在细胞类型鉴定中,常常遇到以CD命名的marker,这些marker不仅应用在单细胞数据的细胞类型鉴定中,在常规的流式分选中也非常常见,种类繁多的CD分子对于初学细胞类型鉴定的小伙伴而言是非常大的挑战。于是小编就整理了人类细胞中常见的以CD命名的marker,以飨读者。
CD(cluster of differentiation)分子又称为分化群,它主要应用于免疫抗原辨识的细胞标记,利用它辨识及鉴定细胞类型。常见的CD分子可分为白细胞分化抗原和细胞黏附分子。
白细胞分化抗原是白细胞分化成熟为不同谱系及不同分化状态下,出现或消失的细胞表面标记。细胞黏附分子是指由细胞产生、介导细胞与细胞间或细胞与基质间相互接触和结合的分子。黏附分子多是糖蛋白,分布于细胞表面。
CD的命名起源于1982年在巴黎举办的第一届人类白细胞分化抗原专题讨论会(HLDA)。研究者应用以单克隆抗体鉴定为主的聚类分析法,将来自不同实验识别的同一种分化抗原的单克隆抗体归为一类分化群(CD)。
人类的CD分子已从CD1命名至CD371,大致可划分为T细胞、B细胞、髓样细胞、NK细胞、血小板、黏附分子、内皮细胞、细胞因子受体、非谱系、碳水化合物、DC、干细胞/祖细胞、基质细胞和红细胞等14组。
#1
与T细胞识别、黏附、活化有关的CD分子
参与T细胞识别与活化的CD分子主要有CD3、CD4、CD8、CD2、CD28和CD152等。
图一:与T细胞识别、黏附、活化有关的CD分子结构
CD3分子由γ、δ、ε、ζ和η等5种不同类型的链组成,80-90%的αβ T细胞是以TCR αβ/CD3 γε δε ζζ形式存在,还有10-20%T细胞则以TCR αβ/CD3 γε δε ζη形式表达。①CD3 γ、δ、ε链均属IgSF成员,胞外区有一个高度同源的C2样结构域。他们通过带负电的谷氨酸或天冬氨酸与TCR αβ或TCR γδ链跨膜区带正电赖氨酸或精氨酸形成盐桥,形成稳定的TCR/CD3复合物。② CD3 ζ和η结构相似,与CD3 γ、δ、ε无同源性,胞外区通过二硫键组成ζζ或ζη二聚体,跨膜区都有一个带负电的天冬氨酸。CD3 分布于T细胞和胸腺细胞。
CD4分子为单链跨膜糖蛋白,属免疫球蛋白超家族(IgSF)成员。在外周血和淋巴器官中,CD4+T细胞主要为辅助T细胞。CD4分子是T细胞CD4分子是T细胞TCR-CD3识别抗原的辅助受体,能与信号转导。CD4分子也是人类免疫缺陷病毒(HIV受体)。
CD8由α、β链构成的异二聚体,属IgSF成员。α链的V样区可与MHCⅠ类分子的非多态区α结合,也是T细胞识别抗原的辅助受体。
CD2又称淋巴细胞功能相关抗原2(IFA-2)或绵羊红细胞(SRBC)受体,为跨膜单链分子,表达于T细胞、胸腺和NK细胞。人CD2分子的配体是CD58(LFA-3)。CD2与CD58结合,能增强T细胞与APC或靶细胞间粘附,促进T细胞对抗原识别和CD2所介导的信号转导。
CD28分子属IgSF成员,为同源二聚体。其胞浆区可与多种信号分子相连,能转导T细胞活化的辅助信号,也称协同刺激信号或第二信号。CD28的配体是B7家族分子。
CD152又称细胞毒T细胞抗原(CTLA-4),主要表达于活化T细胞,其配体也是B7-1和B7-2.CD152亦具有信号转导功能,能抑制活化T细胞扩增,对T细胞介导的免疫应答起负调节作用。
#2
参与B细胞粘附、活化的CD分子
参与B细胞识别与分化的CD分子主要有CD79a/CD79b、CD19、CD21.和CD40等。
图二:与B细胞粘附、活化的CD分子结构
CD79a/CD79b属IgSF成员,表达于除浆细胞外各分化阶段的B细胞表面,为B细胞特征性表面标志。CD79a/CD79b通过非共价键与mIg相连,组成BCR复合物,具有信号转导功能,提供B细胞活化所需的第一信号。
CD19是由540个氨基酸残基构成的单链跨膜分子,属IgSF成员,分布于除浆细胞外的不同发育阶段的B细胞表面,鉴定B细胞的重要标志之一,也是B细胞活化的辅助受体,能加强跨膜信号转导,促进B细胞活化。
CD21分子又称补体受体2(CR2)或EB病毒受体,是iC3b、C3d或C3dg的受体,也是EB病毒受体。
CD40分子由245个氨基酸残基组成,属肿瘤坏死因子超家族。其配体是CD154,能提供B细胞活化所需的协同刺激信号。
#3
与NK细胞识别、黏附、活化有关的CD分子
参与NK细胞识别与活化的CD分子主要有CD16、CD56、CD57、CD94、CD158、CD160、CD161等。
图三:NK细胞表达的受体分子
CD16和CD56是两种最常用于定义NK细胞的抗原。 NK细胞上的CD16与早先在粒细胞上描述的细胞外分子相同,但它是完全跨膜的并且具有ITAM的细胞质尾部而不是通过GPI锚附着。最初在神经细胞上鉴定的CD56也称为神经细胞粘附分子,它具有五个细胞外远端IGSF结构域和两个近端纤连蛋白样III型结构域。 CD56能够在两个细胞之间或在相同细胞上进行同源二聚化。为神经突触生长和神经肌肉相互作用提供了重要信号。CD56在NK细胞上的作用可能是粘附,CD56的表达水平将NK分为细胞毒NK细胞(CD56弱)和产细胞因子NK细胞(CD56强)。 CD56也在活化的CD3 + T细胞上表达。
CD57与CD56类似,是神经细胞分化的重要标记物,表达在神经嵴细胞上。在NK细胞中呈部分表达。
CD94。在NK细胞表面以同二聚体形式展示,或是与NKG2A形成异二聚体。对MHC I类分子HLA-E抗原有选择性亲和力。CD94-NKG2A复合物一旦与配体结合,对NK细胞毒性有很强的抑制能力。CD94同二聚体虽然作用机制不同,但同样也具有抑制能力,可能与病毒逃避NK细胞有关。
CD158。CD158是一系列同型异构体组成的CD分子,从CD158a到CD158k,属于Ig样受体KIR家族,主要识别MHC I类分子的HLA-C抗原表位。
CD160。CD160呈GPI形式或跨膜形式表达在细胞毒NK细胞、γ/δ T细胞以及小部分含颗粒酶和穿孔素的CD8 bright αβT上。也可表达在小肠上皮内CD8+T中。在NK细胞上,CD160主要表达在细胞毒亚群中(CD56dim/CD16+),增强细胞活化和细胞毒能力,启动IFN-γ、IL-6、IL-8、TNF-α等分泌。CLL中有些B细胞可表达CD160,从而增强细胞存活和活化,导致IL-6产生。
CD161。CD161表达在NK细胞、细胞毒T细胞、滤泡DC上。其配体是LLT1(Lectin-like tran 1,常表达在成骨细胞、生发中心B细胞、浆母细胞上)。尽管存在争议,但目前大多认为CD161可抑制细胞毒和细胞因子分泌能力(除了IFN-γ外)。
#4
与早期髓系细胞识别、黏附、活化有关的CD分子
CD117。CD117可能是最早出现的髓系相关抗原,也表达在原红细胞上。CD117又被称为c-kit,是病毒原癌基因v-kit的细胞同源物。除了早期髓系细胞外,CD117还高表达在成熟肥大细胞,其突变造成的活化容易导致肥大细胞增生。
CD33和CD13。CD33由两个胞外亚单位组成。CD33通过其结合糖基的能力在细胞粘附上起着重要作用,尤其是髓系前体细胞和基质细胞的粘附。CD13是II型跨膜同源二聚体蛋白,在粒细胞上,其作用相对不明确,大多认为可能与细胞增殖、分化、活化、失活等有关。CD33和CD13参与单核细胞分化,在成熟单核阶段呈共同高表达。单核细胞的CD33强度高于粒细胞。粒细胞成熟时,CD33表达强度降低而CD13增高,所以这两个分子的分化轨迹对于判断粒细胞是否分化异常很有帮助。
#5
与粒细胞、单核细胞识别、黏附、活化有关的CD分子
整合素家族。整合素(Integrin)在粒细胞、单核细胞分化过程中是逐渐表达增高的。所谓β2整合素是由CD18β链和一条α链(CD11a或CD11b或CD11c)组成。CD11b和CD11c在血液肿瘤中经常检测。在单核细胞中,其从幼单开始就表达,到成熟单核高表达。CD11b在中幼粒开始表达,随成熟逐渐增高。CD11a/CD18又被称为白细胞功能抗原1(LFA1),CD11b/CD18又被称为Mac-1。
CD14。CD14作为LPS(脂多糖)的受体,主要表达在单核细胞表面,参与识别细菌。CD14与TLR4一起能活化胞吞作用。CD14是成熟单核细胞非常好的一个标记。值得一提的是,髓样DC是从CD14+外周单核细胞分化而来的。
CD36。CD36是一个小的跨膜分子,主要表达在单核、血小板、未成熟红细胞和一些浆样DC上。属于清道夫分子家族,其下调可能会导致动脉硬化或血栓;也可识别细菌细胞壁成份,可参与先天免疫和炎症。
Fc受体。CD64又名FcγRI,CD32又名FcγRII,他们均表达在单核细胞上。CD16又名FcγRIII,在单核细胞中只表达在活化的炎症性单核表面,通过CD14和CD16可将单核细胞分为三个亚群。CD16还表达在成熟中性粒上。嗜酸粒细胞CD16缺失。
HLA-DR、CD4、CD19。单核细胞常表达HLA-DR,在伴单核分化的AML中,通常也都会伴随CD4和CD19的弱表达。
CD10。除了表达在B细胞前体,还是成熟中性粒细胞的标记。
CD15、CD65。CD15又被称为Sialyl Lewis血型抗原,CD15和CD65是中性粒细胞重要的两个标记,如果这两个标记表达在原始细胞上,提示白血病细胞存在粒系分化。
CD24。在成熟中性粒细胞表面高表达。与CD52属于同一个家族(CD52表达在淋巴细胞和单核细胞)。
#6
与树突状细胞识别、黏附、活化有关的CD分子
CD123。是IL-3受体的α链。IL-3参与多种细胞的发育,包括嗜碱粒细胞、中性粒细胞、嗜酸粒细胞、巨噬细胞、红细胞、巨核细胞、DC、内皮细胞等。CD123表达在造血祖细胞表面,也是毛细胞白血病和BPDCN的特征性标记之一。急性淋巴细胞白血病和急性粒细胞白血病中可表达不同水平的CD123。
BDCA。BDCA-1,就是CD1c;BDCA-2就是CD303;BDCA-3就是CD141;BDCA-4则是CD304。在DC活化时,这些抗原表达可发生改变,通常是CD303表达缺失而CD141表达。
#7
与肥大细胞识别、黏附、活化有关的CD分子
CD203。CD203参与酶催化的脱氧核苷酸、核苷糖和NAD水解,在肥大细胞中特异表达。
#8
与红系细胞识别、黏附、活化有关的CD分子
原红细胞刚从祖细胞分化来的时候,仍带着CD45和CD117,但随着分化,这两个标记逐渐丢失,并开始表达CD36、CD71、CD105、CD235。
另外还有一个CD241,又名Rhesus相关糖蛋白(RHAG),是Duclos、DSLK、OI、RHAG4的组成部分之一,所以与4种血型均相关,对于维持红细胞完整性至关重要。
#9
与血小板识别、黏附、活化有关的CD分子
β-3整合素。β-3整合素(gpIIb/IIIa)被命名为CD41/CD61,可结合纤维蛋白原,参与血小板聚集和血凝块形成。CD42b又名gpIba,在早期凝血阶段与gpV、gpIX一起结合vW因子。以上三个CD分子均表达在原始巨核细胞的胞膜和胞浆。
CD36。CD36是单核细胞抗原,但它又是溶栓蛋白受体,又名gpIV,表达在原始巨核细胞表面,并一直稳定表达至血小板阶段。
常用的CD分子汇总表
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参考文献:
1.https://www.abcam.cn/primary-antibodies/human-cd-antigen-guide-2
2.周光炎. 免疫学原理[M]. 科学出版社, 2017.