第十章T淋巴细胞文档格式.docx

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在IL-7等细胞因子的诱导下，pre-T增殖活跃，并表达CD4和CD8，细胞进入DP细胞阶段。

2.CD4+CD8+双阳性细胞阶段DP的pre-T细胞停止增殖，开始重排α基因，并与β链组装成TCR。

成功表达TCR的细胞即是未成熟T细胞。

未成熟T细胞经历阳性选择并进一步分化为SP细胞。

3.CD4+CD8-或CD4-CD8+单阳性细胞阶段SP细胞经历阴性选择后成为成熟T细胞，通过血液循环进入外周免疫器官。

（二）T细胞发育过程中的αβTCR基因重排

TCR基因群与BCR基因群的结构相似，其重排的过程也相似。

TCRβ基因群包括Vβ、Dβ和Jβ三类基因片段。

重排时先从Dβ和Jβ中各选1个片段，重排成D-J，然后与Vβ中的1个片段重排成V-D-J，再与Cβ重排成完整的β链，最后与pTα组装成前TCR，表达于pre-T表面。

TCRα基因群包括Vα和Jα两类基因片段。

重排时从Vα和Jα中各选1个片段，重排成V-J，再与Cα重排成完整的α链，最后与β链组装成完整的TCR，表达于未成熟T细胞表面。

TCR的多样性形成机制主要是组合多样性和连接多样性，但其N序列插入的几率远高于BCR和Ig，故TCR的多样性可达1016，而此阶段的BCR多样性只有1011。

（三）T细胞发育过程中的阳性选择

阳性选择（positiveselection）指在胸腺皮质中，未成熟DP细胞表达的随机多样特异性的TCR与胸腺上皮细胞表面的自身抗原肽-MHCⅠ类分子复合物或自身抗原肽-自身MHCⅡ类分子复合物相互作用。

能以适当亲和力结合（阳性）的DP细胞成活并获得MHC限制性；

不能结合或结合亲和力过高的DP细胞发生凋亡，凋亡细胞占DP细胞的95%以上。

在此过程中，DP细胞分化为SP细胞：

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。

因此，阳性选择的意义是：

①获得MHC限制性；

②DP细胞分化为SP细胞。

（四）T细胞发育过程中的阴性选择

阴性选择（negativeselection）经过阳性选择的SP细胞在皮质髓质交界处及髓质区，与胸腺树突状细胞、巨噬细胞等表面的自身抗原肽-MHCⅠ类分子复合物或自身抗原肽-MHCⅡ类分子复合物相互作用。

高亲和力结合的SP细胞（即自身反应性T细胞）发生凋亡，少部分分化为调节性T细胞；

而不能结合的SP细胞（阴性）存活成为成熟T细胞并进入外周免疫器官。

因此，阴性选择的意义是清除自身反应性T细胞，保留多样性的抗原反应性T细胞，以维持T细胞的中枢免疫耐受。

经过胸腺发育的CD4+T细胞或CD8+T细胞，进入胸腺髓质区，成为能特异性识别抗原肽-MHCⅡ类分子复合物或抗原肽-MHCⅠ类分子复合物、具有自身MHC限制性以及自身免疫耐受性的初始T细胞，迁出胸腺，进入外周T细胞库。

二、T细胞在外周免疫器官中的增殖分化

从胸腺进入外周免疫器官尚未接触抗原的成熟T细胞称初始T细胞，主要定居于外周免疫器官的胸腺依赖区。

T细胞的定居与它在胸腺发育中获得相应的淋巴细胞归巢受体（如L-选择素等黏附分子和CCR7等趋化因子受体）有关。

T细胞在外周免疫器官与抗原接触后，最终分化为具有不同功能的效应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，活化、增殖、分化，以及效应功能的发挥。

其中，一些膜分子还是区分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细胞通过TCR识别抗原。

与BCR不同，TCR并不能直接识别抗原表面的表位，只能特异性识别APC或靶细胞表面提呈的抗原肽-MHC分子复合物（pMHC）。

因此，TCR识别pMHC时具有双重特异性，即既要识别抗原肽，也要识别自身MHC分子的多态性部分，称为MHC限制性（MHCrestriction）。

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、γ、δ四种。

根据所含肽链的不同，TCR分为TCRαβ和TCRγδ两种，表达相应TCR的T细胞分别称为αβT细胞和γδT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。

V区中含有3个互补决定区（CDR1、CDR2和CDR3），是TCR识别pMHC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，不具备转导活化信号的功能。

TCR识别抗原所产生的活化信号由CD3转导至T细胞内。

2.CD3的结构和功能CD3具有五种肽链，即γ、δ、ε、ζ、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。

γ、δ和ε链的胞膜外区各有一个Ig样结构域。

通过这些结构域之间的相互作用，分别形成γε和δε二聚体。

ζ和η链的胞膜外区很短，并以二硫键链接，形成ζζ二聚体或ζη二聚体。

γ、δ、ε、ζ和η肽链的胞质区均含有免疫受体酪氨酸激活模体（immunoreceptortyrosine-basedactivation，ITAM）。

ITAM由18个氨基酸残基组成，其中含有2个YxxL/V（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）被细胞内的酪氨酸蛋白激酶磷酸化后，可募集其他含有SH2结构域的酪氨酸蛋白激酶（例如ZAP-70），通过一系列信号转导过程激活T细胞。

ITAM的磷酸化和与ZAP-70的结构是T细胞活化转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。

二、CD4和CD8

成熟T细胞只表达CD4或CD8，即CD4+T细胞或CD8+T细胞。

CD4和CD8的主要功能是辅助TCR识别抗原和参与T细胞活化信号的转导，因此又称为TCR的共受体。

CD4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β2结构域结合。

CD8是由α和β肽链组成的异二聚体，2条肽链均为跨膜蛋白，由二硫键连接，胞外区各含1个Ig样结构域，能够与MHCⅠ类分子重链的α3结构域结合。

CD4和CD8分别与MHCⅡ类分子和MHCⅠ类分子的结合，可增强T细胞与APC或靶细胞之间的相互作用并辅助TCR识别抗原。

CD4和CD8的胞质区可结合酪氨酸蛋白激酶p56lck。

p56lck激活后，可催化CD3胞质区ITAM中酪氨酸残基的磷酸化，参与TCR识别抗原所产生的活化信号的转导过程。

CD4还是人类免疫缺陷病毒（HIV）的受体。

HIV的gp120蛋白结合CD4是HIV侵入并感染CD4+T细胞或CD4+巨噬细胞的重要机制。

三、共刺激分子

共刺激分子（co-stimulatorymolecule）是为T（或B）细胞完全活化提供共刺激信号的细胞表面分子及其配体。

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（或抗原刺激信号）由TCR识别APC提呈的pMHC而产生，经CD3转导信号，CD4或CD8起辅助作用，第一信号使T细胞初步活化，代表适应性免疫应答严格的特异性。

第二信号（共刺激信号）则由APC或靶细胞表面的共刺激分子与T细胞表面的相应的共刺激分子相互作用而产生。

共刺激信号使T细胞完全活化，只有完全活化的T细胞才能进一步分泌细胞因子和表达细胞因子受体，在细胞因子的作用下和增殖。

没有共刺激信号，T细胞不能活化而克隆失能。

T细胞表面的共刺激分子大多是免疫球蛋白超家族（IgSF）成员，如CD28家族成员（CD28、CTLA-4、ICOS和PD-1）以及CD2和ICAM等，CD28家族的配体为CD80（B7-1）、CD86（B7-2）、ICOSL、PD-L1和PD-L2等。

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。

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的配体是CD80和CD86，后者主要表达于专职性APC。

CD28产生的共刺激信号在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），防止细胞凋亡；

刺激T细胞合成IL-2等细胞因子，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CD80和CD86，但CTLA-4与配体结合的亲和力显著高于CD28。

由于CTLA-4的胞质区有免疫受体酪氨酸抑制基序（ITIM），故传递抑制性信号。

通常T细胞活化并发挥效应后才表达CTLA-4，所以其作用是下调或终止T细胞活化。

3.ICOSICOS（inducibleco-stimulator）表达于活化T细胞，配体为ICOSL。

初始T细胞的活化主要依赖CD28提供共刺激信号，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T细胞，配体为PD-L1和PD-L2。

PD-1与配体结合后，可抑制T细胞的增殖以及IL-2和IFN-γ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.CD2CD2又称淋巴细胞功能相关抗原2（LFA-2），配体为LFA-3（CD58）或CD48（小鼠和大鼠）。

CD2表达于95%成熟T细胞、50%~70%胸腺细胞以及部分NK细胞，除介导T细胞与APC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APC。

CD40L与CD40的结合所产生的效应是双向性的。

一方面，促进APC活化，促进CD80/CD86表达和细胞因子（例如IL-12）分泌。

另一方面，也促进T细胞的活化。

在TD-Ag诱导的免疫应答中，活化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B细胞的产生。

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

T细胞也可表达ICAM-1，同APC、靶细胞或其他T细胞表达的LFA-1结合。

四、丝裂原受体及其他表面分子

T细胞还表达多种丝裂原（mitogen）受体，丝裂原可非特异性直接诱导静息T细胞活化和增殖。

刀豆蛋白A（concanavalin，ConA）和植物血凝素（phytohemagglutinin,PHA）是最常见的T细胞丝裂原。

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

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、IFN-γR和趋化因子受体等）及可诱导细胞凋亡的FasL（CD95L）等。

T细胞也表达Fc受体（如FcγR等）和补体受体（CR1）等。

第三节T细胞的分类和功能

T细胞具有高度的异质性，按照不同的分类方法，T细胞可分为若干亚群，各亚群之间相互调节，共同发挥其免疫学功能。

一、根据所处的活化阶段分类

（一）初始T细胞

初始T细胞（naï

veTcell）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（CD62L），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提呈的pMHC刺激而活化，并最终分化为效应T细胞和记忆T细胞。

（二）效应T细胞

效应T细胞（effectorTcell）存活期短，除表达高水平的高亲和力IL-2受体外，还表达整合素，是行使免疫效应的主要细胞。

效应T细胞主要是向外周炎症部位或某些器官组织迁移，并不再循环至淋巴结。

（三）记忆T细胞

记忆T细胞（memoryTcell，Tm）可能由效应T细胞分化而来，也可能由初始T细胞接受抗原刺激后直接分化而来。

其存活期长，可达数年。

接受相同抗原刺激后可迅速活化，并分化为效应T细胞，介导再次免疫应答。

Tm表达CD45RO和黏附分子（如CD44），参与淋巴细胞再循环。

即使没有抗原或MHC分子的刺激，Tm仍可长期存活，通过自发增殖维持一定数量。

二、根据TCR类型分类

根据TCR类型，T细胞可分为表达TCRαβ的T细胞和表达TCRγδ的T细胞。

（一）αβT细胞

αβT细胞即通常所称的T细胞，占脾脏、淋巴结和循环T细胞的95%以上。

如未特指，本书所述的各类T细胞均为αβT细胞。

（二）γδT细胞

γδT细胞主要分布于皮肤和黏膜组织，其抗原受体缺乏多样性，识别抗原无MHC限制性，主要识别CD1分子提呈的多种病原体表达的共同抗原成分，包括糖脂、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。

大多数γδT细胞为CD4-CD8-，少数可表达CD8。

γδT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γδT细胞通过分泌多种细胞因子（包括IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、GM-CSF、TNF-α、IFN-γ等）发挥免疫调节作用和介导炎症反应。

三、根据CD分子分亚群

根据是否表达CD4或CD8，T细胞分为CD4+T细胞和CD8+T细胞。

（一）CD4+T细胞

CD4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，但表达水平较低。

CD4+T细胞识别由13~17个氨基酸残基组成的抗原肽，受自身MHCⅡ类分子的限制，活化后，分为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。

（二）CD8+T细胞

CD8表达于30%~35%T细胞。

CD8+T细胞识别由8~10个氨基酸残基组成的抗原肽，受自身MHCⅠ类分子的限制，活化后，分化为细胞毒性Y细胞（CTL），具有细胞毒作用，可特异性杀伤靶细胞。

四、根据功能特征分亚群

根据功能的不同，T细胞可分为Th细胞、CTL和调节性T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细胞。

（一）辅助T细胞（helperTcell，Th）

Th均表达CD4，通常所称的CD4+T细胞即指Th。

未受抗原刺激的初始CD4+T细胞为Th0。

Th0向不同谱系的分化受抗原的性质和细胞因子等因素的调控，而最重要的影响因素是细胞因子的种类和细胞因子之间的平衡。

例如，胞内病原体和肿瘤抗原以及IL-12、IFN-γ诱导Th0向Th1分化，其中IL-12主要由APC产生。

普通细菌和可溶性抗原以及IL-4诱导Th0向Th2分化，其中IL-4主要由局部环境中NKT细胞以及嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞等所产生。

TGF-β、IL-4和IL-10诱导Th0向Th3分化。

TGF-β和IL-6诱导Th0分化为Th17。

TGF-β和IL-2诱导Th0分化为Treg。

IL-21和IL-6诱导Th0分化为Tfh。

除细胞因子外，APC表达的共刺激分子对Th0的分化方向亦发挥调节作用。

例如，ICOS可促进Th2的分化，而4-1BB可能与Th1的分化有关。

1.Th1主要分泌Th1型细胞因子，包括IFN-γ、TNF、IL-2等。

它们能促进Th1的进一步增殖，进而发挥细胞免疫的效应，同时还能抑制Th2增殖。

Th1细胞的主要效应是通过分泌的细胞因子增强细胞介导的抗感染免疫，特别是抗胞内病原体的感染。

例如，IFN-γ活化巨噬细胞，增强其杀伤已吞噬的病原体的能力。

IFN-γ还能促进IgG的生成。

IL-2、IFN-γ和IL-12可增强NK细胞的杀伤能力。

IL-2和IFN-γ协同刺激CTL的增殖和分化。

TNF除了直接诱导靶细胞凋亡外，还能促进炎症反应。

另外，Th1也是迟发型超敏反应中的效应T细胞，故也称迟发型超敏反应T细胞（TDTH）。

在病理情况下，Th1参与许多自身免疫病的发生和发展，如类风湿关节炎和多发性硬化症等。

2.Th2主要分泌Th2型细胞因子，包括IL-4、IL-5、IL-10及IL-13等。

它们能促进Th2细胞的增殖，进而辅助B细胞活化，发挥体液免疫的作用，同时抑制Th1增殖。

Th2的主要效应是辅助B细胞活化，其分泌的细胞因子也可促进B细胞的增殖、分化和抗体的生成。

Th2在变态反应及抗寄生虫感染中也发挥重要作用：

IL-4和IL-5可诱导IgE生成和嗜酸性粒细胞活化。

特异性皮炎和支气管哮喘的发病与Th2型细胞因子分泌过多有关。

3.Th3主要分泌大量TGF-β，起免疫抑制的作用，有人将其归入Treg的亚群。

4.Th17通过分泌IL-17（包括IL-17A到IL-17F）、IL-21、IL-22、IL-26、TNF-α等多种细胞因子参与固有免疫和某些炎症的发生，在免疫病理损伤，特别是自身免疫病的发生和发展中起重要作用。

5.Tfh滤泡辅助T细胞（follicularhelperTcell,Tfh）是一种存在于外周免疫器官淋巴滤泡的CD4+T细胞，其产生的IL-21在B细胞分化为浆细胞、产生抗体和Ig类别转换中发挥重要作用，是辅助B细胞应答的关键细胞。

需要指出的是不同亚群的Th分泌不同的细胞因子只不过反应了这些细胞处于不同分化状态，这种分化状态不是恒定不变的，在一定条件下是可以相互转变。

（二）细胞毒性T细胞（cytotoxicTlymphocyte,CTL）

CTL表达CD8，通常所称的CD8+T细胞即指CTL，而同样有细胞毒作用的γδ细胞和NKT细胞不属于CTL。

CTL的主要功能是特异性识别内源体抗原肽-MHCⅠ类分子复合物，进而杀伤靶细胞（细胞内寄生病原体感染的细胞或肿瘤细胞）。

杀伤机制主要有两种：

一是分泌穿孔素（perforin）、颗粒酶（granzyme）、颗粒溶素（granulysin）及淋巴毒素（LTα）等物质直接杀伤靶细胞；

而是通过Fas/FasL途径诱导靶细胞凋亡。

CTL在杀伤靶细胞的过程中自身不受伤害，可连续杀伤多个靶细胞。

（三）调节性T细胞（regulatoryTcell,Treg）

通常所称的Treg是CD4+CD25+Foxp3+的T细胞。

Foxp3是一种转录因子，不仅是Treg的重要标志，也参与Treg的分化和功能。

Foxp缺陷会使得Treg减少或缺如，从而导致人、小鼠发生严重自身免疫病。

Treg主要通过两种方式负调控免疫应答：

①直接接触抑制靶细胞活化；

②分泌TGF-β、IL-10等细胞因子抑制免疫应答。

在免疫耐受、自身免疫病、感染性疾病、器官抑制及肿瘤等多种疾病中发挥重要的作用。

1.自然调节性T细胞直接从胸腺分化而来，约占外周血CD4+T细胞的5%~10%。

2.诱导性调节性T细胞或称适应性调节T细胞，由初始CD4+T细胞在外周经抗原及其因素（如TGF-β何IL-2）诱导产生。

iTreg还包括Tr1和Th3两种两种亚群。

Tr1主要分泌IL10及TGF-β，主要抑制炎症性自身免疫反应和由Th1介导的淋巴细胞增殖及抑制排斥反应。

此外，Tr1分泌IL-10可能在防治超敏反应性疾病（如哮喘）中起作用。

Th3主要产生TGF，通过在口服耐受和黏膜免疫中发挥作用。

3.其他调节性T细胞在CD8+T细胞中也存在一群CD8+调节性T细胞，对自身反应性CD4+T细胞具有抑制活性，并可抑制移植物排斥反应。

此外，Th1、Th2、NK、NKT以及γδT细胞等亚群也具有免疫调节活性。

思考题

1.T细胞表面有哪些重要分子？

其功能是什么？

2.T细胞有哪些亚群？

各自的功能是什么？