抗原處理與遞呈

引言

抗原處理與呈遞是適應性免疫應答的基石。在適應性免疫應答中，B細胞產生高親和力抗體需要CD4+T細胞的輔助，而CD4+T細胞通過其表面的T細胞受體識別與肽段結合的主要組織相容性復合體分子而被激活，進而執行細胞毒性或產生細胞因子等效應功能。同樣，負責清除病毒感染細胞的細胞毒性CD8+T細胞，其功能的發揮亦依賴于對肽段-MHC復合物的識別。負責抗原呈遞的兩大類糖蛋白為MHC I類和II類分子，它們分別向CD8+T細胞和CD4+T細胞呈遞抗原肽。

一、MHC分子的結構與分布

編碼人類MHC分子的基因位于第6號染色體短臂，其構成的HLA基因系統是人體中最復雜、多態性最豐富的遺傳系統，賦予種群適應多變內外環境的巨大潛力。經典的HLA分子分為I類和II類。

• MHC I類分子：包括HLA-A、B、C，由一條α重鏈和一條β2微球蛋白組成的異二聚體構成。α重鏈上的α1和α2區段形成一個閉合的肽結合槽，通常容納8-11個氨基酸長度的短肽；α3區段與T細胞表面的CD8分子結合。I類分子在幾乎所有有核細胞表面廣泛表達。

• MHC II類分子：包括HLA-DR、DP、DQ，由α鏈和β鏈組成的異二聚體構成。兩條鏈的胞外結構域共同形成一個兩端開放的溝槽，可容納約13-25個氨基酸的較長肽段。II類分子主要在專業抗原呈遞細胞（如巨噬細胞、樹突狀細胞、B細胞）及激活的T細胞和胸腺上皮細胞上表達。

二、抗原呈遞途徑

MHC分子介導的抗原呈遞主要通過兩條途徑進行，分別處理內源性和外源性抗原。

• MHC I類分子介導的內源性途徑：細胞內合成的蛋白質（如病毒蛋白或突變蛋白）被泛素化標記后，由蛋白酶體降解為多肽。這些多肽經TAP轉運體從細胞質轉運至內質網腔，與MHC I類分子結合，形成的復合物最終被運至細胞表面呈遞。

• MHC II類分子介導的外源性途徑：細胞外的蛋白質通過吞噬或內吞作用被攝入細胞，在內體/溶酶體中被酸性環境下的酶水解為多肽。同時，在內質網中合成的MHC II類分子與恒定鏈結合，被引導至內體。恒定鏈被酶切降解后，暴露出的肽結合溝與外源性抗原肽結合，形成的復合物被轉運至細胞表面呈遞。

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三、抗原呈遞的生物學意義

MHC分子在細胞表面的動態展示，對于免疫系統的功能至關重要。它不僅是免疫系統監視細胞內蛋白質狀態、識別病原體感染或癌變的關鍵機制，也是T細胞在胸腺中進行陽性與陰性選擇、建立自身耐受的基礎。此外，T細胞受體具有交叉反應性，能夠識別多種不同的MHC-肽復合物，這使得T細胞在遭遇新型病原體或腫瘤突變時能夠被激活，啟動免疫應答。抗原呈遞過程還受到多種因素的動態調控，如干擾素γ可增強MHC分子的表達，而白細胞介素-10則可能抑制其呈遞。

綜上所述，MHC分子是抗原呈遞的核心，其介導的精密過程確保了免疫系統能夠精確識別“自我”與“非我”，是適應性免疫應答啟動與調控的中心環節。對這些機制的深入理解，對于開發新型腫瘤免疫療法和設計更有效的疫苗具有至關重要的指導意義。

參考文獻：

1.A guide to antigen processing and presentation. Nat Rev Immunol.2022 Dec;22(12):751-764.