文章

抗原呈递细胞处理外源抗原的途径及激活CD8⁺T细胞的机制

2025-12-29     来源:lmmunoUpdate     点击次数:117

文章来源公众号:lmmunoUpdate                作者:lmmunoUpdate​

图片
(图片来源:Cellular and Molecular Immunology)

一、 免疫系统的“正门”规则(经典途径)
在正常情况下,抗原呈递细胞(APC,如树突状细胞)遵循两条严格分开的流水线来处理抗原,就像机场的国内和国际安检通道一样分开:
  1. MHC-I 途径(处理“内鬼”):

    • 对象:内源性抗原(在细胞内部产生的蛋白质,例如被病毒感染后细胞自身合成的病毒蛋白,或者癌细胞突变的蛋白)。
    • 流程: 细胞内的蛋白酶体(绞肉机)把这些蛋白切成小肽段 -> 通过TAP转运蛋白进入内质网 -> 装载到 MHC-I 分子上 -> 呈递到细胞表面。
    • 受众:CD8⁺ T细胞(杀手T细胞)。
    • 信息含义: “我(这个细胞)被感染了,快杀了我!”
  2. MHC-II 途径(处理“外敌”):

    • 对象:外源性抗原(细胞从外部吞进来的东西,例如细菌、细胞碎片、游离的毒素)。
    • 流程: 细胞通过吞噬/内吞作用把抗原吃进来形成内体/溶酶体 -> 在酸性环境下泡并用酶降解 -> 在囊泡内装载到 MHC-II 分子上 -> 呈递到细胞表面。
    • 受众:CD4⁺ T细胞(辅助性T细胞)。
    • 信息含义: “我在外面发现了这个坏东西,大家(B细胞、巨噬细胞等)一起去消灭它!”

二、 遇到的困境:当“正门”走不通时

想象一下这种情况:你感染了一种病毒(比如乙肝病毒或流感病毒),这种病毒只感染你的上皮细胞或肝细胞,但不感染专业的抗原呈递细胞(比如树突状细胞,DC)。
  • 困境: 如果DC没有被感染,它的细胞内部就不会产生病毒蛋白,因此无法通过经典的MHC-I途径激活CD8⁺杀手T细胞。
  • 后果: 免疫系统无法产生专门针对被感染细胞的“杀手大军”,感染将无法控制。

这就是需要“走后门”的时候了。 免疫系统必须有一种机制,让DC能够获取外部的病毒抗原(比如吃掉一个死掉的被感染细胞),但却能把这些抗原呈递给 CD8⁺ T细胞

这就是交叉呈递(cross-presentation)[1–3]。

三、谁在开这道“后门”?——cDC1 是专业保安,其他细胞是兼职
真实世界里,并不是所有树突状细胞(dendritic cell,DC)都同样擅长交叉呈递。大量小鼠和人类研究表明,经典 1 型树突状细胞(conventional type 1 DC,cDC1,典型表型为 XCR1⁺、CLEC9A⁺)是体内最专业的交叉呈递细胞,在抗病毒感染和抗肿瘤免疫中尤其关键。[2,4–6]

其他 DC 亚群(如 cDC2)以及部分组织巨噬细胞,在特定炎症环境或组织部位也能进行交叉呈递,但效率和条件依赖性往往不如 cDC1,更多像是“兼职保安”。[2,7]

四、外源抗原如何走“后门”?——两条主要路线
从“技术路线”上看,外源抗原要想挤进 MHC I,有两条主要通道:
  1. 细胞质途径(cytosolic pathway)——绕一圈再回来

    • DC 先通过吞噬/内吞把微生物或死亡细胞碎片吃进吞噬体或内体。
    • 一部分蛋白质通过类似 ERAD 的“泄漏/转运通道”(如 Sec61、Hrd1 等候选分子)被“倒”回细胞质中。[3,8]
    • 在细胞质里,这些外源蛋白像普通内源蛋白一样被蛋白酶体切割成肽,再通过 TAP 转运到内质网或特殊的 ER–吞噬体混合结构中,与 MHC I 装配。[1,3,5]
  2. 液泡/囊泡途径(vacuolar pathway)——“就地消化、原地装配”

    • 部分情况下,外源抗原不进入细胞质,而是在内体/溶酶体样囊泡中被温和蛋白酶切成肽段。
    • 这些囊泡里可以装载“回流”来的 MHC I,直接在囊泡内完成肽–MHC I 复合物的组装,然后运到细胞表面。[3]

要保证“走后门”成功,还有一个关键“暗箱”:不能把抗原一锅炖烂。cDC1 利用 NADPH 氧化酶 NOX2 往吞噬体里释放少量活性氧,把囊泡 pH 稍微“碱性化”,减慢蛋白降解速度,既保留足够抗原,又能生成适合 MHC I 的肽段。[4]

五、为什么这道“后门”如此重要?
那为什么免疫系统要费这么大劲开这道“后门”?
  • 对付“躲猫猫”的病毒和肿瘤:很多病毒并不高效感染 DC,肿瘤细胞则常躲在组织深处。DC,尤其是 cDC1,可以吃掉被感染或死亡的细胞残骸,把其中的抗原交叉呈递给 CD8⁺ T 细胞,从而在淋巴结里完成“跨细胞系”的初次激活,这被称为交叉启动(cross-priming)。[1,6,8]
  • 决定疫苗设计是否“打在点子上”:很多新一代肿瘤疫苗、纳米疫苗,都会刻意把抗原设计成更容易被 cDC1 吞噬并进入交叉呈递通路的颗粒或细胞相关形式,以便高效诱导 CD8⁺ T 细胞应答。[3,9]
  • 平衡免疫防御和耐受:当 DC 从凋亡的自身细胞中交叉呈递抗原时,在缺乏“危险信号”的情况下,可能更倾向于诱导 CD8⁺ T 细胞失能或耐受,这为维持自身耐受、避免自身免疫提供了一条精细调控的路径。[1,6,7]


用一句更生活化的话收束:交叉呈递就是免疫系统给外源抗原开的一条 VIP 后门,把本来只属于“内部员工”的 MHC I–CD8⁺ T 细胞通路,扩展成了对病毒、肿瘤和某些疫苗抗原的“外来访客专线”。理解这道“后门”怎么开、由谁控制,也就抓住了抗肿瘤免疫和下一代疫苗设计中的关键杠杆。

相关文章 更多 >