机体免疫系统是由中枢淋巴器官、外周淋巴器官、免疫细胞和免疫分子所组成。免疫应答过程有赖于免疫系统中细胞间的相互作用,包括细胞间直接接触和通过释放细胞因子或其它介质间接的作用。免疫细胞间或介质与细胞间相互识别的物质基础是免疫细胞膜分子,包括细胞表面的多种抗原,受体和其它分子,细胞膜分子通常也称为细胞表面标记(cell surface marker)。免疫细胞膜分子的研究对于深入了解免疫应答的本质以及临床某些疾病的诊断、预防和治疗都具有十分重要的意义。
免疫细胞分子的种类相当繁多,主要有T细胞抗原识别受体(TCR)、B细胞抗原识别受体(BCR)、主要组织相容性抗原、白细胞分化抗原、粘附分子、促分裂素受体、细胞因子受体、免疫球蛋Fe段受体以及其它受体和分子。
第一节 白细胞分化抗原
白细胞分化抗原是白细胞(还包括血小板、血管内皮细胞等)在正常分化成熟不同谱系(lineage)和不同阶段以及活化过程中,出现或消失的细胞表面标记。它们大都是穿膜的蛋白或糖蛋白,含胞膜外区、穿膜区和胞浆区。有些白细胞分化抗原是以磷脂酰肌醇(inositol phospholipids,IP)连接方式“锚”在细胞膜上。少数白细胞分化抗原是碳水化合物半抗原。白细胞分化抗原参与机体重要的生理和病理过程。例如:①免疫应答过程中免疫细胞的相互识别,免疫细胞抗原识别、活化、增殖和分化,免疫效应功能的发挥;②造血细胞的分化和造血过程的调控;③炎症发生;④细胞的迁移如肿瘤细胞的转移。
一、人白细胞分化抗原
80年代以来,由于单克隆抗体、分子克隆、基因转染细胞系等技术在白细胞分化抗原研究中得到广泛深入的应用,有关白细胞分化抗原的研究和应用进展相当迅速。在世界卫生组织(WHO)和国际免疫学会联合会(IUIS)的组织下,自1982年至1993年先后举行了五次有关白细胞分化抗原的国际学术讨论会。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)。在许多场合下,抗体及其识别的相应抗原都用同一个CD序号。
表6-1 抗人白细胞分化抗原McAb分组
分组 |
CD编号 |
T细胞 |
CD1~CD8,CD27,CD28,CD60,CD98~CDw101 |
B细胞 |
CD10,CD19~CD24,CD37,CD39,CD40,CD72~CD86 |
活化细胞 |
CD25,CDw26,CD30,CD69~CD71,CD95~CD97 |
髓样细胞 |
CD9,CD11b~CD17,CD31~CD36,CD64~CD68,CD87~CD93,CD115 |
NK/非谱系细胞 |
CD11a,CD18,CD29,CD38,CD43,CE45~CD48,CD52~CD59,CD94 |
血小板 |
CD41,CD42,CD63,CD107 |
内皮细胞 |
CD105,CD106,CDw109 |
粘附分子 |
CD11a,CD44,CD49~CD51,CD61,CD62,CD102~CD104,CDw108 |
细胞因子受体 |
CDw116,CD117,CD120~CD122,CD124,CD126~CDw128,CDw130 |
注:①CD是流水编号,但CD110~CD114、CD118、CD123,CD125和CD129暂缺,CD67和CD66b是重复的;
②凡CD中带有W抗原或抗体如CDw108,CDw109尚需继续进行全面鉴定;
③有些CD抗原又可进一步划分为不同的成分,一般用小写英文字母表示;
④CD九个组划分的特色性是相对的,实际上,许多CD抗原的细胞分布较为广泛。
(一)CD的分类
迄今为止,CD的序号已从CD1命名至CD130(见附表)。可大致划分为T细胞、B细胞、激活细胞、髓样细胞、NK/非谱系细胞、血小板、内皮细胞、粘附分子和细胞因子受体等九个组(表6-1)。
(二)CD的应用
CD抗原及其相应的单克隆抗体在基础和临床免疫学研究中已得到广泛的应用,在基础免疫学研究中CD主要应用于:①CD抗原的基因克隆,新CD抗源及新配体的发现;②CD抗原结构与功能关系;③细胞激活途径和膜信号的传导;④细胞分化过程中的调控;⑤细胞亚群的功能。在临床免疫学研究中,CD单克隆抗体可用于:①机体免疫功能的检测;②白血病、淋巴瘤免疫分型;③免疫毒素用于肿瘤治疗、骨髓移植以及移植排斥反应的防治;④体内免疫调节治疗。
二、小鼠白细胞分化抗原
大多数白细胞分化抗原在生物进化过程中具有保守性,这是不同种属动物执行相同或相似生物学功能的需要。小鼠是免疫学常用的实验动物,而且对某些人白细胞分化抗原的结构和功能的了解首先是从小鼠或小鼠源性的细胞实验模型得知的,表6-2列举了与人CD抗原类同的小鼠造血细胞表面抗原。
表6-2 与人CD抗原类同的小鼠造血细胞表面原
小鼠表面抗原 |
CD类同物 |
分布 |
功能 |
分子量 (kD) |
染色体 定位 |
LYt-1 |
CD5 |
T,B亚型 |
|
70 |
19 |
LYt-2 |
CD8a |
CTL |
CTL粘附 |
30 |
6 |
LYt-3 |
CD8b |
CTL |
CTL粘附 |
35 |
6 |
L3T4 |
CD4 |
Th/Ti |
结合MHCⅡ类Ag |
52 |
6 |
Ly5 |
CD45 |
白细胞、干细胞、滤泡树突细胞、有核红细胞、胸腺细胞 |
B细胞成熟 |
200、210 200、190 |
1 |
Ly-5 |
CD4R5? |
前B、B,CTLsub |
|
220 |
1 |
Ly-15 |
CD11a |
T、B、髓样细胞、NK、红样细胞、髓样干细胞 |
CTL粘附 |
177 |
7 |
Ly-17 |
CD32 |
B、髓样、干细胞、T?郎格罕细胞 |
FclgG 2b/1受体 |
55~60 |
1 |
LY37 |
CD2 |
T、B、Thy |
T细胞活化红细胞受体 |
50~60 |
3 3 |
Ly38 |
CD1 |
|
|
|
|
Ly40 |
CD11b |
MФ,B,Ly1阳性B细胞 |
iC3b受体 |
165 |
|
Ly43 |
CD23 |
N |
LgE Fe受体 |
49 |
1 |
Ly42 |
CD25 |
T、B |
IL-2受体α链 |
47~53 |
|
Ly44 |
CD20 |
B |
|
|
|
第二节 粘附分子
粘附分子(adhesion molecules,AM)是指介导细胞与细胞间或细胞与基质间相互接触和结合的一类分子,大都为糖蛋白,分布于细胞表面或细胞外基质(extracellular matrix,ECM)中。粘附分子以配体受体相对应的形式发挥作用,导致细胞与细胞间、细胞与基质间或细胞-基质-细胞之间的粘附。参与细胞的信号传导与活化、细胞的伸展和移动、细胞的生长及分化、肿瘤转移、创伤愈合等一系列重要生理和病理过程。
目前按粘附分子的结构特点,可将其分为粘合素超家族的粘附分子、免疫球蛋白超家族的粘附分子、选择凝集素家族粘分子、钙离子依赖的细胞粘附素家族粘附分子及其它未归类的粘附分子。
一、粘合素超家族
粘合素超家族(integrin superfamily)的粘附分子主要介导细胞与细胞外基质的粘附,使细胞得以附着而形成整体(integration),故得名。此外,粘合素超家族的粘附分子还介导白细胞与血管内皮细胞的粘附。
(一)粘合素分子的基本结构
粘合素超家族的粘附分子都是由α、β两条链由非共价键连接组成的异源双休(heterodimer)。α链的分子量为120~180kD,β链的分子量为90~110kD,不同的α链(或称亚单位)或β链(或称亚单位)氨基酸组成和序列有不同程度的共源性,在结构上有其共同的特点。α和β亚单位均由胞浆区、穿膜区、胞膜外区三部分组成。胞浆区一般较短,可能与细胞骨架相联。穿膜区富含疏水氨基酸。β亚单位的胞膜外部分含有4个富含半胱氨酸的重复序列,靠近外侧N端的40~50kD的氨基酸残基通过链内二硫键紧密折叠在一起(图6-1)。
图6-1 粘附分子结构模式图
(二)粘合素分子的组成
目前已知至少有14种α亚单位和8种β亚单位,除α7和αIEL外其它粘附分子亚单位均已基因克隆成功。α亚单位和β亚单位组合构成粘合素分子并不是随机的,多数α亚单位只能与一种β亚单位结合成异源双体,而大部分β亚单位则可以结合数种不同α亚单位。目前按β亚单位的不同可将粘合素超家族分为7个不同的组,在同一组粘合素分子的不同成员中,β链相同,α链不同。已知α链和β链有20种左右的组合形式。表6-3概括了目前常见的粘合素超家族粘附分子β1、β2和β3组的结构及其相应配体。
表6-3 粘合素超家族粘附分子β1、β2、β3组结构及其相应配体
分组 |
成员 |
α/β亚单位 分子量(kD) |
亚单位 结构 |
分布 |
配体 |
VLA组 (β1组) |
VLA-1 VLA-2 VLA-3 VLA-4 VLA-5 VLA-6 (α7β1) (α8β1) VNR-β1 |
210/13(CD49a/CD29) 165/130(CD49d/CD29) 135+25/130(CD49c/CD29) 150/130(cd49d/CD29) 135+25/130(CD49e/CD29) 120+30/130(CD49f/CD29) (-/CD29) (-/CD29) 150/130 (CD51/CD29) |
α1β1 α2β1 α3β1 α4β1 α5β1 α6β1 α7β1 α8β1 αvβ1 |
广泛 广泛 广泛(但未见在淋细胞表面) 淋巴细胞Mo 广泛 广泛 某些细胞系 |
CA,LM CA,LM FN,LM,CA FN,VCAM-1 FN LM LM(?) FN,(VN) |
白细胞粘 附受体组 (β2) |
LFA-1 Mac1/CDR3 P150,95/CR4 |
180/95(CD11b/CD18) 165/95(CD11b/CD18) 150/95(CD11c/CD18) |
αLβ2 ΑMβ2 αXβ2 |
白细胞 吞噬细胞大颗粒淋巴细胞 吞噬细胞大颗粒淋巴细胞 某些T细胞 |
ICAM-1 ICAM-2,3 ic3b,FB X因子,ICAM-1 FB,ic3b |
血小板糖 蛋白组 (β3组) |
9pⅡbⅢa VNR/β3 |
120+25/105(CD51/CD61) 125+24/105(CD51/CD61) |
αⅡβ3 αvβ3 |
血小板、巨核细胞、单核细胞、内皮细胞、中性细胞 广泛 |
FB,FN,vWF,TSP, VN,FB,vWF,TSP,FN,CA |
注:FN:纤维粘连蛋白:LM:层粘连蛋白;TSP:血栓海绵蛋白;VLA:很晚出现的抗原;CA:胶原蛋白:VN:粘连蛋;FB:血纤维蛋白;vWF:von Witlebrand因子;X因子;Factor X:ICAM-1(2,3),细胞间粘附分子-1(2,3);VCAM-1:血管细胞粘附分子-1。
(三)粘合素分子的分布
粘合素分子在体内分布很广泛,多数粘合素分子可以表达于多种组织、细胞,如VLA组的粘合素分子在体内广泛分布于各种组织、细胞,而多数细胞可同时表达数种不同的粘合素分子。对体外培养哺乳动物来源的细胞系粘合素分子表达进行检测,发现每一种细胞系同时表达2~10种不同的粘合素分子,但不同类型的细胞表达粘合素分子的种类是不同的。某些粘合素分子的表达则具有显著的细胞类型特异性,如gpⅡ/bⅢα(Ⅱb/Ⅲβ)主要表达在巨核细胞和血小板,LAF-1、Mac-1、P150/95只表达在白细胞表面,α6β4特异性表达在上皮细胞。此外,每一种细胞粘合素分子的表达可随其表达细胞分化与生长状态的改变而变化。
(四)粘合素分子识别配体的短肽序列
粘合素分子在与配体结合时所识别的只是配体分子中由数个氨基酸组成的短肽序列。不同的粘合素分子可以识别相同的短肽序列或同一个配体中不同的短肽序列。由于同一短肽序列可以存在于几种不同的配体中,因此,一种粘合素分子可能有几种细胞间质成分做为配体,而每一种细胞间质中的配体也可能被几种不同的粘合素分子所识别。α5β1、αvβ1、αⅡbβ3、αvβ3等粘合素分子,可识别配体分子中的RGD(Arg-Gly-Asp,精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸)序列。多种细胞间质成分(包括FN,VN、FB、vWF)都含有RGD序列,它们在体内的分布极为广泛。含有RGD序列的人工合成肽可以抑制上述粘合素分子与配体的结合。
二、免疫球蛋白超家族
在参与细胞间相互识别、相互作用的粘附分子中,有许多分子具有与lgV区或C区相似的折叠结构,其氨基酸组成也有一定的同源性,属于免疫球蛋白超家族(immunogiobulinsuperfamily,IGSF)的成员。免疫球蛋白超家族粘附分子的种类、分布及其配体见表6-4。免疫球蛋白超家族粘附分子的配体多为免疫球蛋白超家族中的粘附分子或粘合素超家族的粘附分子,在这种情况下,相互识别的一对IGSF分子或粘合素免疫球蛋白超家族粘分子实际上是互补配体的关系。
表6-4 免疫球蛋白超家族粘附分子的种类、分布和识别配体
IGSF粘附分子 |
分布 |
分子量(Kd) |
配体 |
LFA-2(CD2) |
T细胞、胸腺细胞、大颗粒淋巴细胞 |
50 |
LFA-3(IGSF) |
LFA-3(CD58) |
广泛 |
40~65 |
LFA-2(IGSF) |
ICAM-1(CD54) |
白细胞、内皮细胞、某些肿瘤细胞、上皮细胞、肝细胞、平滑肌细胞 |
80~114 |
LFA-1(粘合素超家族) |
ICAM-2(CD102) |
内皮细胞 |
60 |
LFA-1(粘合素超家族) |
ICAM-3(CD50) |
T细胞、单核细胞、中性粒细胞 |
140/108 |
|
CD4 |
抑制细胞诱导亚群、辅助细胞诱导亚群 |
55 |
MHC-Ⅱ(IGSF) |
CD8 |
抑制性T细胞/杀伤性T细胞 |
34/34 |
MHC-Ⅰ(IGSF) |
MHC-Ⅰ |
广泛 |
44 |
CD8(IGSF) |
MHC-Ⅱ |
B细胞、活化T细胞、活化内皮细胞、巨噬细胞 |
32~34/29~32 |
CD4(IGSF) |
CD28 |
T细胞 |
44 |
B7/B7(IGSF) |
B7/B71(CD80) |
活化B细胞、活化单核细胞 |
60 |
CD28(IGSF) |
N-CAM-Ⅰ |
神经元、胚胎细胞 |
97~220 |
N-CAM-Ⅰ(IGSF) |
VCAM-Ⅰ(CD106) |
内皮细胞、上皮细胞、树突细胞、巨噬细胞 |
100,110 |
VLA-4粘合素超家族 |
PECAM-Ⅰ(CD31) |
白细胞、血小板、内皮细胞 |
140 |
PECAM-Ⅰ(IGSF) |
注:LFA:淋巴细胞功能相关抗原;ICAM:细胞间粘附分子;VDAM:血管细胞粘附分子;PECAM:血小板内皮细胞粘附分子;N-CAM:神经细胞粘附分子。
三、选择素家庭
选择素(selectin)家庭最初被称为外源凝集素细胞附分子家庭(selectincellabhesion moleculefamily,LEC-CAM家族)。selectin是由select和lectin两词衍生而来,目前国内尚无统一译法,选择素一词似为妥当。
(一)选择素分子的基本结构
选择素分子为穿膜的糖蛋白、可分为胞膜外区、穿膜区和胞浆区。选择素家族各成员胞膜外部分有较高的同源性,结构类似,均由三个功能区构成:①外侧氨基端(约120个氨基酸残基)均为钙离子依赖的外源凝集素功能区(calcium depenednt Icetindomain),可以结合碳水化合物基团,是选择素分子的配体结合部位;②紧邻外源凝集素功能区的表皮生长因子样功能区(epidermal growthfactor like domain, EGF样区),约含35个氨基残,EGF样功能区虽不直接参加与配体的结合,但对维持选择素分子的适当构型是必需的;③靠近膜部分是数个由约60个氨基本酸残基构成的补体结合蛋白(complement bindingprotein)重复序列。各种选择素分子的穿膜区和胞浆没有同源性。选择素分子的胞浆区与细胞内骨架相联。
(二)选择素家族的组成
目前已发现选择素家族中有三个成员:L-选择素、P-选择素和E-选择素,L、P和E分别代表白细胞、血小板和内皮细胞。这三种细胞是最初发现相应选择素分子的细胞,故得名。选择素家族成员的细胞分布和相应配体见表6-5。
选择素家族组成 |
分子量(kD) |
分布 |
配体 |
功能 |
L-选择素(CD62L)(LAM-1,LECAM-1) |
9p75~80 |
白细胞 |
CD15s(S-Lewis)在外周淋巴结HEV上PNAd |
白细胞与内皮细胞粘附,向炎症部位游走,淋巴细胞归巢到外周淋巴淋巴结 |
P-选择素(62P) (GMP-140,PAGEM) |
9p140 |
贮存于巨核细胞、血小板α颗粒和血管内皮细胞,WeibelPalade小体,凝血酶和组胺诱导后表达于细胞表面 |
CD15a(S-Lewisx)CD15 |
白细胞与内皮细胞和血小板粘附 |
E-选择素(CD62E)(ELAM-1) |
9p115 |
细胞因子活化血管内皮细胞 |
中性粒细胞CD15s(S-Lewis)、淋巴细胞上CLA |
白细胞与内皮细胞粘附,向炎症部位游走 |
注:LAM:白细胞粘附分子;ELAM:内皮细胞白细胞粘附分子;LECAM:白细胞内皮细胞粘附分子:PNAd:外周淋巴结定居素;GMP:颗粒蛋白:Slewis;唾液酸化的路易斯寡糖;PADGEM:血小板活化依赖的颗粒外膜蛋白CLA:皮肤淋巴细胞相关抗原
(三)选择素分子识别的配体
与其它粘附分子不同,选择素分子识别的配体都是一些寡糖基团,主要是具有唾液酸化的路易斯寡糖(Sialyl-Lewis)或类似结构的分子。与蛋白质分子抗原不同,直接决定细胞表面某种寡糖表达的因素,主要是与某些特的糖基转移酶或碳水化合物修饰酶的作用有关。这些酶的作用可能与细胞的生长与代谢状态有密切关联。一种寡糖基团可以存在于多种糖蛋白或糖脂分子上,并分布于多种细胞表面,因此选择素分子的配体在体内的分布较为广泛。已发现然白细胞、血管内皮细胞、血管内皮细胞、某些肿瘤细胞表面及血清中某些糖蛋白分子上都存在有选择素分子识别的碳水化合物基因。
四、钙离子依赖的粘附分子家族
最初发现一种介导细胞间相互聚集的粘附分子,在有Ca2+存在时可以抵抗蛋白酶的水解作用。以后又发现另外两种作用和特性与其类似的粘附分子,它们的氨基酸组成也有同源性,因此将其命名为钙离子依赖的粘附分子家族(Ca2+dependent cell adhesion molecule family,Cadherm家族)。钙离子依赖的粘附分子家族的粘附分子对于生长发育过程中细胞的选择性聚集具有至关重要的作用。
(一)Cadheria分子结构
Cadherin分子均为单链糖蛋白,约含723-748个氨基酸残基,不同的Cadherin分子在氨基酸水平上有43%-58%的同源性。Cadherin分子由胞浆区、穿膜区和胞膜外区三部分组成,其胞膜区有数个重复功能区,并含有由3-5个氨基酸残基组成的重复序列。近膜部位含有4个保守的半胱氨酸残基,分子外侧N端的113个氨基酸残基构成Cadherin分子的配体结合部位。此外胞膜外部分具有结合钙离子的作用。Cadherin分子的胞膜内部分高度保守,并与细胞内骨架相连。
(二)Cadherin家庭的组成和分布
目前已知Cadherin家族共有3个成员,E-Cadeherin、N-Cadherin和P-Cadherin。不同的Cadherin分子在体内有其独特的组织分布,它们的表达随细胞生长发育状态的不同而改变。Cadherin分子以其独特的方式相互作用,其配体是自身相同的Cadherin分子。
表6-6 Cadherin家族的组成、分布及其配体
Cadherin家族成员 |
分子量(kD) |
分布 |
配体 |
E-Cadherin |
124 |
上皮组织 |
E-Cadherin |
N-Cadherin |
127 |
神经组织、横纹肌、心肌 |
N-Cadherin |
P-Cadherin |
118 |
胎盘、间皮组织、上皮组织 |
P-Cadherin |
五、其它未归类的粘附分子
除了上述四为类粘附分子外,还有一些粘附分子目前尚未归类,包括一组作为selectin分子的配体的CD15、CD15s(s-Lewis),此外,还有CD44、MAd、MLA等粘附分子,兹列于表6-7。
粘附分子参与机体许多重要的生理和病理过程,主要包括:①通过表达于白细胞粘附分子CD11a/CD18、CD11b/CD18、CD11c/CD18、VLA-4、L-selectin、CD15、CD15s、和P-selectin相互粘附,参与炎症的发生;②通过表达于淋巴细胞上的归巢(Iymphocyte homingreceptor,LHR)、L-selectin、CLA、LFA-1、VLA-4、CD44、LPAM-2分别与表达于血管内皮细胞上的定居素(addressin)PNAd、E-selectin、ICAM-1、ICAM-2、VCAM-1、MAd、CAM相互粘附使淋巴细胞向外周淋巴器官,皮肤炎症部位或粘膜相关淋巴组织的回归;③通过CD/MHCⅡ类分子非多态部分、CD8/MHC1类分子非多态部分、LFA-1/ICAM-1、LFA-2/LFA-3、CD28/B7的相互作用参与免疫应答中APC呈提抗原、抗原识别、免疫细胞相互协作以及CTL杀伤靶细胞等多个环节;④通过Cadherin、N-CAM、CD31等分子的自身粘附,以及某些粘附分子与细胞外基质的粘附,参与细胞的发育、分化、附着及移动;⑤E-Cadherin、家庭些成员以及CD44分子等与肿瘤的浸润、转移有关;⑥通过血小板表达的粘附分子参与动脉、静脉中血栓形成以及其它形式的凝血过程。
表6-7 尚未归类粘附分子的主要特征
种类 |
结构 |
主要分布细胞 |
配体 |
功能 |
PANd |
50~200kD,含有唾液酸化的寡糖决定簇 |
外周淋巴结高内皮细胞 |
L-selectin |
淋巴细胞向淋巴结归位 |
CLA |
含有唾液酸化的寡糖决定簇 |
记忆T细胞 |
E-selectin |
向皮肤炎症部位归位 |
CD44(ECMRⅢ) |
90~200kD |
广泛分布,在T细胞中主要存在于记忆T细胞 |
FN、CA、透明质酸,MAd |
淋巴细胞向炎症部位、粘膜相关淋巴组织归位,粘附ECM |
MAd |
60kD |
炎症部位血管内皮细胞、粘膜相关淋巴组织 |
CD44,LPAM-2 |
淋巴细胞向炎症部位及粘膜相关淋巴组织归位 |
CD36 |
9p88,血小板 GpⅢb |
血小板髓样细胞、内皮细胞 |
CA,TSP? |
血小板粘附 |
注:PANd:外周淋巴结定居素;MAd:粘膜血管定居素;CLA:皮肤淋巴细胞相关抗原:LPAM:淋巴细胞集合淋巴结粘附分子;ECM:细胞外基质。
白细胞、血管内皮细胞或其它细胞表面的粘附分子可脱落下来,进入血液可为可溶性粘附分子(soluble adhesion molecules,sAM)。此外,某些粘附分子的mRNA存在着不同的剪接形式,其中有的mRNA翻译后产物可能不表达在细胞表面,而是直接分泌进入血液,成为可溶性粘附分子的另一个重要来源。在结构上,可溶性粘附分子一般缺少其对应膜结合粘附分子的穿膜和胞浆部分,其分子量也比相应膜结合粘附分子为小。由于可溶性粘附分子通常具有膜结合附分子的结合活性,因此可能作为机体调节细胞粘附作用的一个途径发挥作用。在某些疾病状态下,粘附分子的表达或脱落增加,导致血清中可溶性粘附分子的水平显著升高,使可溶性附分子的检测可能成为监测某些疾病状态的指征。
第三节 其它免疫细胞膜分子
免疫细胞膜分子种类繁多,分类的方法各有不同的角度。如前所述,CD抗原主要是应用单克隆抗体等技术,对于执行各种功能的细胞膜分子所进行的分类,几乎是包罗万象。在CD中,实际上包括了粘附分子中部分Ig超家族成员、大部分粘合素超家族成员和所有选择素成员。除此之外,从功能分类的角度,细胞膜分子还包括免疫活性细胞抗原识别受体、主要组织兼容性抗原、细胞因子受体、T和B淋巴细胞的分化抗原,这些内容将在本书有关的章节中分别阐述。本节主要介绍促分裂原及其在淋巴细胞上相应的结合分子以及各种IgFe受体。
一、促有丝分裂原受体
有丝分裂原(mitogen)来自植物蛋白或细菌产物,它能与多种细胞膜糖类及寡糖基分子结合,后者为促使丝分裂原受体、结合后能促使细胞活化和诱导细胞分裂。由于细胞膜含有不同糖基,故可认为是多克隆活化剂,它与抗原特异性的克隆活化是不同的。
T和B细胞表面都有分裂素受体,在体外可非特异性刺激静止淋巴细胞向母细胞转化。这种转化细胞DNA合成增加,出现细胞体积增大,胞浆增多,嗜碱性以及产生有丝分裂等形态变化。这种转化过程对研究淋巴细胞功能变化及淋巴细胞早期活化过程的生化变化甚为重要。这种淋巴细胞转化过程可用3H-TdR掺入,检测DNA合成变化或借光细胞转化,常用于T细胞功能检测。美洲商陆(PWM)可诱导T和B细胞转化,而细菌脂多糖(LPS)能引起B细胞转化(珍6-8)。
表6-8 常见促有丝分裂原的特征
名称 |
来源 |
分子量(kD) |
糖特异性 |
特性及应用 |
刀豆素A(ConA) |
刀豆 |
102 |
α-D-mannosyl- α-D-glucose |
T细胞促有丝分裂原,分离细胞膜糖蛋白 |
植物血凝素(PHA) |
云豆 |
120 |
N-actyl-D-galactosamine |
T细胞促有丝分裂原 |
美洲商陆丝裂原(PNA) |
美洲商陆 |
32 |
β-N-acetyl-D-glucosamine |
B细胞、T细胞有丝裂原 |
大豆凝集素(SBA) |
花生 |
110 |
D-galactosyl-(β1-3)-N-acetyl-D-galactosamine |
分离胸腺细胞亚群(皮质不成熟胸腺细胞与PNA凝集为PNA+细胞) |
大豆凝集素(SBA) |
大豆 |
120 |
N-acetyl-D-galactosamine D-galactose |
凝集免疫活性B细胞、净化人骨髓用于骨髓移植 |
二、Ig Fe受体
Ig分为IgM、IgD、IgA、IgD和IgE五类。各类Ig的不同功能主要与其结构有关。机体内许多细胞表面具有不同类IgFe的受体,通过Fe受体与IgFe的结合,参与Ig介导的生理功能或病理损伤过程。目前已鉴定明确的Fe受体有FeγR、FcαR和FcεR.
(一)FeγR
1.FeγR的结构和分布 FeγR可分为FeγRⅠ、FeγRⅡ和FeγRⅢ三类,它们的结构和分布有所不同。
(1)FeγRⅠ(CD64):为70kD穿膜糖蛋白,属Ig超家族,胞膜外区有3个C2结构,FeγRⅠ主要分布于单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等。IFN-γ可刺激单核细胞、巨噬细胞中性细胞表达FeγRⅠ水平增加5~10倍,G-CSF也这种促进作用。
(2)FeγRⅡ(CD32),为40kD穿膜糖蛋白,属于Ig超家族,胞膜外区有2个C2结构,FeγRⅡ表达于除红细胞外的其它血细胞。
(3)FeγRⅢ(CD16):为50~70kD糖蛋白,属Ig超家族,有2个C2结构。主要分布于巨噬细胞、NK细胞和嗜酸性粒细胞,中性粒细胞表面。
图6-2 人Feγ(上图)和人Feα、Feε受体(下图)结构示意图
2.FeγR的功能 FeγR的功能主要是通过髓样细胞和NK细胞来发挥的。
(1)单核-巨噬细胞:FeγRⅠ、Ⅱ和Ⅲ均可介导入单核细ADCC来杀伤肿瘤等靶细胞。这种ADCC效应为Mg2+依赖,并需要LFA-1等粘附分子参与。IFN-γ可促进单核细胞FeγRⅠ介导的杀伤作用.单核-吞噬细胞可能通过FeγRⅠ、Ⅱ、Ⅲ发挥调理吞噬和清除免疫复合物作用。
(2)中性粒细胞:新鲜分离的中性粒细胞不能通过FeγR溶解靶细胞,但在IFN-γ刺激后可通过FcγRⅠ和FcγRⅡ介导杀伤作用,对FcγRⅠ主要是诱导其表达水平升高,而对FcγRⅡ表达水平并未见改变,可能是通过杀伤机制的调节。GM-CSF也能通过FcγRⅡ明显增强中性细胞的杀伤水平。活化中性粒细胞通过FcγRⅠ、Ⅱ发挥调理吞噬和清除免疫复合物作用。
(3)嗜酸性粒细胞:未刺激的嗜酸性粒细胞没有杀伤作用,GM-CSF、TNF和IL-5等是嗜酸性粒细胞发挥ADCC效应的有效激活剂,在抗寄生虫和抗肿瘤中有重要作用。GM-CSF激活作用主要是通过FcγRⅡ介导的。
(4)NK细胞:通过FcγRⅢA介导ADCC杀伤肿瘤细胞等靶细胞,IL-2和IFN-γ可明显提高NK细胞的杀伤活性,但并不明显改变FcγRⅢ的表达水平。
(二)FcαR
FcαR(CD89)为分子量60kD的穿膜糖蛋白,属Ig超家族,胞膜外有2个C2功能区,呈中等亲和力,主要表达于单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等,介导吞噬,ADCC以及炎症介质的释放。
(三)FcεR
FcεR的结构和分布 FcεR可分为FcεRⅠ和FcεRⅡ两类,它们的结构、分布以及介导的作用有所不同。
(1)FcεRⅠ:为高亲和力受体,K值10-9~10-10M。由α、β、γ-γ四条链组成。FcεRⅠ主要分布于嗜碱性粒细胞和肥大细胞。
(2)FcεRⅡ(CD23):低亲和力受体,分子量45kD,单链穿膜糖蛋白。胞膜外C端侧25kD部分又称为IgE结合因子(IgE-BF),FcεRⅡ可在蛋白水解酶裂解后形成可溶性CD23分子(Scd23)即IgE-BF。
2.FcεR的功能
(1)FcεRⅠ:嗜碱性粒细胞和肥大细胞具有高亲和力FcεRⅠ,当相应变应原与嗜碱性粒细胞、肥大细胞表面lgE/FcεRⅠ复合物结合后,使细胞脱颗粒,合成和释放多种介质,介导Ⅰ型速发型超敏反应。
(2)FcεRⅡ:FcεRⅡ为B细胞分化激活抗原,在变态反应性疾病患者PBMC中CD23密度明显增加,血清sCD23升高。sCD23具有BCGF活性,促进B细胞产生IgE,并与IL-4有协同作用。此外,FcεRⅡ还可介导IgE依赖的ADCC和容噬作用。
三、细胞因子受体
免疫细胞表面表达多种细胞因子受体(cytokine receptor),不同免疫细胞表达细胞因子受体的种类、密度和亲和力有所差别。
1.T细胞表面的细胞因子受体多种细胞因子可调节T细胞的功能,这是因为T细胞存在着相应的细胞因子受体,如IL-1R、IL-2R、IL-3R、IL-4R、IL-6R、IL-7R、IL-8R、IL-9R、IL-12R、TNF-αR、G-CSFR和TGF-βR等。静止和活化T细胞因子受体的数目和亲和力可有很大差别,如静止T细胞只表达IL-β链,与IL-2配体结合是中亲和力,当T细胞活化后同时表达IL-2Rα链和β链,并组成高亲和力受体。
2.B细胞表面的细胞因子受体多种细胞因子调节B细胞的活化、增殖和分化是通过与B细胞表面相应的细胞因子受体结合而发挥调节作用的。B细胞的细胞因子受体主要有IL-1R、IR-2R、IL-4R、IL-5R、IL-6R、IL-7R、IL-11R、IL-12R、IFN-γR、TNF-α和TGF-βR等。
3.单核-巨噬细胞表面的细胞因子受体单核-巨噬细胞表面有多种细胞因子受体,如MCFR、MIFR、MAFR、IFNR、M-CSFR、GM-CSFR等,相应的细胞因子作用后可调节单核-巨噬细胞的吞噬功能、细胞毒作用、MHCⅡ类抗原的表达以及单核因子的合成和释放。
四、羊红细胞受体
人T细胞表面有能与绵羊红细胞结合的受体,称为E受体,E受体在体外可与绵羊红细胞表面的配体在一定条件下结合,可在T细胞表面形成花环状,称为E花环。用这个方法可以检测人外周血T细胞的相对百分数,可作为判断人T细胞免疫功能指标之一。
E受体已证明是分子量为30~60kD的糖蛋白分子。应用单克隆抗体鉴定E受体,认为它是一种新的人T细胞分化抗原,命名为白细胞分化抗原2(Leu-5,OKT11,CD2)。目前认为E受体可能是介导Ca2+依赖的T细胞旁路活化途径。这一途径是与T细胞抗原受体活化途径完全不同的另一活化途径。
五、补体受体
Uhr等在60年代发现由抗原、抗体与补体分子形成免疫复合物与部分豚鼠淋巴细胞结合,如从复合物中除去补体,则复合物与细胞的结合明显减少。证明了细胞表面有补体受体(complement receptor,CR)的存在。其后应用抗绵羊红细胞抗体(A)和补体(C)致敏的绵羊红细胞(E)形成的复合物(EAC)可与细胞表面的补体结合形成花环,称为EAC花环。用以检测CR。
多数B细胞表面有CR,除B细胞外,单核 -巨噬细胞、中性粒细胞、K细胞、哺乳类动物血小板、人及灵长类红细胞上均有补体受体。B细胞的补体受体与其活化有关,补体受体也能促进吞噬细胞的吞噬作用。此外,如免疫粒附作用以及抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用也与补体有关。
六、内分泌激素、神经递质和神经肽胺体
免疫细胞表面可具有多种激素、神经递质和神经肽的受体,如雌激素、甲状腺素、肾上腺皮质激素、肾上腺素、前列腺素E、生长激素、胰岛素等激素的受体,内啡肽、脑啡肽、P物质等神经肽受体,组胺、乙酰胆碱、5-羟色胺、多巴胺等神经递质受体。免疫细胞表面的激素、神经肽和神经递质受体是机体神经内分泌免疫网络中的一个重要环节。