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概况,免疫应答过程中，多种免疫细胞通过直接接触或分泌某些效应分子，发生极为复杂的相互作用。细胞膜表面分子可以被抗体所识别，可以用标记的抗体对细胞进行标记和区分，表面分子又为膜抗原或者表面标记分子（surface marker），被用来区别不同类别和亚类的免疫细胞。,免疫细胞膜表面功能分子概况,1、识别受体（直接或间接）及其复合受体 TCR（CD3，CD4/8），BCR（CD79，CD19），2.Fc受体，补体受体,NK受体 3、协同刺激或抑制分子（CD28，CTLA-4）4、黏附分子（LFA-2，ICAM-1）5、功能分子（MHC，CD40L，FASL）6、细胞因子/趋化因子受体（TNFR，IL-2R）,2,白细胞分化抗原：指血细胞在分化成熟为不同谱系、各个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。白细胞分化抗原大都是跨膜的蛋白或糖蛋白，含胞膜外区、跨膜区和胞浆区；有些白细胞分化抗原是以糖基磷脂酰肌醇（GPI）链接方式，锚定在细胞膜上。少数白细胞分化抗原是碳水化合物。,白细胞分化抗原（leukocyte differentiation antigen，LDA）,白细胞分化抗原(leukocyte differentiation antigen,LDA),指血细胞在分化成熟为不同谱系。分化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。显然，白细胞分化抗原除表达在白细胞外，还表达在红系和巨核细胞/血小板谱系。白细胞分化抗原分布于非造血细胞的血管内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞、神经内分泌细胞等。,CD的概念,CD分子（cluster of differentiation）应用以单克隆抗体（McAb）鉴定为主的聚类分析方法，将来自不同实验室的单克隆抗体所识别的同一分化抗原、其编码基因及其分子表达的细胞种类均鉴定明确者，统称CD。所鉴定的同一LDA 归为同一分化群（CD），即以CD代替以往的命名。人CD编号已从1-350.可大致分为14组。CD即是位于细胞膜上一类分化抗原的总称。,CD分子Cluster of Differentiation,自1992年至今先后举行了8次国际白细胞分化抗原协作组会议（HLDA8），将来自不同实验室的单克隆抗体所识别的膜分子加以统一命名，统称为CD 抗原。至2004年12月底，CD分子流水序号排至339，其中很多包括不同的分类号。第8届HLDA于2004年12月在澳大利亚召开，新命名92个CD分子，目前已被正式命名的CD分子为339个。目前尚有些膜分子未获得CD命名，但是相信不久也会被确认。利用几种CD分子的组合通常可以对淋巴细胞进行较为准确的分类。,CD的基本结构,1膜外区结构：具有相同结构域的一类分子可组成超家族(SF)。共有IgSF、TNFSF、TNFRSF、CCP等十几种结构域。2跨膜区结构：根据singer分类法可分为型。见下图胞浆区结构：共有四种，蛋白酪氨酸激酶(PTK)结构域；蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)结构域；死亡结构域(DD)；免疫受体酪氨酸活化（抑制）基序(ITAM or ITIM),型：一次跨膜，N端在胞外。如免疫球蛋白 超家族（IgSF）。型：一次跨膜，N端在胞内。如肿瘤坏死因 子超家族(TNFSF)。型：多次跨膜(27次)，N端在胞外。如TM4SF、STRSF。型：由多个亚单位组成的跨膜通道。型：多肽链以糖基磷脂酰肌醇(GPI)连于细 胞膜的脂质双层中。如CD16、CD55、CD58分子等。型：多肽链一端以GPI连于胞浆膜，另一端 是一次或多次跨膜。,参与免疫应答过程中免疫细胞的相互识别，免疫细胞对抗原的识别，自身的活化、增殖和分化，免疫效应功能的发挥等过程；参与造血细胞的分化和造血过程的调控；参与炎症反应；参与细胞的迁移，如肿瘤细胞的转移等。,CD分子的功能,参与免疫细胞识别与相关信号转导的CD分子,与T细胞的识别有关的CD分子：CD3、CD4、CD8、CD2与CD58与B细胞的识别有关的CD分子：CD79a/CD79b、CD19、CD20,CD21、,CD3分子,CD3分子与T细胞受体（TCR）形成TCR-CD3复合体，分布于所有成熟T细胞和部分胸腺细胞表面。CD3功能是：1）稳定TCR结构2）CD3胞质段含免疫受体酪氨酸活化基序（I TAM），TCR识别并结合由MHC分子提呈的抗原肽，导致CD3的ITAM发生酪氨酸磷酸化，通过活化激酶，将识别信号转入T细胞内。CD3肽链缺失可致T细胞活化缺陷。,TCR 基本结构,ab-TCR,抗原肽,MHC,T 细胞,抗原递呈细胞（APC）,CD3 CD3分子与T细胞表面的抗原识别受体（TCR）以非共价键形成TCR-CD3复合物，在TCR信号传导过程中发挥关键作用。,CD3分子由、和5种肽链组成，其胞外结构属IgSF。、链的跨膜区氨基酸带有负电荷，与TCR或TCR链的跨膜区带正电荷的氨基酸形成盐桥，形成稳定的TCR-CD3复合体。链胞浆区较长，有免疫受体酪氨酸活化基序（imunoreceptor tyrosine-based activation motif,ITAM）结构，其中酪氨酸磷酸化后，活化有关激酶，转导TCR-CD3介导的活化信号。,CD3 complex of TCR,CD3 complex of TCR,CD4,CD4分布：CD4分子是辅助性T细胞（helper T cell，Th）的重要表面标志。某些抗原提呈细胞如B细胞、单核/巨噬细胞表面。功能：CD4是Th细胞TCR识别抗原的共受体，其胞外段与APC表面MHC II类分子结合，参与Th细胞第一活化信号的产生。CD4分子是人类免疫缺陷病毒HIV的受体。,CD4 为单链跨膜糖蛋白，胞膜外结构为IgSF成员，共有4个结构域。CD4分子的第一、二个结构域可与MHC-II类分子的非多态区结合。故又将CD4分子称为MHC类分子的受体。第一个V样结构域是HIV的受体，与HIVgp120结合。CD4分子是T细胞TCR-CD3识别抗原的辅助受体，胞外区与抗原递呈细胞（APC）表达的MHC-II类分子结合，而胞浆区与P56lck（lck为淋巴细胞激酶）结合，参与信号传导。CD4T细胞又称为 辅助性T细胞（helper T cell,Th）,CD4分子结构及其配体,CD4分子胞外段与MHCII类分子非多态样区结合-参与Th细胞第一活化信号产生。,CD4分子式单链跨膜蛋白，胞膜外区具有4个Ig样结构域，其中远膜端的2个结构域能够与MHC类分子链的2结构域结合。,p120,CD8,CD8分子是细胞毒T细胞（cytotoxic T lymphocyte,CTL）的重要标志。部分T细胞及NK细胞也可表达CD8。CD8是CTL的TCR识别抗原的共受体，其与靶细胞表面MHCI类分子结合，参与CTL第一活化信号的产生。,CD8 由、链借助二硫键连接形成异二聚体。链V样结构域与MHC类分子的非多态区结合，故又将CD8分子称为MHC类分子的受体胞浆区可与P56lck激酶结合，参与T细胞活化和增殖的信号传导。CD8分子也是T细胞识别抗原的辅助受体，可以增强抗原肽-MHC分子结合后的信号刺激。CD8T细胞又称细胞毒性T细胞(TcCTL)（cytotoxic T lymphocyte）,CD8分子结构及其配体,CD8分子的a和肽链的胞膜外区各含一个Ig样结构域，与靶细胞表面MHCI类分子非多态样区（重链的a3结构域）结合-参与CTL第一活化信号产生。,抗原肽,TCR Co-receptor-CD4 和 CD8,HLA人类白细胞抗原,CD2,CD2分子又称淋巴细胞功能相关抗原2（lymphocyte function associated antigen 2,LFA-2）或绵羊红细胞（sheep red blood cell，SRBC）受体，表达于T细胞，胸腺细胞和NK细胞等表面。人CD2的配体是CD58（LFA-3），分布广泛。,CD2,T细胞表面CD2分子与APC表面CD58结合，促进T细胞对抗原的识别功能，主要通过增强T细胞与APC或靶细胞之间黏附，以及CD2分子介导的信号转导，并直接介导T细胞激活。胞浆区可与多种蛋白酪氨酸激酶相连。人T细胞表面CD2分子与绵羊红细胞（SRBC）表面CD58类似物结合，可形成花环（E花环），被用在体外鉴定和分离T细胞。,CD58,又称LFA3，主要表达在APC或靶细胞上。与CD2分子黏附，促进T细胞识别抗原的功能。,CD79a/CD79b(Ig/Ig),CD79a又称 Ig,CD79b 又称 Ig，通过二硫键组成异源二聚体，表达于除浆细胞外不同分化阶段的B细胞表面，是B细胞特征性表面标志。胞外结构属IgSF，胞内有ITAM结构。两个Ig/Ig与BCR(SmIg)以非共价键组成BCR复合体，能稳定BCR的结构，并与抗原的识别及信号传导有关。Ig/Ig的功能与CD3相似，其胞质区含ITAM,能将BCR特异性识别抗原的信号转入B细胞内，从而提供B细胞活化所需的第一信号。,Ig/Ig与BCR复合物,CD79a/CD79b通过非共价键与mIg相连，其胞质段ITAM能将BCR识别抗原的信号转入B细胞内。,p92,与T细胞识别、粘附和活化有关CD 分子的结构,CD2,Immunoreceptor tyrosine-based activation motif,与B细胞识别、活化、粘附有关的CD分子,CD19单肽链，分布同上。是B细胞的重要标记。CD19是CD19/CD21/CD81信号复合物中的一个成分，可与多种激酶结合，促进B细胞激活。CD21 又称CR2和EB病毒受体，表达于成熟的B细胞、滤泡树突状细胞，以及咽部和宫颈上皮细胞，是 B细胞的重要标记。CD21是EBV的受体，故B细胞是EBV易感染的靶细胞，CD21与EBV结合后可导致B细胞的转化和增殖。这可能是EBV引起传染性单个核细胞增多症的机制 CD81分布于多种血细胞（中性粒细胞、血小板和红细胞除外）表面，是丙型肝炎病毒HCV受体。,CD19/CD21/CD81,CD19/CD21/CD81,复合物是B细胞活化的共受体，可启动B细胞跨膜信号转导，促进B细胞活化。该复合物可调节BCR活化的阈值，其中CD21通过与补体C3d片段结合而介导CD19与BCR 交联，从而促进B细胞活化，在B细胞初次应答中发挥作用。,CD19/CD21/CD81信号复合物,（1）B细胞的重要标记（2）稳定BCR与抗原的结合及增强B细胞对抗原的应答（3）促进B细胞的增殖，参与记忆B细胞的生成（4）C3d/EB病毒受体,（1）B细胞的重要标记；（2）可与多种激酶结合，促进B细胞活化,B细胞辅助受体，HCV受体,B细胞,p92,二、参与提供免疫细胞活化共刺激信号的CD分子,此类分子主要包括CD28和CD152(CTLA-4，细胞毒性T细胞活化抗原4),CD80和CD86，ICOS、CD40和CD154，CD45、CD25、CD20，CD22等。,参与提供免疫细胞活化共刺激信号的CD分子,CD28与CD80/CD86（B7-1/B7-2）CD152（CTLA-4，cytotoxic Tlymphocyte antigen 4）ICOS（Inducible co-stumulator,诱导共刺激分子）CD40与CD40L（CD154）,向Th细胞提供共刺激/共抑制信号的CD分子,Th细胞与APC表面多种CD分子间相互作用提供Th细胞共刺激/共抑制信号,p100,是由二硫键相连的同源二聚体，其胞浆区可与多种信号分子相连。分布：CD4+T细胞、50%CD8+T细胞、浆细胞和部分活化的B细胞。CD28的配体是 B7(B7-1 or CD80)B7主要分布于B细胞和APC细胞表面CD28/B7提供T细胞活化所必须的协同刺激信号（即第二活化信号），是一组重要协同刺激分子,CD28,CTLA4：CD152,与CD28有一定的同源性，对T 细胞的活化有负调节作用。,功能 CD28与CD80或CD86结合后产生协同刺激信号（co-stimulatory signal），使T细胞活化 CD152（CTLA-4）与CD80或CD86结合后产生抑制信号，阻止T细胞的活化。CD152主要表达在活化的T细胞表面而静止的T细胞不表达。，CD28与相应配基结合可诱导CD152表达。其配基是B7-1，B7-2.CD152与B7-1/B7-2结合可抑制活化的T细胞增殖，对T细胞介导的免疫应答起负调节作用。,CD28 knockout小鼠的T细胞发育正常,但细胞因子产生缺陷,体液免疫缺陷。CD152 knockout 小鼠出现细胞因子分泌增加和增强的淋巴细胞增殖,淋巴器官大5-10倍,早期死于心衰,心脏组织有大量T细胞浸润。CD80 knockout 小鼠无免疫缺陷。CD86 knockout 小鼠抗体产生水平下降。,诱导共刺激分子（ICOS）,ICOS属于CD28家族，仅诱导性表达于活化的T细胞（主要是Th2细胞）表面。人ICOS配体是B7-H2，组成性表达于单核细胞和某些B细胞表面。初始T细胞主要依赖于CD28提供共刺激信号，ICOS则在CD28之后起作用，调节活化的T细胞产生IL-4/IL-5、IL-10等。不促进IL-2分泌。ICOS通过诱导IL-10产生，参与诱导B细胞分化为记忆细胞和浆细胞。,CD80/CD86 即B7-1/B7-2，活化T、B细胞和单核细胞表达均高CD80/86的配体分别为CD28/CTLA-4。通过其胞膜外区V样结构与CD28结合，为T细胞TCR/CD3活化提供重要的协同刺激信号（活化信号）；与CTLA-4结合，则参与T细胞负调节（抑制信号）CD40分布在抗原提呈细胞(B、DC、M)、上皮细胞、内皮细胞等与T细胞表面的CD40L结合提供B细胞再次应答的第二活化信号,与T细胞表面的CD40L结合提供B细胞再次应答的第二活化信号.,TNF家族成员，主要表达在活化的CD4+T细胞、部分CD8+T细胞和T细胞,配体：CD40,功能,（2）是淋巴结生发中心形成的重要条件,（1）是B细胞进行免疫应答的重要的白细胞分化抗原,CD40L：CD154,与T细胞识别黏附和活化过程有关的CD分子,与B细胞识别、黏附、活化有关的CD分子,参与免疫效应的CD分子,构成免疫球蛋白Fc受体（IgFc-R）的CD分子：CD64，CD32，CD16，CD89，FcRI,CD23 细胞凋亡相关的CD分子（Fas）与CD178（FasL）,构成Fc受体的CD分子结构,CD3,免疫球蛋白Fc段受体,FcRI,CD64 FcRI，表达于单核-巨噬细胞及树突状细胞。是高亲和力IgGFc受体。介导ADCC、IC清除、调理吞噬和促进吞噬细胞分泌IL-1、IL-6和TNF-等介质。CD32 FcRII，分布广泛，为是低亲和力IgGFc受体。介导中性粒细胞和单核巨噬细胞的吞噬作用和氧化性爆发。FcRII-B介导免疫抑制。,CD16 FcRIII，为是低亲和力IgGFc受体，主要结合IgG1、IgG3。促吞噬和ADCC作用。CD89 是FcR，分布于外周血或黏膜组织中的绝大部分吞噬细胞，某些T、B细胞。介导吞噬细胞的吞噬、超氧产生、释放炎症介质以及发挥ADCC。FcRI 是IgE高亲和力受体，介导I型超敏反应,CD23 FcRII，可形成sCD23，表达于B细胞和单核细胞，是IgE低亲和力受体。膜CD23结合IgE或IgE复合物后，可降低B细胞的IgE合成；而sCD23与B细胞CD21结合可促进IgE合成。,细胞凋亡相关的CD分子 Fas与FasL（CD178）,（1）CD95（Fas）：属TNF-SF成员。Fas分子胞内区含6070个aa的保守序列，与死亡有关，称为死亡结构域（Death Domain，DD）。Fas是死亡受体。（2）CD178（FasL）：属TNF-SF成员。主要分布于活化的T细胞表面。与Fas结合，诱导Fas阳性细胞凋亡。,免疫球蛋白超家族（IgSF）细胞因子和趋化因子受体超家族（如肿瘤坏死因子受体超家族TNFRSF）等。C型凝集素超家族整合素超家族,免疫细胞膜分子家族和超家族（Families and superfamilies of LDA）,细胞因子受体家族,第二节 黏附分子(adhension molecules,AM),概念 细胞粘附分子（cell-adhesion molecule，CAM）:由细胞产生的、介导细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间相互接触、识别、结合、激活和移行等分子的统称。黏附分子以受体-配体结合的形式发挥作用，参与细胞的识别、活化和信号转导、增殖和分化、伸展与移动。根据结构特点分为：整合素家族、选择素家族、免疫球蛋白超家族、钙粘蛋白家族和未归类的黏附分子,AM与CD均是细胞膜分子 CD 是从抗原角度采用的概念，范围广 AM 是功能上的概念根据结构特点 AM分类 整合素家族 选择素家族 免疫球蛋白超家族 钙粘素家族 黏蛋白样血管地址素 未归类的黏附分子,趋化与粘附,细胞间黏附分子,参与细胞与细胞,或细胞与基质间相互结合和相互作用的膜分子。大部分粘附分子已被命名为CD分子 行使功能：如免疫细胞的协同刺激(costimulation)作用,炎症过程粒细胞和血管内皮细胞的相互作用。黏附分子分为整合素，选择素，钙粘蛋白和IgSF黏附分子,粘附分子 Adhesion molecule,黏附分子的命名,以功能命名：如细胞间黏附分子(ICAM),血管细胞黏附分子（VCAM），TCR，LFA-1等。以CD命名：统称为CD抗原/分子。,五个家族：1.整合素家族 2.免疫球蛋白超家族 3.选择素家族 4.钙粘素家族 5.粘蛋白样家族,主要介导细胞与细胞外基质的黏附，使细胞得以附着形成整体而得名。结构：、两条链经非共价键连接的异二聚体,整合素家族,基本结构:整合素是膜结合型的大分子糖蛋白，由和两个亚单位（链和链）经非共价键连接组成。,组成：至少14种亚单位和8种亚单位 以亚单位可将整合素家族分为8个组（1-8组）1组（VLA组）介导细胞与细胞外基质(ECM)间黏附 2组(白细胞黏附受体组）淋巴细胞*LFA-1-ICAM123*内皮C 3组（血小板糖蛋白组）,分布：广泛 一种整合素可分布于多种细胞，一种细胞可有多种整合素表达。常有细胞类型特异性，如2、3组。,整合素家族Integrin family,是由、链通过非共价键连接而成的异二聚体的跨膜糖蛋白。,细胞粘附素（血小板糖蛋白组，3组）,极迟活化分子（VLA组，1组）,白细胞整合素（LFA-1组，2组）,参与血小板的粘附与凝集,CR3,CR4,选择素家族,组成：P72表7-4 L 选择素(CD62L)-白细胞 P 选择素(CD62P)-血小板,巨核细胞 E 选择素(CD62E)-血管内皮细胞,选择素(selectin)是一组表达于内皮细胞、白细胞和血小板表面的粘附分子。,结构：胞外区三种结构域 C型凝集素结构域（CL）-配体表皮生长因子样结构域（EGF）补体调节蛋白结构域（CCP）,配体：识别寡糖基团 白细胞、血管内皮细胞等表达 功能：介导白细胞与内皮细胞结合 参与炎症 淋巴细胞归巢和再循环 如：淋巴细胞*L-选择素-地址素*高内皮细胞,免疫球蛋白超家族（IgSF）,具有1个或多个IgV样或C样结构域介导细胞间黏附和信号转导，参与免疫应答、炎症等 如 CD4-MHC CD8-MHC CD28-B7 ICAM（细胞间粘附分子）-LFA-1,粘附分子的功能,一、参与免疫细胞间相互作用1.T细胞。CD28/CD80、LFA-1/ICAM-1、LFA-2/LFA-3等增强TCR与抗原肽-MHC复合物结合的亲和力；2.B细胞。CD40/CD40L、LFA-1/ICAM-1、LFA-2/LFA-3等协同刺激分子与活化的T细胞结合从而获得B细胞第二活化信号；3.CTL。杀伤靶细胞时，粘附分子的相互作用导致效靶细胞紧密接触。,p116,p129,二、参与炎症反应,粘附分子介导中性粒细胞从血管移行到炎症部位的过程,p73,内皮细胞,血流,三、参与淋巴细胞归巢和再循环 淋巴细胞可经淋巴管、胸导管进入血液，并在血液、淋巴液、淋巴器官或组织间进行反复循环，此过程称为淋巴细胞再循环。淋巴细胞归巢受体（lymphocyte homing receptor,LHR）和淋巴结中的HEV表达相应的配体血管地址素（vascular addressin）的相互作用介导了淋巴细胞再循环过程。,第三节 粘附分子的临床意义,一、粘附分子与遗传病 白细胞粘附缺陷症（leukocyte adhesion deficiency,LAD）是一种常染色体隐性遗传病，其临床表现为反复发作的严重感染。LAD分为LAD-I和LAD-II，LAD-I的发病机制是CD18基因缺陷导致白细胞LFA-1（CD11a/CD18）表达异常；而LAD-II型的发病机制是由于岩藻糖代谢障碍导致白细胞sLex 合成缺陷。,二、粘附分子与炎症 在类风湿性关节炎的急性发作期，淋巴细胞、单核细胞表面的CD2、LFA-1、CD44等表达增加，与血管内皮细胞表面的相应配体结合，增强炎症细胞的组织浸润，加重局部病变和器官功能损害。病毒性肝炎和酒精性肝炎时，肝细胞ICAM-1表达增加；病毒性脑炎的脑血管内皮细胞亦可见ICAM-1分子表达增加。,三、粘附分子与肿瘤 粘附分子表达异常与肿瘤的浸润与转移有关。如大肠癌、乳腺癌等肿瘤细胞表面E-钙粘素分子表达明显减少或缺失，细胞间附着减弱，肿瘤细胞与其它细胞脱离，导致肿瘤细胞浸润及转移。据此，可通过上调ICAM-1等黏附分子的表达限制肿瘤细胞的浸润和转移。粘附分子可用于辅助判断肿瘤的分期和预后。如分化良好的上皮性肿瘤细胞E-钙粘素表达正常；中等分化肿瘤细胞E-钙粘素表达降低；低分化肿瘤细胞E-钙粘素几乎不表达。,四、粘附分子与移植排斥反应 粘附分子介导免疫细胞向移植部位的迁移，作为协同刺激分子激活T细胞，诱导效应T细胞与移植物靶细胞的粘附和杀伤。因此，抗LFA-1、ICAM-1等的单克隆抗体（mAb）可阻断免疫细胞间的相互作用，降低免疫细胞的活化水平，延长移植物的存活。可溶性粘附分子（sICAM-1,sVCAM-1等）水平升高可作为移植排斥的先兆指标。,黏附分子与临床,黏附分子与免疫缺陷病黏附分子与自身免疫病黏附分子与移植排斥黏附分子与肿瘤,
