的作用。之间的作用。Tcell 与与TCR共同组成共同组成T细胞抗原受体；细胞抗原受体； 膜内区含有膜内区含有ITAM，其，其Y被被p56lck磷酸化后，结合磷酸化后，结合ZAP-70，在信号转导过程中起关键作用。，在信号转导过程中起关键作用。 CD3 CD4：单链跨膜蛋白，胞膜外区：单链跨膜蛋白，胞膜外区含含4个个Ig结构域，远膜端的结构域，远膜端的两两 个结合个结合MHCII类抗原的类抗原的 2区。区。 CD8：异源双体分子异源双体分子，均为单链跨膜蛋白，胞膜外区均为单链跨膜蛋白，胞膜外区各各含含1个个Ig结构域，结合结构域，结合MHCI类抗原的类抗原的3区区。 TCR的的co-receptor，辅助辅助TCR识别识别pMHC；胞内区与胞内区与PTK p56lck结合结合，参与参与T细胞活化。细胞活化。 CD4是是HIV gp120的受体。的受体。CD4/CD8 3、 co-stimulatory and co-inhibitory molecules The first : TCR recognition of antigen presented by MHC; The second: ligation of co-stimulatory and co-inhibitory molecules expressed on APCs and T cells belonging to the B7 and tumor necrosis factor (TNF) families. In the absence of co-stimulation, T cells are rendered unresponsive (anergic) ; The third: cytokines and cytokine receptors.B7 family of co-stimulatory and novel co-inhibitory moleculesCeerazS,etal.TrendsImmunol.2013Aug13.doi:pii:S1471-4906(13)00110-5.均为同源二聚体；共用配体均为同源二聚体；共用配体CD80（B7-1）/CD86（B7-2）； CD28：静息和活化静息和活化T细胞均表达，细胞均表达，90CD4+T细胞和细胞和 50CD8+T细胞；细胞； CD152（CTLA-4）：）：活化的活化的CD4+和和CD8+T细胞。细胞。CD28/CD152 CD28：具有：具有ITAM基序，基序，与与CD80或或CD86结合后结合后，产生协同产生协同刺激信号（刺激信号（co-stimulatory signal），），促进促进T细胞活化；细胞活化； CD152：具有：具有ITIM 基序，与基序，与CD28竞争结合竞争结合CD80或或CD86，抑制抑制T细胞活化。细胞活化。 Anergy T cell: 活性封闭或免疫失能活性封闭或免疫失能T 细胞，细胞，TCR与与MHC-抗抗原肽结合，在无共刺激信号存在时，丧失了抗原应答和原肽结合，在无共刺激信号存在时，丧失了抗原应答和IL-2产生能力的产生能力的T细胞。细胞。Anergy T cell协同刺激分子，配体为协同刺激分子，配体为ICOSL/B7-H2；在初始在初始T细胞中，其表达水平较低；在活化细胞中，其表达水平较低；在活化T细胞细胞中，与中，与CD28相当；相当；在在CD28之后发挥作用；之后发挥作用；促进促进T细胞增殖，调节多种细胞因子产生；细胞增殖，调节多种细胞因子产生；对对TFH发育必不可少。发育必不可少。CD278（ICOS）ShaneCrotty.Annu.Rev.Immunol.2011.29:62163.ShaneCrotty.Annu.Rev.Immunol.2011.29:62163.ICOS-ICOSL engagement provides signalsto CD4 T cells required for initiation and maintenance of TFH differentiation 协同抑制分子协同抑制分子, 配体为配体为PD-L1与与PD-L2； 抑制抑制T细胞增殖和细胞因子产生，维持外周免疫耐受。细胞增殖和细胞因子产生，维持外周免疫耐受。Annu.Rev.Immunol.2008.26:677704PD-1（CD279）Signal transduction upon interaction of PD-L1 with PD-1UponinteractionofPD-L1withPD-1,thereisarecruitmentofSrchomologyregion2domain-containingphosphatase-1(SHP-1)andSHP-2,whichdephosphorylatemultiplemembersoftheTCRsignalingpathway.MerelyB,etal.CritRevOncolHematol.2013Aug28.doi:pii:S1040-8428(13)00179-0.Abatacept (CTLA4-Ig )Orencia,BristolMyersSquibb,NewYork,USA;asolublefusionproteinconsistingoftheextracellulardomainofhumanCTLA4,linkedtoamodifiedFcportion(hingeCH2andCH3domains)ofhumanIgG1.VincentGoebetal,CurrOpinRheumatol,2009,21:244250.-S-S-IgGFcCTLA-4B7CD28家族成员的临床开发研究家族成员的临床开发研究Clinical applications of abatacept and belatacept key milestonesPeterS.Linsley,etal.ImmunologicalReviews2009,229:307321.B7B7基因转染的肿瘤疫苗基因转染的肿瘤疫苗Biological activities of CTLA-4 antibody blockadeMellmanI,etal.Nature.2011Dec21;480(7378):480-9.Generation and regulation of antitumour immunityMellmanI,etal.Nature.2011Dec21;480(7378):480-9.Factors and signaling circuitries suppress CTL functions and ultimately promote tumor growthActivationoftheMAPKsignalingpathwayinmelanomacellsbyoncogenicBRAFV600E leadstotheproductionofIL-1.Tumor-associatedfibroblasts(TAFs)respondtoIL-1byupregulatinganimmunomodulatorytranscriptionalprogramresultingintheproductionofCOX-2,PD-1ligandsandchemokinesaswellasintheamplificationofIL-1signaling.MerelyB,etal.CritRevOncolHematol.2013Aug28.doi:pii:S1040-8428(13)00179-0.Similarities and differences between CTLA-4 and PD-1 MerelyB,etal.CritRevOncolHematol.2013Aug28.doi:pii:S1040-8428(13)00179-0. 30多年前，人们发现免疫系统受到刺激后会释放一种可溶性多年前，人们发现免疫系统受到刺激后会释放一种可溶性细胞因子，该因子对多种肿瘤细胞系具有细胞毒作用，而细胞因子，该因子对多种肿瘤细胞系具有细胞毒作用，而且在多种动物模型中可引起肿瘤且在多种动物模型中可引起肿瘤坏死坏死，将其命名为肿瘤坏，将其命名为肿瘤坏死因子（死因子（Tumor Necrosis Factor， TNF）。）。 TNF可直接诱导肿瘤细胞可直接诱导肿瘤细胞凋亡凋亡(Apoptosis)。 1984, TNF 的的cDNA得以克隆，后来相继克隆了该家族的得以克隆，后来相继克隆了该家族的多个成员，构成了多个成员，构成了TNF超家族细胞因子。超家族细胞因子。TNF家族成员与家族成员与其受体结合发挥作用，组成其受体结合发挥作用，组成TNF受体超家族受体超家族。TNF及其及其受体超家族受体超家族TNF和和TNFR超家族成员超家族成员 I I型膜蛋白；型膜蛋白； 膜外区有富含膜外区有富含半胱氨酸的重半胱氨酸的重复性功能区。复性功能区。TNFTNF受体受体超家族超家族成员的结构成员的结构特征特征根据其胞内区的结构和功能特点，分为：根据其胞内区的结构和功能特点，分为： TIM家族家族TNFRSF；DD家族家族TNFRSF；诱饵受体（诱饵受体（decoy receptors）。）。TNFTNF受体受体超家族超家族成员的成员的分类分类（一）（一）TIM家族家族TNFRSF TIMTIM（TRAF-interacting motifsTRAF-interacting motifs， TRAFTRAF相互作用基序）相互作用基序），TRAFTRAF即即TNF-RTNF-R相关因子（相关因子（TNF-R associated factor) TNF-R associated factor) ； 包括多数包括多数TNFRSFTNFRSF成员；成员； 作用广泛，具有重要免疫调节作用；作用广泛，具有重要免疫调节作用； 协同促进协同促进T T、B B细胞活化。细胞活化。 协同协同T细胞活化的细胞活化的TIM家族家族TNFRSF成员成员 （二）（二）DD家族家族TNFRSF DD（death domain）即死亡结构域；）即死亡结构域； 主要包括主要包括TNFRI、 FAS（CD95）、）、DR4（TRAILR1）、）、DR5（TRAILR2）；）； 负向调控负向调控T、B细胞活化；细胞活化； 在肿瘤生物治疗中具有一定应用前景。在肿瘤生物治疗中具有一定应用前景。 FAS：分布分布广泛广泛； 配体：配体：FASL（CD178），表达于，表达于活化活化 CTL（Cytotoxic T Lymphocyte）细胞细胞和部分肿瘤细胞和部分肿瘤细胞。 生理生理功能：功能： 免疫调节，免疫调节，AICD； CTL的细胞毒效应的细胞毒效应。 1、FAS (CD95)FASFAS和和FASLFASL的免疫调节和的免疫调节和细胞毒效应细胞毒效应Fasl-Fas的免疫调节作用的免疫调节作用 lpr(lymphoproliferation)突变小鼠突变小鼠FAS缺陷缺陷。 gld(generalized lymphoproliferation disease) 突变小鼠突变小鼠 FASL缺陷缺陷。 表表现现：淋巴结增生淋巴结增生，脾肿大脾肿大，IgG、IgM自身抗体自身抗体增加，增加，出现出现肾炎肾炎、关节关节炎炎等病变。等病变。CTLCTL杀伤靶细胞的机制杀伤靶细胞的机制Fasl-Fas参与肿瘤细胞的免疫逃逸参与肿瘤细胞的免疫逃逸 TRAIL（ TNF-related apoptosis-inducing ligand）表达广泛；表达广泛； TRAIL与与DR4或或DR5结合，启动细胞凋亡；结合，启动细胞凋亡； T细胞活化后期，细胞活化后期，DR4、DR5表达上调，参与表达上调，参与AICD； 在肿瘤治疗中，全身性应用在肿瘤治疗中，全身性应用TRAIL的副作用较小，的副作用较小，开发前景看好。开发前景看好。 2、DR4（TRAILR1）和）和DR5（TRAILR2）（三）诱饵受体（三）诱饵受体（decoy receptors） 主要包括主要包括DcR1， DcR2， DcR3和和OPG； 胞内区没有功能性结构域，不能启动细胞的信号转导过程；胞内区没有功能性结构域，不能启动细胞的信号转导过程； 与与TIM家族家族TNFRSF成员和成员和DD家族家族TNFRSF竞争结合配体，竞争结合配体，从而抑制相应分子的功能。从而抑制相应分子的功能。 TRAIL与与DcR1、DcR2 等等Decoy受体结合，能抑制其促凋亡受体结合，能抑制其促凋亡效应；效应； 有研究表明，正常细胞高表达有研究表明，正常细胞高表达DcR1、DcR2 ，而肿瘤细胞不，而肿瘤细胞不表达或低表达，这可能与全身应用表达或低表达，这可能与全身应用TRAIL的副作用较小有关。的副作用较小有关。MerelyB,etal.CritRevOncolHematol.2013Aug28.doi:pii:S1040-8428(13)00179-0.Membrane molecules of T cells for immunoregulatory antibody therapyMechanisms of CD4+CD25+FOXP3+ regulatory T cellsCD4+CD25+FOXP3+regulatoryT(TReg)cellssuppressimmuneresponsesthroughcontact-dependentmechanismsandtheproductionofsolublefactors,includingthecytokinesTGF,IL-10andIL-35.JaneHoytBuckner.NatRevImmunol.2010December;10(12):849859.二、二、B淋巴细胞淋巴细胞简称简称B B细胞，由哺乳动物骨髓或鸟类法氏囊中的淋巴干细胞，由哺乳动物骨髓或鸟类法氏囊中的淋巴干细胞发育而来，主要定居于外周淋巴器官的淋巴小结内，细胞发育而来，主要定居于外周淋巴器官的淋巴小结内，负责体液免疫功能。负责体液免疫功能。与与B B细胞增殖活化有关的膜分子细胞增殖活化有关的膜分子B细胞抗原受体复合物：细胞抗原受体复合物：mIg+Ig/Ig；B细胞共受体：细胞共受体：CD19/CD21/CD81，CD19可传递活化信号；可传递活化信号；相对特异表达的相对特异表达的CD分子：分子：CD20，CD22；协同刺激分子：协同刺激分子：CD40，CD80，CD86；Subsets of B cellsKyaw,Tinetal.CurrentOpinioninLipidology,2011,22(5),373379.B B细胞的分类细胞的分类（一）（一）B1细胞：细胞：CD5+, sIgM+, sIgD-；固有免疫细胞；固有免疫细胞；主要分布于腹腔、胸腔和肠壁固有层中；主要分布于腹腔、胸腔和肠壁固有层中； 主要产生主要产生IgM，识别细菌多糖类物质；易发生交叉反应；，识别细菌多糖类物质；易发生交叉反应； 天然抗体的主要产生细胞；活化不依赖天然抗体的主要产生细胞；活化不依赖Th的帮助。的帮助。（二）（二）B2细胞：细胞：CD5-, sIgM+, sIgD，通常所指的，通常所指的B细胞；细胞； 占外周血淋巴细胞总数的占外周血淋巴细胞总数的20；主要位于周围免疫器官的淋巴滤泡中；主要位于周围免疫器官的淋巴滤泡中； 参与适应性免疫应答。参与适应性免疫应答。（一）（一）BCR和和BCR辅助受体辅助受体（二）特异表达的（二）特异表达的CDCD分子分子CD20：B细胞的特异性标志，是治疗性单抗的靶点；细胞的特异性标志，是治疗性单抗的靶点；CD22：抑制性受体，胞内段含有：抑制性受体，胞内段含有ITIM，特异性表达于，特异性表达于B细胞，负向调节细胞，负向调节CD19/CD21/CD81。B-cell section CDsPotential anti-CD20 mAb effctor mechanismsAlduaijW,etal.Blood.2011Mar17;117(11):2993-3001. Rituximab and nanomedicinePlasmonicgoldnanoparticleslabeledrituximabcanbeusedforcellspecificlabelinginlymphoproliferativedisorders.CDCandADCCwerefoundtobesignificantlyenhancedaftertreatmentwithRitux-LNPs(antibodylipidnanoparticles)comparedwithRitux.PopovJ,etal.Nanomedicine2011Nov;6(9):1575-91.JulienDC,MABs.2011Sep-Oct;3(5):467-78. （三）协同刺激分子（三）协同刺激分子B细胞活化的经典双信号：细胞活化的经典双信号：Signal 1： BCR抗原；抗原；Signal 2： CD40CD40L （TIM家族家族TNFRSF成员）成员） 。CD40之外的其它之外的其它TIM家族家族TNFRSF成员，如：成员，如：CD27， CD30，BCMA和和TACI也参与也参与B细胞活化。细胞活化。 1、结构：结构： CD40：TNFRSF成员；成员； CD40L：TNFSF成员。成员。2、分布：分布： CD40：B细胞细胞； CD40L：活化的活化的CD4T细胞细胞。 3、功能、功能： 二者相互作用二者相互作用后，促进后，促进B细胞增殖细胞增殖、分化分化，促进促进Ig类别转换、类别转换、亲和力成熟；促进亲和力成熟；促进T细胞细胞活化。活化。 CD40L缺陷导致性联高缺陷导致性联高IgM综合征综合征（Hyper IgM syndrome，HIGM1), IgG、 IgA、IgE缺陷缺陷。CD40和和CD40L (CD154)B细胞活化的双信号细胞活化的双信号 静息静息B细胞不表达或低表达，活化后表达增强，结合细胞不表达或低表达，活化后表达增强，结合CD28和和CTLA-4，为，为T细胞活化提供第二信号。细胞活化提供第二信号。CD80，CD86四、免疫细胞膜分子的临床应用四、免疫细胞膜分子的临床应用一、进行免疫细胞分类。一、进行免疫细胞分类。二、阐明发病机制：二、阐明发病机制： CD4与与HIV感染；感染；CD18与与LAD。三、疾病诊断：三、疾病诊断： CD4/CD8：2/1；CD4的绝对数应的绝对数应500/l， 如如200/l，为疾病恶化的先兆。，为疾病恶化的先兆。四、疾病预防和治疗：四、疾病预防和治疗： 抗抗CD3、抗、抗CD25抗体用于预防移植排斥；抗体用于预防移植排斥； 抗抗CD20的的mAb治疗来源于治疗来源于B细胞的非霍奇金淋巴瘤；细胞的非霍奇金淋巴瘤； 抗抗CTLA-4、抗、抗PD-1的抗体用于恶黑的治疗。的抗体用于恶黑的治疗。Immune cell subsets (1)MaeckerHT,etal.NatRevImmunol.2012Feb17;12(3):191-200.Immune cell subsets (2)MaeckerHT,etal.NatRevImmunol.2012Feb17;12(3):191-200.Therapeutic mAbs directed against tumor cells, approved for use in oncology JulienDC,MABs.2011Sep-Oct;3(5):467-78.Established immune treatmentsAntagonizingoncogenicpathways;Opsonizingtumourcellsandtriggeringtheirdeathorremovalbyantibody-dependentcellularcytotoxityorphagocytosis;Stimulateadaptiveimmuneresponsesinsomesettings;Successfulconjugationoftoxinstoantibodiesinducedaclinicalresponseinpatientsrefractorytothenakedantibody;TheconcurrentadministrationofimmunostimulatorycytokinessuchasIL-2andGM-CSFmayalsoenhancetheefficacyofantibodytherapy.MellmanI,etal.Nature.2011Dec21;480(7378):480-9.Nanoparticle mediated delivery of antineoplastic agents, functionalized with mAb has achieved extraordinary potential in cancer therapy MacLaughlinCM,etal.Nanomedicine2013Jan;9(1):55-64.MayaS,etal.CarbohydratePolym.2013Apr2;93(2):661-9.Cet(Cetuximab)-PTXL(paclitaxel)-O-CMCnanoparticlescanbeusedapromisingcandidateforthetargetedtherapyofEGFRoverexpressingcancers.思考题思考题: :1 1、结结合合本本专专业业举举例例说说明明免免疫疫细细胞胞膜膜分分子子的的结结构构、功功能及可能的临床应用。能及可能的临床应用。