抗原提呈细胞的研究进展
摘要 抗原提呈细胞 （APC）是指能摄取、加工、处理抗原，并将抗原提呈给淋巴细胞的一类免疫细胞，被激活后产生多种致炎细胞因子，如IL-12、IFN-γ和NO，它们在抗胞内病原体感染的天然免疫应答中起着极其重要的作用。本文从APC的抗原提呈机制及人工抗原提呈细胞构建方法及应用三方面阐述了天然和人工抗原提呈细胞在免疫应答中的作用和其对免疫功能的调节作用。
关键词：天然抗原提呈细胞，人工抗原提呈细胞，免疫应答，免疫功能调节
抗原提呈细胞是指能表达被特异性T细胞识别的抗原肽：MHC分子复合物的任何细胞。包括专职性抗原提呈细胞（APC）和其他抗原提呈细胞[1]。抗原提呈细胞能够有效摄取细菌或其他的抗原，并将这些抗原表达于其表面。这种方式可以活化免疫系统的主要效应T、B淋巴细胞。不同类型的抗原提呈细胞与不同类型的淋巴细胞相互作用，激发产生不同的免疫应答。通常所说的在淋巴细胞活化早期起作用或是促进其活化的细胞，我们称为专职抗原提呈细胞；而其他一系列在受到效应刺激后也具有抗原提呈特性的细胞，即非专职抗原提呈细胞。前者如巨噬细胞、树突状细胞(DC)、B细胞等；后者如内皮细胞、成纤维细胞、上皮细
胞等。
专职抗原提呈细胞必须具备从外界环境摄取复杂抗原的能力，并将其降解为适合提呈的小的片段，表达在自身的表面以被淋巴细胞所识别[2]。另外，它们还需要具备提呈给淋巴细胞其他信号的能力，以调节免疫细胞的活性。当淋巴细胞与抗原提呈细胞表面的复合物分子紧密结合时，免疫反应即开始发生。抗原提呈细胞表面与淋巴细胞结合的区域，称为免疫（表位）[3]。专职的抗原提呈细胞主要是树突状细胞、巨噬细胞和B淋巴细胞。这些细胞来源于骨髓和淋巴组织，它们表达MHC类分子，而且含有其它多种特殊的结构，如摄取和表达抗原的协同刺激分子。然而，这些细胞的功能各不同：树突状细胞和它们的亚型是免疫反应的唯一始动者，它们能摄取和加工暴露在体表组织的一系列抗原。在捕捉抗原的过程中，它们逐渐成熟并迁移至淋巴组织。树突状细胞亚独特的集在一起，活化局部幼稚的淋巴细胞。淋巴结肿大是感染的特征性反应。淋巴组织生成各种效应淋巴细胞，清除局部的感染病灶。巨噬细胞和B淋巴细胞通过与淋巴细胞相互作用，参与免疫应答的过程。它们不仅给淋巴细胞传递刺激信号，而且还可聚集细胞因子等可溶性物质，以促进淋巴细胞的发育和成熟。滤泡树突状细胞也可看作是专职的抗原提呈细胞，它们不是来源于
骨髓，而是来源于淋巴组织中B细胞区的纤维母细胞和网状细胞，成为一种刺激B淋巴细胞的特殊抗原提呈细胞。一旦免疫应答建立，细胞即可产生特殊的抗体，效应淋巴细胞和细胞毒性T淋巴细胞则会释放出来聚集至炎症部位。此时抗原，如病毒抗原表达于MHCⅠ类分子或MHCⅡ类分子上，然后提呈给效应淋巴细胞，启动免疫应答。近年来伴随着分子生物学和免疫学的发展，天然抗原提呈细胞的对免疫功能调节受到机体自身状况的等多方面原因的限制，但人工抗原提呈细胞(Artificial Antigen Presentings，AAPC)的出现不仅有效的解决了这一问题，而且AAPC易培养、活化条件易控制、T细胞活化增殖周期短，较APC更有利于激发机体产生免疫应答反应。本文就APC抗原提呈的机制，AAPC的种类、构建方法及应用等方面的有关进展综述如下。
1 APC抗原提呈的机制
表达在抗原提呈细胞表面的抗原通常是蛋白质降解后的多肽片段，与抗原提呈细胞上的MHC分子形成抗原肽-MHC分子复合物，结合在T细胞受体上[4]。例如病毒感染后，这些内源性抗原降解并与MHCⅠ类分子结合表达在大多有核细胞的表面。抗原被提呈表达后，刺激产生一系列的CD8+T淋巴细胞，随后变成杀伤性T淋巴细胞或细胞毒性T淋巴细胞。胞外摄
取的外源性抗原可与MHCⅡ类分子结合完成提呈过程。外源性抗原能活化刺激辅助T淋巴细胞，即CD4+T淋巴细胞，它能与B淋巴细胞共同作用刺激抗体产生，活化巨噬细胞，或促进CD8+细胞毒性T淋巴细胞的发育成熟。有关报道介绍，树突状细胞可以在无CD4+T细胞的辅助下活化CD8+细胞毒性T淋巴细胞。但大多情况下，树突状细胞常和CD4+、CD8+细胞聚集并相互作用[5]。传统区分树突状细胞和其它抗原提呈细胞的一个特征是，树突状细胞在试管中能与幼稚的T 淋巴细胞聚集。成熟的树突状细胞能够分泌趋化因子DC-CK和其它相似的物质，它们能选择性地吸引幼稚T 淋巴细胞。在活的有机体中，幼稚T淋巴细胞进入淋巴结皮质区经由HEV (内皮状小静脉)与一系列的树突状细胞暂时反应。有些黏附分子也有此作用，如树突状细胞上的DC-SIGN,ICAM-1,L ICAM-2,LFA-1和LFA-3，以及T 淋巴细胞上的ICAM-3,LFA-1,CD2都参与了这些反应。树突状细胞具有选择特殊的T细胞的特性，即使提呈作用是在低水平发生。在抗原提呈过程中，淋巴细胞和黏附分子被活化，细胞间的相互作用也得以稳定。 
此外抗原提呈细胞与淋巴细胞的结合也不是直接的。树突状细胞从T细胞接收信号，CD40 配基引起T细胞的活化，使CD40聚集在树突状细胞上并成熟，同时也促进细胞因子的产生，尤其是IL-12。T细胞分泌的可溶性抗原，像TRANCE, 有利于树突状细胞的生存。这样，
活化CD4+细胞上的CD40和树突状细胞上的CD40相互作用将早于树突状细胞对CD8+细胞的活化。直到现在，人们仍旧假设树突状细胞是唯一通过辅助T淋巴细胞间接影响B 细胞反应的，树突状细胞能与幼稚B细胞发生聚集现象。最近研究表明，树突状细胞能够在B细胞成熟时改变抗体的类型，影响这些细胞分泌的IgG亚型。有趣的是， 树突状细胞能够在长时间内保持抗体的活性，使其有效地被B细胞识别[6]。既然幼稚T、B淋巴细胞的初期活化是在淋巴组织的Tproliferation细胞区中进行，树突状细胞则能从再循环中选择与抗原相对应的B细胞，这种方式与上述的幼稚T淋巴细胞的选择是类似的。这样，就可以通过T、B淋巴细胞, 树突状细胞三者的相互作用直接或间接影响B细胞的反应。除了传统的经由MHC类分子提呈抗原外，一些抗原提呈细胞也表达与MHC类分子相关的蛋白质，如CD1等，它们在提呈脂类等非氨基酸类抗原方面发挥着重要的作用。通过抗原肽-MHC分子复合物与T细胞受体结合这种方式并不能充分活化T细胞，事实上，它会导致一种变应性缺损。由协同刺激分子提供的表达在抗原提呈细胞表面的其他信号也能被捕获，其中最具特征的是CD80和CD86，这种对幼稚T细胞作用的配基主要是CD28。T细胞被活化后，其第二受体便与CD80 和CD86 有很高的亲和力，这被称作CTLA-4，并把抗化信号传递给活化T细胞，以限制其过度增殖的反应。并不是所有的活化能力都能通过与CD80和CD86 间的反应说明。T细胞表面的其
它抗原提呈细胞，包括与 OX40和CD40单独反应的OX40L和CD40，也能够传递协同刺激信号。
2 AAPC的种类及构建方法
2.1磁珠AAPC
以抗CD3和抗CD28 mAb包被磁珠构建成AAPC，以抗CD3 mAb与T细胞的CD 3分子结合，模拟T细胞活化的第一信号；抗CD28 mAb与T细胞的CD28分子结合，模拟T细胞活化的第二信号，活化T细胞。
2.2 硫酸聚苯乙烯胶乳微球AAPC
采用直径5微米的硫酸聚苯乙烯胶乳微球，首先在微球上包被链酶亲和素，再交联B7-1和B7-2分子，最后加入生物素标记的小鼠MHC：抗原肽复合物(H-2Kb：OVA257—264)构建成AAPC。通过亲和素一生物素系统，使H-2Kb：OVA257-264复合物稳定结合在微球上，增加了微球表面该复合物的密度，也增加了该复合物与TCR结合的稳定性。用上述方法构建的AAPC在体外能活化特异性CTL。微球的直径与该AAPC的活化能力有关，直径4.5微
米时可有效激活CTL，而直径小于4微米时激活能力下降[7]。
2.3 脂质体AAPC
以脂质体为载体，在脂质双分子层膜上交联小鼠MHCⅡ：抗原肽复合物(I-Ad：OVA323-339)构建AAPC。每个脂质体AAPC上可连接60～200个MHC：抗原肽复合物，而每个T淋巴细胞可结合约38个脂质体分子，故有数百到数千个MHC：抗原肽复合物分子被募集到一个T淋巴细胞的表面，其密度足以引起T淋巴细胞的活化。且MHC：抗原肽复合物是连接在脂质双分子层膜上的，有利于TCR的结合与识别。研究发现[8’9]，采用此法构建的AAPC能上调特异性T淋巴细胞杂交瘤白细胞介素-2(IL-2)的表达水平。
2.4 以Drosophila细胞为基础的AAPC
该细胞与哺乳动物细胞亲缘关系较远，不表达小鼠MHC I类分子和各种共刺激分子，缺乏抗原提呈转运相关蛋白(TAP)，经基因重组表达的小鼠MHC I类分子抗原结合槽为空载，能负载胞外加入的天然或人工合成的抗原肽片段，且不产生任何细胞因子。以该细胞为基础基因重组构建表达小鼠MHC I类分子及各种共刺激分子的AAPC，通过对小鼠T淋巴细胞的
活化实验，研究各种共刺激分子在T淋巴细胞活化中的作用及T淋巴细胞活化第一信号和第二信号之间的相互关系[10]。该细胞经基因重组表达人HLAI类分子，胞外荷肽后，可采用IFN一7Elispot方法检测患者抗原特异性CTL的功能和含量[11]
2.5 以 Sf-9细胞为基础的AAPC
以昆虫细胞Sf-9为基础基因重组构建的AAPC，能稳定表达人HLA I类分子、β2M、CD54和CD80(B7-1)分子。该AAPC与正常人外周血中的DC相比，二者HLA I类分子表达量相似，但前者CD54和CD80分子表达量较高。该AAPC表达的HLA I类分子能在胞外荷肽，活化特异性的CTL[12]。用同样方法构建的AAPC，在胞外荷肽后，采用IFN-γElispot方法检测患者外周血单个核细胞中的抗原特异性CTL，该法具有成本低、高特异性和高灵敏度等优点[13]。
3 AAPC的应用
Levine等[14’15]发现该AAPC可活化正常的或HIV-1患者的CD4+T细胞。他们分离HIV-1患者外周血单个核细胞(PBMC)中的CD4+T细胞(>80％)，与抗CD3／抗CD28磁珠AAPC共育
14天，CD4+T细胞增殖37倍，且几乎100％为CD4+T细胞。他们采用此法对艾滋病患者进行过继性细胞，目前已进行了I期临床试验，结果表明：用该AAPC活化增殖的CD4+T细胞对HIV-1艾滋病患者的过继性是安全可靠的。Garlie等[16]发现抗CD3／抗CD28磁珠AAPC活化的正常T淋巴细胞IFN-了和TNF-α表达上调，对肿瘤细胞具有细胞毒作用。Shibuya等[17]发现该AAPC还能克服患者T淋巴细胞对头颈部鳞癌细胞的CD3分子的不反应性。van Rensen等[18]在脂质体上连接不同的MHCⅡ类分子：Lewis大鼠MHCⅡ类分子RTI．BL、Balb／C小鼠MHCⅡ类分子I-Ad及人HLA-DR4分子，构建成三种AAPC。研究发现，该AAPC与相应表位肽 (epitope peptide)共育时间越长，温度越高，荷肽就越多。
4 展望
综上所述抗原提呈细胞在机体免疫应答和免疫功能调节中发挥着重要的作用，其抗原提呈的能力直接影响主要效应T、B淋巴细胞的活化程度。但由于自体APC存在分离培养困难、T细胞活化增值周期长、活化条件不易控制使过继性细胞方法在临床和科研中的应用受到限制。伴随着科研人员对APC抗原体呈机制的了解和AAPC的快速发展，为临床中肿瘤或病毒感染性疾病的过继性细胞、T淋巴细胞功能的测定及抗原体呈和T淋巴细胞活化
信号的研究提供了有力的理论基础和技术支持。
5参考文献
1. Oertli D.Marti WR.Norton JA Artificial antigen-presenting cells engineered by recombinant
vaccinia viruses expressing antigen, MHC class Ⅱ, and costimulatory molecules elicit proliferationof CD4 + lymphocytes in vitro 1997(1)
2. Marti WR.Oertli D.Meko JB Induction of antigenpresenting capacity in tumor cells upon infectionwith nonreplicating recombinant vaccinia virus encoding murine MHC class Ⅱ and costimulatorymolecules 1997(1-2)
3. Wu JM.Wu B.Guarnieri F Targeting antigen-specific T cells by genetically engineered antigen presenting cells: A strategy for specific immunotherapy of autoimmune disease 2000(1-2)
4. Maus MV.Riley JL.Kwok WW HLA tetramer-based artificial antigen-presenting cells for stimulation of CD4+ T cells 2003(1)
5. Oelke M.Maus MV.Didiano D Ex vivo induction and expansion of antigen-specific cytotoxic T cells byHLA-Ig-coated artificial antigen-presenting cells 2003(5)

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