第七章白細(xì)胞分化抗原和黏附分子

1、第七章 白細(xì)胞分化抗原和黏附分子免疫應(yīng)答過程有賴于免疫系統(tǒng)中細(xì)胞間的相互作用， 包括細(xì)胞間直接接觸以及通過分泌細(xì)胞因子或其他生物活性分子介導(dǎo)的作用。 表達(dá)于細(xì)胞表面的功能分子是免疫細(xì)胞相互識別和作用的重要分子基礎(chǔ)， 包括細(xì)胞表面的多種抗原、 受體和黏附分子等。有些細(xì)胞表面功能分子也稱為細(xì)胞表面標(biāo)記。第一節(jié) 人白細(xì)胞分化抗原一、人白細(xì)胞分化抗原的概念（一）人白細(xì)胞分化抗原的概念人 白 細(xì) 胞 分 化 抗 原 （ human leukocyte differentiation antigen,HLDA） 主要是指造血干細(xì)胞在分化為不同譜系（ lineage） 、各個(gè)細(xì)胞譜系分化不同階段， 以及成熟

2、細(xì)胞活化過程中， 表達(dá)的 細(xì)胞表面分子。 由于 20 世紀(jì) 80 年代初白細(xì)胞分化抗原研究興起 時(shí)，主要是研究淋巴細(xì)胞和髓樣細(xì)胞等白細(xì)胞的表面分子， “白 細(xì)胞分化抗原” 因此而得名。 實(shí)際上白細(xì)胞分化抗原除表達(dá)在白 細(xì)胞外，還廣泛分布于多種細(xì)胞如紅細(xì)胞、血小板、血管內(nèi)皮細(xì) 胞、成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞、神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞等。白細(xì)胞分化抗 原大都是跨膜的糖蛋白，含胞膜外區(qū)、跨膜區(qū)和胞質(zhì)區(qū)；有些白 細(xì)胞分化抗原是以糖基磷脂酰肌醇連接方式，錨定在細(xì)胞膜上； 少數(shù)白細(xì)胞分化抗原是碳水化合物。人白細(xì)胞分化抗原根據(jù)其胞膜外區(qū)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 可分為不同的家族或超家族。 常見的有免疫球蛋白超家族、 細(xì)胞因子受體家族、C

3、 型凝集素超家族、整合素家族、選擇素家族、腫瘤壞死因子超家族和腫瘤壞死因子受體超家族等。（二）分化群的概念1975 年創(chuàng)立的 B 淋巴細(xì)胞雜交瘤和單克隆抗體技術(shù)，極大地推動(dòng)了白細(xì)胞分化抗原的研究。 國際專門命名機(jī)構(gòu)以單克隆抗體鑒定為主的方法， 將來自不同實(shí)驗(yàn)室的單克隆抗體所識別的同一種分化抗原歸為同一個(gè)分化群（ cluster of differentiation,CD ） 。在許多情況下，單克隆抗體及其識別的相應(yīng)抗原都用同一個(gè)CD編號，在閱讀教科書和文獻(xiàn)時(shí)需區(qū)分所指的CD編號是表示細(xì)胞膜表面分子， 還是針對此分子相應(yīng)的單克隆抗體。 經(jīng)過九屆國際人類白細(xì)胞分化抗原專題討論會的命名，目前人CD

4、的編號已命名至CD363,可大致劃分為14個(gè)組，有關(guān)CD分子的主要特征見本書網(wǎng)絡(luò)增值服務(wù)。二 人白細(xì)胞分化抗原的功能人白細(xì)胞分化抗原按其執(zhí)行的功能， 主要分為受體、 共刺激（或抑制） 分子以及黏附分子等， 其中受體包括特異性識別抗原的受體及其共受體、模式識別受體、細(xì)胞因子受體、補(bǔ)體受體、NK細(xì)胞受體以及IgFc段受體等。有關(guān)T細(xì)胞受體TCR B細(xì)胞受體 BCR、 NK 細(xì)胞受體、模式識別受體、補(bǔ)體受體和細(xì)胞因子受體等內(nèi)容在本書相關(guān)章節(jié)中作重點(diǎn)介紹。第二節(jié) 黏附分子細(xì)胞黏附分子(cell adhesion molecule,CAM)是介導(dǎo)細(xì)胞間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間相互結(jié)合的分子。黏附分子以受體-

5、配體結(jié)合的形式發(fā)揮作用，使細(xì)胞與細(xì)胞間或細(xì)胞與基質(zhì)間發(fā)生黏附，參與細(xì)胞的識別，細(xì)胞的活化和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，細(xì)胞的增殖與分化，細(xì)胞的伸展與移動(dòng)，是免疫應(yīng)答、炎癥發(fā)生、凝血、腫瘤轉(zhuǎn)移以及創(chuàng)傷愈合等一系列重要生理和病理過程的分子基礎(chǔ)。黏附分子屬于白細(xì)胞分化抗原，而且大部分黏附分子已有CD編號，但也有部分黏附分子尚無 CD編號。黏附分子根據(jù)其結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)可分為免疫球蛋白超家族、整合素家族、選擇素家族、概念蛋白家族等。一、免疫球蛋白超家族具有免疫球蛋白 V 區(qū)樣或C 區(qū)樣結(jié)構(gòu)域的分子歸為免疫球蛋白超家族 immunoglobulin superfamily,IgSF。IgSF成員在免疫細(xì)胞 膜分子中最為龐大，不

6、僅種類繁多、分布廣泛，功能也十分多樣和重要，主要參與淋巴細(xì)胞的抗原識別，免疫細(xì)胞間相互作用，并參與細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。IgSF黏附分子分布和功能在本書相應(yīng)章節(jié)中有詳細(xì)介紹。此處以APC與T細(xì)胞相互作用為例，對屬于IgSF的黏附分子CD4 CD28、 CTLA-4(CD152)、 CD80(B7-1)、 CD86(B7-2)、 ICOS(CD278、) ICOSL(CD275) 、 ICAM-1(CD54) 、PD-1(CD279)、PD-L1/PD-L2(CD274/CD273的表達(dá)和相互識別分子作一簡要的介 紹。二、整合素家族整合素家族（ integrin family ）是因該類黏附分子主要介

7、導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的黏附， 使細(xì)胞得以附著而形成整體（ integration ）而得名。（一）整合素分子的基本結(jié)構(gòu)整合素家族的成員都是有a、B兩條鏈（或稱亞單位）經(jīng)非 共價(jià)鍵連接組成的異源二聚體。a、B鏈共同組成識別配體的結(jié)合點(diǎn)。（二）整合素家族的組成整合素家族中至少有18種a亞單位和8種B亞單位，以B 亞單位的不同將整合素家族分為8個(gè)組（B 1組B 8組）。同一個(gè)組中，B鏈均相同，a鏈不同。大部分a鏈結(jié)合一種B鏈，有 的a鏈可分別結(jié)合兩種或兩種以上的B鏈。 已知a鏈和B鏈之間 有 24 種組合形式。（三）整合素分子的分布整合素分子在體內(nèi)分布十分廣泛， 一種整合素可分布于多種細(xì)胞， 同一種細(xì)

8、胞也往往有多種整合素的表達(dá)。 某些整合素的表達(dá)有顯著的細(xì)胞類型特異性， 如白細(xì)胞黏附受體組主要分布于白細(xì)胞，gpn bin a分布于巨核細(xì)胞/血小板和內(nèi)皮細(xì)胞。整合素分 子的表達(dá)水平可隨細(xì)胞活化和分化狀態(tài)不同而發(fā)生改變。三、選擇素家族選擇素家族（selectin family）有L-選擇素、P-選擇素和E-選擇素三個(gè)成員， 在白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞黏附， 炎癥發(fā)生以及淋巴細(xì)胞歸巢中發(fā)揮重要作用。（一）選擇素分子的基本結(jié)構(gòu)選擇素為跨膜分子，選擇素家族各成員胞膜外區(qū)結(jié)構(gòu)相似，均由C型凝集素樣（CD結(jié)構(gòu)域、表皮生長因子（EGFF樣結(jié)構(gòu) 域和補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白（CCP結(jié)構(gòu)域組成。其中CL結(jié)構(gòu)域可結(jié)合某 些碳水化合

9、物， 是選擇素結(jié)合配體部位。 選擇素分子胞質(zhì)區(qū)與細(xì)胞骨架相連。（二）選擇素家族的組成L-選擇素（CD62D、P-選擇素（CD62?和E-選擇素（CD62B 三個(gè)成員中，L、P和E分別表示這三種選擇素最初發(fā)現(xiàn)表達(dá)在白 細(xì)胞、血小板或血管內(nèi)皮細(xì)胞。（三）選擇素分子識別的配體與大多數(shù)黏附分子所結(jié)合的配體不同， 選擇素識別的是一些寡糖集團(tuán)， 主要是唾液酸化的路易斯寡糖或類似結(jié)構(gòu)的分子， 這 些配體主要表達(dá)于白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞表面。四、黏附分子的功能黏附分子參與機(jī)體多種重要的生理功能和病理過程。（一）參與免疫細(xì)胞之間的相互作用和活化免疫細(xì)胞之間的相互作用均有黏附分子參與。例如，DC與T細(xì)胞以及CTL與靶細(xì)

10、胞相互作用時(shí)，首先是兩種細(xì)胞通過黏附分 子疏松結(jié)合。如果DC與T細(xì)胞間或CTL與靶細(xì)胞間能發(fā)生特異性結(jié)合，則細(xì)胞間相互作用繼續(xù)進(jìn)行； 如果DC與T細(xì)胞間或CTL 與靶細(xì)胞間能發(fā)生特異性結(jié)合， 則細(xì)胞間相互作用繼續(xù)進(jìn)行； 如果無特異性結(jié)合，則細(xì)胞解離。T細(xì)胞除了通過TCR識別抗原，還需要共受體CD4/CD8與MHC分子結(jié)合，以加固結(jié)合和共同提供細(xì)胞活化第一信號。共刺激信號是指免疫細(xì)胞在接受抗原刺激提供的第一信號的同時(shí)，還必須有共刺激分子提供輔助活化信號（第二信號）才能被完全活化。 共刺激分子的種類很多， 在不同的環(huán)境中發(fā)揮的作用也不同。T細(xì)胞-APC識別時(shí)最為常見的提供共刺激信號的黏附分子有：

11、CD28-CD80 或 CD86、 CD2-CD58、 LFA-1-ICAM-1 等。如果APC不表達(dá)CD80/CD86,貝U T細(xì)胞缺乏CD80/CD86CD28相互作用提供的共刺激信號， 抗原刺激后的 T 細(xì)胞會處于免疫應(yīng)答失能狀態(tài)。（二）參與炎癥過程中白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附細(xì)胞表達(dá)的不同黏附分子是介導(dǎo)炎癥不同階段的重要分子基礎(chǔ)。以中性粒細(xì)胞為例，在炎癥發(fā)生初期，中性粒細(xì)胞表面的唾液酸化的路易斯寡糖與內(nèi)皮細(xì)胞表面炎癥介質(zhì)所誘導(dǎo)表達(dá)的E-選擇素的相互作用，介導(dǎo)了中性粒細(xì)胞沿血管壁的滾動(dòng)和最初的結(jié)合； 隨后， 中性粒細(xì)胞IL-8 受體結(jié)合內(nèi)皮細(xì)胞表面的膜型IL-8，從而刺激細(xì)胞表面LFA-1

12、 和 Mac-1 等整合素分子表達(dá)上調(diào)和活化，并同內(nèi)皮細(xì)胞表面由促炎因子促進(jìn)表達(dá)的 ICAM-1 結(jié)合， LFA-1 或Mac-1 的結(jié)合對于中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞緊密的黏附和穿出血管內(nèi)皮細(xì)胞到炎癥部位發(fā)揮關(guān)鍵的作用。(三)淋巴細(xì)胞歸巢淋巴細(xì)胞歸巢是淋巴細(xì)胞的定向遷移， 包括淋巴細(xì)胞再循環(huán)和淋巴細(xì)胞向炎癥部位遷移。 其分子基礎(chǔ)是表達(dá)在淋巴細(xì)胞上稱之為淋巴細(xì)胞歸巢受體的黏附分子， 與表達(dá)在內(nèi)皮細(xì)胞上稱之為血管地址素的相應(yīng)配體相互作用。在淋巴細(xì)胞再循環(huán)中，初始 T 細(xì)胞與淋巴結(jié)中的高內(nèi)皮微靜脈(HEV轉(zhuǎn)合，并穿出血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入淋巴結(jié)過程中所參與的黏附分子。第三節(jié) 白細(xì)胞分化抗原及其單克隆抗體的臨床

13、應(yīng)用(一)闡明發(fā)病機(jī)制CD4 分 子胞 膜外 區(qū)第一個(gè) 結(jié) 構(gòu)域 是 人 類免 疫 缺 陷 病毒 (human immunodeficiency virus, HIV)囊膜糖蛋白 gp120 識 別的部位，因此人類CD4分子是HIV的主要受體。HIV感染CD4+T 細(xì)胞后，選擇性地使CD4+TM胞數(shù)量銳減和功能降低。由于CD4+T 細(xì)胞是免疫系統(tǒng)中最重要的免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞， 產(chǎn)生多種重要的細(xì)胞 因子， 因此 HIV 感染后臨床上突出的表現(xiàn)是獲得性免疫缺陷綜合征( acquired immunodeficiency syndrom,AIDS) 。CD18(B整合素)基因缺陷導(dǎo)致LFA1 (CD11a

14、/CD18)、Mac-1(CD11b/CD18痔整合素分子功能不全，白細(xì)胞不能黏附和 穿過血管內(nèi)皮細(xì)胞，由此引起一種稱之為白細(xì)胞黏附缺陷癥(leukocyte adhesion deficiency,LAD)的嚴(yán)重免疫缺陷病。(二)在疾病診斷中的應(yīng)用檢測 HIV 患者外周血CD4 陽性細(xì)胞絕對數(shù)，對于輔助診斷和 判斷 HIV 感染、 艾滋病病情和藥物療效有重要參考價(jià)值。 正常人外周血CD4+T細(xì)胞絕對數(shù)在 500個(gè)/ul以上，當(dāng)HIV感染患者CD4+T細(xì)胞降至200個(gè)/ul以下時(shí)，則為疾病惡化的先兆。此外， CD 單克隆抗體為白血病、淋巴瘤的免疫學(xué)分型提供了精確的手段，用單克隆抗體免疫熒光染色和流式細(xì)胞術(shù)分析，可進(jìn)行白血病和淋巴瘤的常規(guī)免疫學(xué)分型。（三）在疾病預(yù)防和治療中的應(yīng)用抗 CD3、 CD25 等單克隆抗體（mAb ）作為免疫抑制劑在臨