第10章 T细胞文档格式.docx

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1．T细胞受体（TCR）的发育在胸腺中，T细胞（具有链、链TCR的T细胞，见本章第二节）约占T细胞总数的95%~99%，T细胞约占1%~5%。

胸腺细胞在CD4CD8双阴性阶段链基因开始重排；

链表达后即与前T细胞替代链pT（preTcell）组装成一种pT:

受体，表达于前T细胞（pre-T）表面，在IL-7等细胞因子的诱导下，前T细胞增殖活跃，并分化为CD4+CD8+双阳性细胞，此阶段pT:

表达下调，细胞停止增殖，链基因发生重排，开始表达有功能性的TCR。

2．T细胞发育过程中的阳性选择T细胞发育进入双阳性阶段时开始表达CD4+CD8+（DP），CD3表达水平逐渐升高。

在胸腺皮质中，同胸腺上皮细胞表面的抗原肽-MHCⅠ类分子复合物或抗原肽-MHCⅡ类分子复合物以适当亲和力发生结合的DP细胞可继续分化为单阳性（SP）细胞，其中与Ⅰ类分子结合的DP细胞CD8表达水平升高，CD4表达水平下降直至丢失，而与Ⅱ类分子结合的DP细胞，CD4表达水平升高，CD8表达水平下降最后丢失；

不能与抗原肽-MHCⅠ/Ⅱ类分子发生有效结合或结合亲和力过高的DP细胞在胸腺皮质中发生凋亡，凋亡细胞占DP细胞的95%以上。

此过程称为胸腺的阳性选择（positiveselection）。

3．T细胞发育过程中的阴性选择经阳性选择的DP细胞存活，进一步分化为SP细胞，使T细胞获得了在识别抗原过程中自身MHC限制能力。

SP细胞在皮髓质交界处及髓质区，与胸腺树突状细胞、巨噬细胞表面自身抗原肽-MHCⅠ类或Ⅱ类分子复合物发生高亲和力结合者，则被删除，以保证进入外周淋巴器官的T细胞库中不含有针对自身抗原成分的T细胞，此过程称为胸腺的阴性选择（negativeselection），也是T细胞获得中枢免疫耐受（centraltolerance）的主要机制。

经过胸腺中发育的三个阶段以及阳性选择和阴性选择后，具有单阳性标记的TCR+CD4+CD8及TCR+CD4CD8+细胞，进入胸腺髓质区，成为能特异性识别抗原肽-MHCⅡ类或-MHCⅠ类分子复合物（简称pMHC，p表示抗原肽）、具有自身MHC限制以及自身免疫耐受的成熟T细胞，迁出胸腺，进入外周T细胞库。

二、T细胞在外周淋巴器官中的分化发育

从胸腺进入外周淋巴器官尚未接触抗原的T细胞称初始T细胞（naiveTcell），主要定位于外周淋巴器官的胸腺依赖区。

T细胞的定位与它在胸腺发育中获得相应的淋巴细胞归巢受体（LHR）如L-选择素和LFA-1等黏附分子有关。

T细胞在外周淋巴器官与抗原接触后，最终分化为具有不同效应功能的T细胞亚群、调节性T细胞或记忆T细胞。

第二节T淋巴细胞的表面分子及其作用

T细胞表面具有许多重要的膜分子，它们参与T细胞识别抗原，T细胞的活化、增殖和分化，以及效应功能的发挥。

其中，有些膜分子还是区分T细胞及T细胞亚群的重要标志。

一、TCR-CD3复合物

1．TCR的结构和功能T细胞（抗原）受体（Tcellreceptor,TCR）为所有T细胞表面的特征性标志，以非共价键与CD3分子结合，形成TCR-CD3复合物（图10-2）。

TCR的作用是识别抗原。

与B细胞抗原受体不同，TCR不能直接识别蛋白质抗原表面的表位，只能特异性识别抗原提呈细胞或靶细胞表面的抗原肽-MHC分子复合物（pMHC）。

而且，TCR识别pMHC时具有双重特异性，即既要识别抗原肽的表位，也要识别自身MHC分子的多态性部分。

TCR识别自身MHC分子的多态性部位也是T细胞识别抗原具有自身MHC限制性的原因。

图10-2TCR-CD3复合物结构模式图

TCR是由两条不同肽链构成的异二聚体，构成TCR的肽链有α、β、、δ四种类型。

根据所含肽链的不同，TCR分为TCR和TCRδ两种类型。

体内大多数T细胞表达TCR（亦称T细胞），仅少数T细胞表达TCRδ（δT细胞）。

构成TCR的两条肽链均是跨膜蛋白，由二硫键相连。

每条肽链的胞膜外区各含1个可变（V）区和1个恒定（C）区。

两条肽链的V区是TCR识别抗原肽-MHC复合物的功能区。

两条肽链的跨膜区具有带正电荷的氨基酸残基（赖氨酸或精氨酸），通过盐桥与CD3分子的跨膜区连接，形成TCR/CD3复合体。

构成TCR的两条肽链的胞质区很短，不具备传导活化信号的功能。

TCR识别抗原所产生的活化信号由CD3分子传导至T细胞内。

2．CD3分子的结构和功能CD3分子具有五种肽链，即、δ、ε、ζ及η链，均为跨膜蛋白，跨膜区具有带负电荷的氨基酸残基（天冬氨酸），与TCR跨膜区带有正电荷的氨基酸残基形成盐桥。

、δ和ε链的胞膜外区各有一个形成Ig样折叠的结域区。

通过这些结域区之间的相互作用，链与ε链、δ链与ε链结合，分别形成ε和δε二聚体。

与、δ和ε链不同，ζ和η链的胞膜外区很短，并以二硫键连接，形成ζζ二聚体或ζη二聚体。

、δ、ε、ζ和η肽链的胞质区较长，均含有免疫受体酪氨酸活化模体（immunoreceptor　tyrosine-basedactivationmotif，ITAM）。

ITAM由18个氨基酸残基组成，其中含有2个YxxL/V（x代表任意氨基酸，即酪氨酸-2个任意氨基酸-亮氨酸或缬氨酸）保守序列。

该保守序列的酪氨酸残基（Y）被T细胞内的酪氨酸蛋白激酶p56lck磷酸化后，可募集其他含有SH2结构域的酪氨酸蛋白激酶（例如ZAP-70）。

ITAM的磷酸化和与ZAP-70的结合是T细胞活化信号传导过程早期阶段的重要生化反应之一。

因此，CD3分子的功能是转导TCR识别抗原所产生的活化信号（详见第十二章第二节）。

二、CD4分子和CD8分子

成熟的T细胞一般只表达CD4或CD8分子，即CD4+T细胞或CD8+T细胞。

CD4和CD8分子的主要功能是辅助TCR识别抗原和参与T细胞活化信号的传导。

CD4分子是单链跨膜蛋白，胞膜外区具有4个Ig样结构域，其中远膜端的2个结构域能够与MHCⅡ类分子链的2结构域结合。

CD8分子由和肽链组成，2条肽链均为跨膜蛋白，由二硫键连接。

CD8分子的和肽链的胞膜外区各含1个Ig样结构域，能够与MHCⅠ类分子重链的3结构域区结合。

CD4和CD8分子分别与MHCⅡ类和Ⅰ类分子的结合，可增强T细胞与抗原提呈细胞或靶细胞之间的相互作用并辅助TCR识别抗原。

所以，CD4和CD8分子又称为T细胞的辅助受体（coreceptor）。

另外，CD4和CD8分子分别与MHCⅡ类和Ⅰ类分子的结合也是CD4+T细胞和CD8+T细胞识别抗原时分别具有自身MHCⅡ类和Ⅰ类限制性的原因。

CD4和CD8分子的胞质区可结合酪氨酸蛋白激酶p56lck。

p56lck激活后，可催化使CD3分子ITAM中的酪氨酸残基发生磷酸化。

所以，CD4和CD8分子的作用除了辅助TCR识别抗原外，还参与TCR识别抗原所产生的活化信号转导过程。

CD4分子还是人类免疫缺陷病毒（HIV）囊膜糖蛋白gp120受体。

与CD4分子结合是HIV侵入并感染CD4+T细胞或巨噬细胞的机制之一（参考第十九章第二节）。

三、协同刺激分子

初始T细胞的完全活化需要两种活化信号的协同作用。

第一信号由TCR识别抗原产生，经CD3分子将信号转导至细胞内，第一信号的基本作用是使T细胞克隆被抗原活化后产生的适应性免疫应答具有严格的特异性。

第二信号（或称为协同刺激信号）则由抗原提呈细胞（APC）或靶细胞表面的协同刺激分子与T细胞表面的相应的协同刺激分子（可视为受体）相互作用而产生。

在协同刺激信号的作用下，已活化的抗原特异性T细胞发生克隆扩增，并分化为效应T细胞。

所以，协同刺激信号的基本作用是扩大适应性免疫应答的免疫效应。

需要指出的是协同刺激信号的性质可因T细胞所处的分化阶段以及接触细胞的不同而有所不同（图10-3）。

许多协同刺激分子是属于免疫球蛋白超家族（IgSF）成员，如CD28家族成员CD28、CTLA-4、ICOS和PD-1以及CD2和ICAM等，它们相应的配体B7-1（CD80）、B7-2（CD86）、ICOSL、PD-L1和PD-L2属于B7家族，也是IgSF成员；

此外，还有肿瘤坏死因子超家族（TNFSF）成员（如CD40L和FasL）和整合素家族成员（如LFA-1）等。

图10-3T细胞与APC细胞之间协同分子的相互作用

１．CD28是由两条相同肽链组成的同源二聚体，表达于90%CD4+T细胞和50%CD8+T细胞。

CD28是协同刺激分子B7的受体。

B7分子包括B7-1（CD80）和B7-2（CD86），主要表达于专职APC。

CD28分子与B7分子结合产生的协同刺激信号在T细胞活化中发挥重要作用，诱导T细胞表达抗细胞凋亡蛋白（Bcl-XL等），刺激T细胞合成IL-2及其他细胞因子，并促进T细胞的增殖和分化。

2．CTLA-4（CD152）CTLA-4表达于活化的CD4+和CD8+T细胞，其配体亦是B7分子，但CTLA-4与B7分子的亲和力显著高于CD28与B7的亲和力。

与CD28的作用相反，CTLA-4与B7分子结合产生抑制性信号，下调或终止T细胞活化。

这是因为CTLA-4分子的胞质区有免疫受体酪氨酸抑制模体（immunoreceptor　tyrosine-basedinhibitionmotif，ITIM）。

ITIM中的酪氨酸残基被磷酸化后，可募集蛋白质酪氨酸磷酸酶SHP-1和SHIP并与之结合，这些磷酸酶通过对T细胞活化途经中重要信号分子的去酸化，从而抑制T细胞活化信号的转导。

3．ICOS　ICOS（induciblecostimulator）表达于活化的T细胞，人的ICOS配体为ICOSL/B7-H2。

初始T细胞的活化主要依赖CD28提供协同刺激信号；

而ICOS则在CD28之后起作用，调节活化T细胞多种细胞因子的产生，并促进T细胞增殖。

4．PD-1PD-1（programmeddeath1）表达于活化的T细胞，配体为PD-L1和PD-L2。

PD-1与相应配体结合后，可抑制T细胞的增殖以及IL-2和IFN-等细胞因子的产生，并抑制B细胞的增殖、分化和Ig的分泌。

PD-1还参与外周免疫耐受的形成。

5．CD2　CD2分子又称淋巴细胞功能相关抗原分子2（LFA-2）。

人的CD2分子表达在95％成熟T细胞、50~70%胸腺细胞以及部分NK细胞。

CD2分子的配体包括LFA-3（CD58）和CD48（小鼠和大鼠）。

CD2除介导T细胞与抗原提呈细胞或靶细胞之间的黏附外，还为T细胞提供活化信号。

6．CD40配体CD40配体（CD40L，CD154）主要表达于活化的CD4+T细胞，而CD40表达于抗原提呈细胞（B细胞、巨噬细胞、树突状细胞等）。

CD40L与CD40的结合所产生的效应是双向性的。

一方面，促进抗原提呈细胞活化，促进B7分子表达和细胞因子（例如IL-12）的分泌。

另一方面，由于抗原提呈细胞表达B7分子增加和分泌促进T细胞分化的细胞因子，也促进T细胞的活化。

在TD-Ag诱导的免疫应答中，活化的Th细胞表达的CD40L与B细胞表面的CD40的结合可促进B细胞的增殖、分化、抗体生成和抗体类别转换，诱导记忆性B细胞的产生。

7．LFA-1和ICAM-1　T细胞表面的淋巴细胞功能相关抗原-1（LFA-1）与APC细胞上细胞间黏附分子-1（ICAM-1）相互结合，介导T细胞与抗原提呈细胞或靶细胞的黏附。

T细胞也可表达ICAM-1，同APC、靶细胞或T细胞自身表达的LFA-1结合。

四、丝裂原结合分子及其他表面分子

T细胞表面还表达多种能结合丝裂原（mitogen）的膜分子，其结合丝裂原的特异性由糖基特点决定。

丝裂原可直接诱导静息T细胞的活化、增殖和分化。

刀豆蛋白A（concanavalin,ConA）、植物血凝素（phytohemagglutinin，PHA）是最常用的T细胞丝裂原。

商陆丝裂原（pokweedmitogen，PWM）除诱导T细胞活化外，还可诱导B细胞活化。

丝裂原对T细胞的活化作用无特异性。

T细胞活化后还表达许多与效应功能有关的分子，例如，与其活化、增殖和分化密切相关的细胞因子受体（IL-1R、IL-2R、IL-4R、IL-6R、IL-7R、IL-12R和IFN-R等）及可诱导细胞凋亡的FasL（CD95L）等。

第三节T淋巴细胞亚群

有多种分类方法将T细胞分为不同的亚群。

根据所处的活化阶段，T细胞可分为初始T细胞、效应T细胞和记忆性T细胞。

根据表达TCR的类型，T细胞可分为T细胞和T细胞。

根据是否表达CD4或CD8分子，T细胞可分为CD4+T细胞和CD8+T细胞。

根据其免疫效应功能，T细胞可分为辅助性T细胞、细胞毒性T细胞、调节性T细胞等，在辅助性T细胞中还可分为不同的功能亚群。

一、初始T细胞、效应T细胞和记忆性T细胞

（一）初始T细胞　

初始T细胞（naiveTcell）是指从未接受过抗原刺激的成熟T细胞，处于细胞周期的G0期，存活期短，表达CD45RA和高水平的L-选择素（CD62Lhigh），参与淋巴细胞再循环，主要功能是识别抗原。

初始T细胞在外周淋巴器官内接受DC细胞提呈的抗原刺激而活化，并最终分化为效应T细胞和记忆性T细胞。

（二）效应T细胞　

效应T细胞（effectorTcell）存活期亦较短，除表达高水平的高亲和力IL-2受体外，还表达整合素、CD44和CD45RO等黏附分子。

效应T细胞与初始T细胞不同，不参与淋巴细胞再循环至淋巴结的过程，而主要是向外周炎症部位或某些器官组织迁移。

（三）记忆性T细胞　

记忆性T细胞（memoryTcell）与初始T细胞相似，亦处于细胞周期的G0期，但存活期长，可达数年。

记忆性T细胞的表型与效应T细胞相似，亦表达CD45RO和黏附分子（整合素和CD44）及向外周炎症组织等部位迁移。

记忆性T细胞介导再次免疫应答，接受相同抗原刺激后可迅速活化，并分化为记性T细胞和效应T细胞。

依据趋化因子受体CCR7的表达情况，可将记忆性T细胞分为CCR7+和CCR7两个亚群：

①CCR7记忆T细胞主要存在于血液、脾脏和非淋巴组织中，当受到抗原的刺激后能迅速分化成效应细胞，产生效应分子，所以这些细胞又称为效应性记忆T细胞（effectormemoryTcells,TEM）；

②CCR7+记忆T细胞主要存在于淋巴结、脾脏和血液中，当受到抗原的刺激后，其分化成效应细胞并产生细胞因子，对靶细胞的杀伤作用较慢，所以这些细胞又称为中央型记忆T细胞（centralmemoryTcells,TCM）。

在缺乏抗原或MHC分子刺激的情况下，记忆性CD4+T细胞和记忆性CD8+T细胞可以长期存活，但这些记忆性T细胞不是静止的，它们有规律地进行自发增殖来补充其数量，使其维持在一定水平。

二、T细胞和T细胞

根据表达的TCR类型，T细胞可分为TCRT细胞和TCRT细胞。

它们可简称T细胞和T细胞。

T细胞数量可因组织和种属的不同而有很大差异，但一般不超过T细胞总数的5%。

与T细胞相似，T细胞表达CD2、CD3、LFA-1、CD16、CD25、CD45等分化抗原。

大

多数T细胞为CD4CD8分子，少数T细胞可表达CD8分子。

T细胞主要分布于皮肤和黏膜组织，是皮肤的表皮内淋巴细胞（intraepidermallymphocyte）和黏膜组织的上皮内淋巴细胞（intraepitheliallymphocyte，IEL）的组成部分。

T细胞识别由MHC分子提呈的抗原肽（pMHC），并且具有自身MHC限制性。

T细胞的抗原受体缺乏多样性，只能识别多种病原体表达的共同抗原成分，如非肽类分子，包括由CD1分子（非多态性MHCⅠ类样分子）提呈的糖脂、某些病毒的糖蛋白、分枝杆菌的磷酸糖和核苷酸衍生物、热休克蛋白（HSP）等。

T细胞识别抗原无MHC限制性。

T细胞具有抗感染和抗肿瘤作用，可杀伤病毒或细胞内细菌感染的靶细胞，表达热休克蛋白和异常表达CD1分子的靶细胞，以及杀伤某些肿瘤细胞。

活化的T细胞通过分泌多种细胞因子发挥免疫调节作用和介导炎症反应。

T细胞分泌的细胞因子包括IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、GM-CSF、TNF-α、IFN-等。

T细胞与T细胞的特征与功能的比较示于表10-1。

表10-1T细胞与T细胞的比较

特征

T细胞

TCR多样性

多

少

分布外周血

60%~70%

5%~15%

组织

外周淋巴组织

皮肤表皮和黏膜上皮

表型CD3CD2

100%

CD4+CD8－

60%~65%

<

1%

CD4－CD8+

30%~35%

20%~50%

CD4－CD8－

5%

≥50%

识别抗原

8~17个氨基酸组成的肽

HSP、脂类、多糖

提呈抗原

经典MHC分子

MHCⅠ类样分子

MHC限制

有

无

辅助细胞

Th细胞

杀伤细胞

CTL细胞

T杀伤活性

三、CD4+T细胞和CD8+T细胞

CD4分子表达于60%~65%T细胞及部分NKT细胞。

巨噬细胞和树突状细胞亦可表达CD4分子，但表达水平较低。

CD8分子表达于30%~35%T细胞和部分T细胞。

人的成熟T细胞按其CD分子表型的不同，可分为CD3+CD4+CD8T细胞和CD3+CD4CD8+T细胞，分别简称为CD4+T细胞和CD8+T细胞。

“CD4+T细胞”和“CD8+T细胞”二个术语通常指表达TCR的T细胞。

CD4+T细胞和CD8+T细胞的功能彼此不同。

CD4+T细胞识别由13~17个氨基酸残基组成的外源性抗原肽，受自身MHCⅡ类分子的限制，活化后，分化的效应细胞主要为Th细胞，但也有少数CD4+效应T细胞具有细胞毒作用和免疫抑制作用。

而CD8+T细胞识别由8~10个氨基酸残基组成的内源性抗原肽，受自身MHCⅠ类分子的限制，活化后，分化的效应细胞为细胞毒性T细胞（CTL或Tc）细胞，具有细胞毒作用，可特异性杀伤靶细胞。

四、Th、CTL和Treg细胞

根据功能的不同，T细胞可分为Th细胞、CTL细胞和调节性细胞。

这些细胞实际上是初始CD4+T细胞或初始CD8+T细胞活化后分化成的效应T细胞或调节性T细胞。

（一）Th细胞

初始CD4+T细胞可分化为Th1、Th2和Th17三类效应Th细胞，分别分泌不同的细胞因子，发挥不同的免疫效应。

其中，Th1细胞和Th2细胞分别在细胞免疫和体液免疫应答中发挥重要作用。

Th17细胞则通过分泌IL-17参与固有免疫和某些炎症的发生。

此外，初始CD4+T细胞还可分化为Th3和Ⅰ型调节性T细胞（Tr1），见下述调节性T细胞。

（二）CTL（Tc）细胞

从广义上讲，具有细胞毒作用的T细胞包括表达TCRCD8+T细胞、T细胞和NKT细胞等。

细胞毒性T细胞（cytotoxicTcell,CTL或Tc）通常指表达TCRCD8+CTL细胞。

CTL依据其分泌的细胞因子不同，可进一步分成Tc1和Tc2两个亚型。

分泌细胞因子类型与Th1细胞类似的CTL细胞称为Tc1细胞，分泌细胞因子类型与Th2细胞类似的CTL细胞称为Tc2细胞。

IFN-和IL-12可促进Tc1的生成，而IL-4可促进Tc2的生成。

（三）调节性T细胞（Treg）

近年来的研究表明，一些CD4+T细胞还可高表达IL-2受体的链（CD25）分子，胞浆中表达Foxp3转录因子，称为调节性T细胞（reguletaryTcell,Treg）。

Treg可由胸腺内发育成熟后直接迁移到外周，也可由外周初始T细胞（Th0）经TGF-等细胞因子诱导分化而来。

此类细胞在免疫应答的负调节及自身免疫耐受中发挥重要的作用。

1．自然调节性T细胞自然调节T细胞（nTreg）主要直接从胸腺中分化而来。

人体中nTreg占外周血CD4阳性细胞的5％~10％。

nTreg的表型为CD4+CD25+Foxp3+。

Foxp3是一种转录因子，不仅是nTreg的一种重要标志，而且是也参与Treg的分化和功能。

nTreg的负调控作用通过两种方式，除了通过与靶细胞的直接接触外，还分泌TGF-、IL-10、IL-35等细胞因子来抑制免疫应答。

nTreg主要抑制自身反应性T细胞应答。

此外，还参与肿瘤的发生和诱导移植耐受。

表10-2两类调节性T细胞的比较

特点

自然调节性T细胞

适应性调节性T细胞

诱导部位

胸腺

外周

CD25表达

+

转录因子Foxp3

抗原特异性

自身抗原（胸腺中）

组织特异性抗原和外来抗原

发挥效应作用的方式

细胞接触，分泌细胞因子

主要依赖细胞因子，细胞接触

功能

抑制自身反应性T细胞应答

抑制自身损伤性炎症反应和移植

排斥反应，有利于肿瘤生长

2．适应性调节性T细胞适应性调节性T细胞又称诱导性调节性T细胞（iTreg），一般在外周由抗原及其他因素（如TGF-）诱导产生，主要来自初始CD4+T细胞。

iTreg的表型与nTreg相同，即CD4+CD25+Foxp3+。

在iTreg中主要有Tr1和Th3两种亚群。

Tr1细胞主要分泌IL-10及TGF-；

Th3细胞主要产生TGF-。

细胞因子IL-10和TGF-皆以发挥抑制作用见长，因而Tr1和Th3具有下调免疫应答的特性。

Th3通常在口服耐受和黏膜免疫中发挥作用，而Tr1则可抑制炎症性自身免疫反应和由Th1介导的淋巴细胞增殖及移植排斥反应。