Antigenpresenterande cell - Antigen-presenting cell

Antigenpresentation stimulerar omogna T -celler att antingen bli mogna "cytotoxiska" CD8+ -celler eller mogna "hjälpar" CD4+ -celler.

En antigenpresenterande cell ( APC ) eller tillbehörscell är en cell som visar antigen bunden av stora histokompatibilitetskomplex (MHC) proteiner på dess yta; denna process är känd som antigenpresentation . T -celler kan känna igen dessa komplex med hjälp av deras T -cellreceptorer (TCR). APC behandlar antigener och presenterar dem för T-celler.

Nästan alla celltyper kan presentera antigener på något sätt. De finns i en mängd olika vävnadstyper. Professionella antigenpresenterande celler, inklusive makrofager , B-celler och dendritiska celler , presenterar främmande antigener för T-hjälpar , medan virusinfekterade celler (eller cancerceller) kan presentera antigener som har sitt ursprung inuti cellen för cytotoxiska T-celler . Förutom MHC -familjen av proteiner bygger antigenpresentation på andra specialiserade signalmolekyler på ytorna på både APC och T -celler.

Antigenpresenterande celler är avgörande för ett effektivt adaptivt immunsvar , eftersom både cytotoxiska och hjälpar-T-celler fungerar beroende på APC. Antigenpresentation möjliggör specificitet av adaptiv immunitet och kan bidra till immunsvar mot både intracellulära och extracellulära patogener. Det är också involverat i försvar mot tumörer. Vissa cancerterapier involverar skapandet av artificiella APC att prima det adaptiva immunsystemet att rikta maligna celler.

Typer och funktioner

Antigenpresenterande celler delas in i två kategorier: professionella och icke-professionella. De som uttrycker MHC klass II-molekyler tillsammans med ko-stimulatoriska molekyler och mönsterigenkänningsreceptorer kallas ofta professionella antigenpresenterande celler . De icke-professionella APC: erna uttrycker MHC klass I-molekyler.

T -celler måste aktiveras innan de kan dela sig och utföra sin funktion. Detta uppnås genom att interagera med en professionell APC som presenterar ett antigen som känns igen av deras T -cellreceptor. APC som är involverad i aktivering av T -celler är vanligtvis en dendritisk cell. T -celler kan inte känna igen (och kan därför inte svara på) "fria" eller lösliga antigener. De kan bara känna igen och svara på antigen som har bearbetats och presenterats av celler via bärarmolekyler som MHC -molekyler. Hjälp -T -celler kan känna igen exogent antigen som presenteras på MHC klass II; cytotoxiska T -celler kan känna igen endogent antigen som presenteras på MHC klass I. De flesta celler i kroppen kan presentera antigen för CD8+ cytotoxiska T -celler via MHC klass I; termen "antigenpresenterande cell" används emellertid ofta specifikt för att beskriva professionella APC. Sådana celler uttrycker MHC klass I och MHC klass II molekyler och kan stimulera CD4+ hjälpar T -celler samt cytotoxiska T -celler.

APC: er kan också presentera främmande och självlipider till T -celler och NK -celler genom att använda CD1 -familjen av proteiner, som strukturellt liknar MHC klass I -familjen.

Professionella APC: er

Professionella APC: er specialiserar sig på att presentera antigener för T -celler. De är mycket effektiva för att internalisera antigener, antingen genom fagocytos (t.ex. makrofager) eller genom receptormedierad endocytos (B-celler), bearbeta antigenet till peptidfragment och sedan visa dessa peptider (bundna till en klass II MHC-molekyl) på deras membran . T-cellen känner igen och interagerar med MHC-molekylkomplexet av antigenklass II på membranet i den antigenpresenterande cellen. En ytterligare samstimulerande signal produceras sedan av den antigenpresenterande cellen, vilket leder till aktivering av T-cellen. Uttrycket av samstimulerande molekyler och MHC klass II definierar egenskaper hos professionella APC. Alla professionella APC: er uttrycker också MHC klass I -molekyler.

Huvudtyperna av professionella antigenpresenterande celler är dendritiska celler, makrofager och B-celler.

Dendritiska celler (DC)

Dendritiska celler har det bredaste utbudet av antigenpresentation och är nödvändiga för aktivering av naiva T -celler. DC presenterar antigen för både hjälpar och cytotoxiska T -celler. De kan också utföra korspresentation , en process genom vilken de presenterar exogent antigen på MHC klass I-molekyler till cytotoxiska T-celler. Korspresentation möjliggör aktivering av dessa T-celler. Dendritiska celler spelar också en roll i perifer tolerans , vilket bidrar till att förebygga autoimmun sjukdom .

Innan de stöter på främmande antigen uttrycker dendritiska celler mycket låga nivåer av MHC klass II och samstimulerande molekyler på deras cellyta. Dessa omogna dendritiska celler är ineffektiva för att presentera antigen mot T -hjälparceller. När en dendritisk cells mönsterigenkänningsreceptorer känner igen ett patogenassocierat molekylmönster fagocyteras antigen och den dendritiska cellen aktiveras, vilket uppreglerar uttrycket av MHC klass II-molekyler. Det uppreglerar också flera samstimulerande molekyler som krävs för T-cellaktivering, inklusive CD40 och B7. Den senare kan interagera med CD28 på ytan av en CD4+ T -cell. Den dendritiska cellen är sedan en fullt mogen professionell APC. Den rör sig från vävnaden till lymfkörtlarna, där den möter och aktiverar T -celler.

Makrofager

Makrofager kan stimuleras av T -cellutsöndring av interferon . Efter denna aktivering kan makrofager uttrycka MHC klass II och samstimulerande molekyler, inklusive B7-komplexet och kan presentera fagocytoserade peptidfragment till hjälp-T-celler. Aktivering kan hjälpa patogeninfekterade makrofager att rensa infektionen. De kommer från en monocyt , typ av vita blodkroppar , de kommer att cirkulera blodet och komma in på drabbade platser och skilja sig från monocyter till makrofager. På den drabbade platsen omger makrofagen infektionsstället eller vävnadsskada med dess membran i en mekanism som kallas fagocytos .

B -celler

B -celler kan internalisera antigen som binder till deras B -cellreceptor och presentera det för hjälp -T -celler. Till skillnad från T -celler kan B -celler känna igen lösligt antigen för vilket deras B -cellreceptor är specifik. De kan sedan bearbeta antigenet och presentera peptider med användning av MHC klass II -molekyler. När en T -hjälparcell med en TCR specifik för den peptiden binder, binder B -cellmarkören CD40 till CD40L på T -cellytan. När den aktiveras av en T -cell kan en B -cell genomgå antikroppsisotypbyte, affinitetsmognad, samt bildning av minnesceller.

Icke-professionella APC

Icke-professionella antigenpresenterande celler inkluderar alla kärnbildade celltyper i kroppen. De använder en MHC klass I-molekyl kopplad till beta-2 mikroglobulin för att visa endogena peptider på cellmembranet. Dessa peptider har sitt ursprung i själva cellen, i motsats till det exogena antigenet som visas av professionella APC: er med användning av MHC klass II -molekyler. Cytotoxiska T -celler kan interagera med endogent antigen som presenteras med användning av en MHC klass I -molekyl. Icke-professionella APC uttrycker vanligtvis inte MHC klass II-molekyler. Det har dock observerats att antigenpresentation till CD4+ -celler via MHC klass II inte är begränsad till de klassiskt professionella APC: erna. Andra leukocyter, inklusive granulocyter såsom mastceller och neutrofiler, kan induceras att göra det, liksom endotel- och epitelceller under vissa omständigheter. Trots det finns det få bevis på att dessa atypiska APC: er kan aktivera naiva CD4+ T -celler.

Interaktion med T -celler

Efter att dendritiska celler har fagocytoserade patogener migrerar de vanligtvis till det stora nätverket av lymfkärl och transporteras av lymfflöde till de dränerande lymfkörtlarna . Varje lymfkörtel är en insamlingspunkt där APC: er kan interagera med T -celler. Under migrationen genomgår DC: er en mognadsprocess: de förlorar större delen av sin förmåga att ytterligare uppsluka patogener och de mognar genom att ändra ytuttryck av MHC och ko-stimulerande molekyler, samt ökad produktion av cytokiner. Det internaliserade antigenet spjälkas till mindre peptider innehållande epitoper , som sedan presenteras för T -celler av MHC.

B -celler finns i lymfkörteln. När deras B -cellreceptor binder till ett antigen kan de interagera med aktiverade hjälpar -T -celler, såsom beskrivits ovan.

En dendritisk cell som interagerar med en redan aktiverad hjälpar-T-cell kan bli licensierad. Detta sker genom interaktionen mellan samstimulerande molekyler inklusive B7 och CD40 på den dendritiska cellen, med CD28- och CD40-ligand på T-cellen. Endast licensierade dendritiska celler kan aktivera cytotoxiska T -celler. T -celllicensiering av dendritiska celler är nyckeln till aktivering av cytotoxiska T -celler för många patogener, även om i vilken utsträckning T -cellhjälp behövs kan variera.

I MHC klass I och klass II molekyler kan endast vissa epitoper av en internaliserad peptid presenteras. Dessa epitoper kallas immunodominanta.

Inom cancerterapi

APC har naturligtvis en roll i att bekämpa tumörer, genom stimulering av B- och cytotoxiska T-celler för att producera antikroppar mot tumörrelaterat antigen och döda maligna celler. Dendritiska celler, som presenterar tumörspecifikt antigen för T-celler, är nyckeln till denna process. Cancerterapier har inkluderat behandling av patienten med ökat antal dendritiska celler eller cancerspecifika T-celler. Nyare terapier har dock vänt sig till genetiskt manipulerade artificiella antigenpresenterande celler som är utformade för att stimulera immunsystemet för att attackera maligna celler. Vissa artificiella APC: er härrör från mänskliga celler; andra är acellulära, innehållande MHC-proteiner, samstimulerande molekyler och de nödvändiga peptiderna.

APC -aktivatorn IMP321 testas i kliniska prövningar för att påskynda immunreaktionen för att eliminera metastatisk bröstcancer eller melanom.

Referenser

Vidare läsning

  • Kindt TJ, Goldsby RA | title = Kuby immunologi | upplaga = sjätte upplagan | utgivare = WH Freeman | datum = 2007}}

externa länkar