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树突细胞和共刺激信号

 香草花园图书馆 2020-06-09

树突细胞,因为长着一身手指状的突起而得名,看起来张牙舞爪,你不妨想象一下海星的形状,或者夸张一点,想想章鱼的样子。树突细胞就很神似。

童年的树突细胞住在组织和淋巴结中,日子过得很安静,最大爱好就是吃和喝,这个时候的它叫做不成熟树突细胞,吃吃喝喝是它的日常工作。

它吃啥喝啥?主要有三样东西。

它经常喜欢把体内细胞的膜啃一小块下来,嚼嚼咽下去,英文叫做nibbling(轻咬)。它还会时不时张嘴喝一口周围的组织液,叫做内饮过程(macropinocytosis)。当然它也可以把细胞残渣和病菌等等吃下去,就是我们已经熟知的吞噬功能(phagocytosis)。

和巨噬细胞不同,它吃这些东西不是因为嗜杀成性,而是为了在周围环境中取样分析。树突细胞是一个冷静的情报工作者。它从吃喝的东西里面寻找有用的情报 - 多肽信息。

它吃喝进来的蛋白会被降解,被分捡,形成的多肽会和MHC I和II结合,运到膜上展示起来。

在没有外敌入侵的正常情况下,树突细胞驻扎在组织和淋巴器官,并通过血液和淋巴液在两者之间迁移。有数据表明,淋巴器官中的树突细胞能给T细胞B细胞加油充血,延长它们的寿命。

一旦外敌入侵,情况就发生本质改变,这时候,各种非特异免疫细胞开始释放细胞因子,树突细胞自身也携带模式识别受体,可以识别病菌。在病菌和细胞因子的双重考验下,小树突细胞终于长大,变成了成熟的树突细胞

成熟的树突细胞一改馋嘴的嗜好,不吃了,却变成了一个专业的抗原呈递细胞。标志就是在它的表面出现了在免疫学里大名鼎鼎的“共刺激分子”。

原来,树突细胞和T细胞之间的亲密接触需要上下其手双重刺激,才能达到高潮,完成抗原呈递。两个刺激少一个都不行。这是免疫系统的一个关键的“二”。

这两个刺激分别如下。

刺激一:树突细胞的多肽抗原/MHC复合物和T细胞受体TCR的结合。T细胞受体由两个蛋白组成,在CD4 T细胞上是CD3和CD4,在CD8 T细胞上是CD3和CD8。这其中,CD3蛋白结合多肽抗原部分,CD4和CD8分别结合MHC II和MHC I。

刺激二:树突细胞表面的共刺激分子和其T细胞表面的共刺激受体的结合。树突细胞表面的共刺激分子主要有两个,CD80和CD86,它们都结合T细胞表面的CD28分子。

说到CD28,必须提起临床实验史上的一次大“惨案”,当年一个叫做TeGenero的公司研发出来一个可以激活CD28的抗体,在一期临床健康人身上使用时,造成严重细胞因子风暴,这一事件对后来的临床实验安全性的设计和审核产生了巨大的影响。这就是在全身激活免疫共刺激信号的风险。

为什么设立双重刺激这个标准?主要是为了防止自身免疫。体内自身抗原无数,后面会提到,可以和自身抗原结合的T细胞会被无情地清洗掉,即使如此,也难保没有漏网的。这些T细胞如果碰上自身抗原被激活,导致自身免疫疾病怎么办?共刺激的存在有效地避免了这个危险。共刺激分子只有在模式识别受体被激活以后才能表达,而只有病菌和受损细胞才能激活模式识别受体。自身抗原不会激活模式识别受体,因而无法激活共刺激分子表达,也无法激活T细胞,有效防止了自身免疫疾病。

由于T细胞是拿着枪的兵,身体给它的激活提高了门槛,仅仅认识抗原还不够,还必须证明体内有异源物质(病菌或者受损细胞)存在。

不仅如此,体内更进一步要求,这两个刺激信号必须来自于同一个树突细胞。T细胞不可以玩猫腻,从一个树突细胞得到信号一,再跑到别的地方从另一个树突细胞得到信号二。这样做的目的仍然是严防自身免疫。如果没有这个要求,一个识别了自身抗原的T细胞可以通过旅行到体内有感染的局部得到共刺激信号被激活,从而产生自身免疫反应。

对于不幸在没有共刺激分子存在时认识了某个抗原的T细胞,它会立即被缴械,变成退伍军人,不再有任何战斗力,这个过程叫做“失能”(anergy)。这是体内除了最初的大清洗以外,继续清除有自身免疫可能的T细胞的一个重要机制。

关于共刺激,还有一个有意思的故事。

想当年,疫苗刚刚兴起,大家一窝蜂开始生产,然后发现了一个奇怪的现象,同样的疫苗不同厂家生产出来的效果硬是不一样。基于当时对免疫和微生物的理解,大家一致认为,肯定是因为不够干净,污染了。于是一起开始清洁工作,但是结果却让人大跌眼镜,去污的结果是疫苗效果不增反降,似乎越清洁,疫苗越不配合。

后来大家发现了免疫学里的“肮脏小秘密” - 免疫佐剂(adjuvant)。疫苗必须在合适的佐剂存在下才能发挥最大效果。把佐剂清除了,疫苗就没作用了。

很长的一段时间内,大家对佐剂是只知其然,不知其所以然。

直到上个世纪八十年代,模式识别受体被发现,佐剂的机理才真相大白。和病菌一样,佐剂可以和模式识别受体结合并把它们激活。

所以佐剂制造了一个体内存在病菌的假象,欺骗了免疫系统。佐剂导致的模式识别受体的激活提供了抗原呈递必须的第二个信号 —— 共刺激信号。

有了佐剂,疫苗才满足了抗原呈递的必须条件:疫苗提供抗原,佐剂提供共刺激信号。两者共同激活T细胞。

言归正传,再回到抗原呈递。成熟的树突细胞在细胞因子的刺激下,满载抗原从组织开始顺着淋巴管进入附近的引流淋巴结,在那里,它伸展无数手指,同时和多个T细胞亲密接触。如果某个T细胞碰巧具有可以结合某抗原的受体,并同时有共刺激信号存在,这个T细胞就被唤醒,开始快速增殖。

抗原千变万化,因此要求T细胞受体具有极高的多样性,这是特异免疫系统的精髓。到这里,我们有必要了解一下这种近乎天文数字的多样性是如何形成的,那就请看下一章,特异免疫系统的多样性机理。

来源:暮色仍苍茫 2020-06-02

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