T细胞的类别.docx
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T细胞的类别
细胞受体TCR CD3、CD4、CD8
mIg mb-1/Igα(CD79a)、B29/Igβ/(CD79b)
CR CR1(CD35)、CR2(CD21)、CD3(CD11b/CD18)、CR4(CD11c/CD18)、C5aR(CD88) FcR FcγRI(CD64)、FcγRⅡ(CD32)、FcγRⅢ(CD16)、FcεRⅡ(CD23)FcαR(CD89)
细胞因子受体 IL-2Rα(CD25)、M-CSFR(CD115)、GM-CSFR(CDw116)、SCFR(CD117)、 IFN-γR(CDw119)、TNF-αR(CD120)、IL-1R(CDw121)、IL-2Rβ(CD122)、
IL-4R(CDw124)、IL-6R(CD126)、IL-7R(CDw127)、IL-8R(CDw128)、
gp130(CDw130)
细胞间、细胞基质相互识别
白细胞粘附分子-内皮细胞粘附分子:
LFA-1(CD11a/CD18)-ICAM-1(CD54)、ICAM-2(CD102)
Mac-1(CD11b/CD18)-ICAM-1(CD54)
VLA-4(CD49d/CD29)-VACM-1(CD106)
L-selectin(CD62L)-E-selectin(CD62E)、P-selectin(CD62P)
CD15-E-selectin(CD62E)、P-selectin(CD62P)
淋巴细胞归位受体-血管内皮细胞地址素:
L-selectin(CD62L)-PNAd
CLA-E-selectin(CD62E)
LFA-1(CD11a/CD18)-ICAM-1(CD54)、ICAM-2(CD102)
VLA-4(CD49d/CD29)-VCAM-1(CD106)
CD44-MAd
LPAM-2(CD49d/β7)-MAd、VCAM-1(CD106)
白细胞粘附分子-细胞外基质:
VLA-1(CD49a/CD29)-CA、LM
VLA-2(CD49b/CD29)-CA、LM
VLA-3(CD49c/CD29)-FN、LM、CA
VLA-4(CD49d/CD29)-FN
VLA-5(CD49e/CD29)-FN
VLA-6(CD49f/CD29)-LM
α7β1(-/CD29)-LM
VNR-β1(CD51/CD29)-VN、FN
Mac-1(CD11b/CD18)-FB
P150,95(CD11c/CD18)-FB
GPⅡbⅢa(CD41/CD61)-FB、FN、vWF、TSP
VNR(CD51/CD61)-VN、FB、vWF、FN、CA、TSP
α6β4(CD49f/CD104)-LM
VNR-β5(CD51/-)-VN
CD51/ β6-FN
CD49d/β7-FN
GPIb-α/IX(CD42b/CD42a)-vWF
免疫细胞间相互识别:
CD22-CD45RO
CD2-LFA-3(CD58)
CD4-MHCⅡ类分子
CD5-CD72
CD8-MHCⅠ类分子
LFA-1(CD11a/CD18)-ICAM-1(CD54)、ICAM-2(CD102)
CD28-B7/BB1(CD80)
CD27-CD70
参与白细胞激活
T细胞:
CD2(T细胞旁路激活途径)、CD3(信号转导)、CD4、CD5、CD8、CD28、 CD43、CD44、VLA-4(CD49d/CD29)、CDw90
B细胞:
CD19(抑制G0→C1,抑制Ig分泌)、CD20(抑制细胞周期)、CD21(活化B细 胞)、CD22(Ca2+升高,促进G0→G1)、CD23(B细胞分化)、CD40(B细胞生 长)、CD72、CD73(G0→G1)、CD80(B细胞活化)
髓样细胞:
CD14(髓样细胞氧化爆发)、CDw65(中性粒细胞活化)
NK:
CD16(NK活化)、CD2、CD3
非谱系:
CD69(活化诱导分子,AIM)
与细胞膜表面酶有关
CD10(中性肽链内切酶)、CD13(氨肽酶)、CD26(二肽酰肽酶Ⅳ)、
CD45(酪氨酸磷酸酯酶)、CD73(5`核苷酸外切酶)、CDw75(具有酶活性)
与病毒受体有关
CD21(EB病毒R)、CD4(HIVR)、CD54(鼻病毒R)、CD46(麻疹病毒受体)
一、与T细胞识别、粘附、活化有关的CD分子
T细胞是一类重要的免疫活性细胞,除直接介导细胞免疫功能外,对机体免疫应答的调节起关键作用。
T淋巴细胞本身的识别活化及效应功能的发挥,不仅与外来抗原、丝裂原和多种细胞因子密切相关,而且有赖于T细胞相互之间、T细胞与抗原提呈细胞(APC)之间以及T细胞与靶细胞之间的直接接触。
T淋巴细胞识别抗原的受体是T细胞受体(Tcellreceptor,TCR)与CD3所组成的复合物(TCR/CD3)。
在识别过程中还有赖于抗原非特异性的其它细胞表面分子的辅助,这些辅助分子(accessorymolecules)主要包括CD4、CD8,MHCⅠ类分子、Ⅱ类分子,LFA-1(CD11a/CD18)、CD49d、e、f/CD29(VLA-4、VLA-5、VLA-6)、CD28、CD44、CD45、ICAM-1(CD54),LFA-2(CD2)和LFA-3(CD58)等。
有关MHCⅠ类、Ⅱ类分子的结构和功能在第六章“MHC及其临床应用”中讨论。
VLA-4、VLA-5、LFA-6、LFA-1、ICAM-1、CD44见第二章“粘附分子”。
有关CD45在第八章“免疫球蛋白超家族”中阐述。
图1-1参与T细胞对靶细胞识别的分子(模式图)
T细胞表面的辅助分子有以下特点:
(1)存在于T细胞上的辅助分子可特异地与存在于APC或靶细胞上的某些分子(配体)相结合,如LFA-1和CD2可分别与ICAM-1和LFA-3结合。
(2)辅助分子本身不具有多态性,在一个物种所有个体的所有T细胞的某一种辅助分子的结构基本上是相同的。
(3)辅助分子可加强T细胞与APC或靶细胞结合的程度。
(4)许多辅助分子具有转导信号的功能,如CD2、CD4和CD8等分子。
(5)有些辅助分子如CD2、CD4、CD8、CD28、Thy-1等其编码的基因属于Ig基因超家族;有些辅助分子如LFA-1、VLA-4、VLA-5和VLA-6等编码的基因属于integrin基因超家族。
(6)T细胞膜表面辅助分子作为膜表面重要的标记已被应用于临床的诊断和治疗。
(7)细胞因子可调节辅助分子的表达,从而改变细胞间粘附的能力,这是细胞因子免疫调节作用的一个重要方面。
(一)T细胞受体
T细胞受体(Tcellreceptor,TCR或Ti)是T淋巴细胞表面识别外来抗原与自身MHCⅠ类抗原(或Ⅱ类抗原)复合物的受体,在同种异体移植中TCR也识别单独的非已的MHC抗原。
目前已经证实,TCR在细胞表面与CD3密切结合在一起组成TCR/CD3复合物,TCR识别抗原后刺激信号是通过CD3分子传递的。
细胞受体的类型和结构 TCR中的多肽链是异质性的。
根据抗原结构和编码基因不同,已发现有α、β、γ和δ四种多肽链。
关于TCR多肽链的结构大多是从分析TCR多肽链cDNA或基因组克隆(genomicclones)而来,编码TCR多肽链的基因属于免疫球蛋白基因超家族成员。
成熟TCR肽链分子量在40~60kDa之间。
根据TCR中异源双体的组成的不同,TCR可分为以TCRαβ和TCRγδ两种类型。
(1)TCRαβ:
CD阳性TCRαβT细胞可识别非已MHCⅡ类抗原(同种异体抗原)或自身MHCⅡ类抗原与加工后抗原的复合物CD8阳性TCRαβT细胞则可识非已MHCⅠ类抗原或自身MHCⅠ类抗原与加工后抗原的复合物TCRα链分子量40~50kDa的酸性糖蛋白,β链40~50kDa不带电或碱性糖蛋白。
α和β链各由一个可变区(V区)和一个恒定区(C区)组成,与Ig的V区和C区大小相似,属于免疫球蛋白超家族成员。
TCRα、β链的V区约含102到109个氨基酸,在V区部分由两个半胱氨酸形成链内二硫键,组成约含50~60氨基酸残基的环肽,这与IgV区结构和功能相似,是特异性识别外来抗原的结构域。
TCRα、β链的C区约含138到179个氨基酸,每个C区形成由链内二硫键连接的环肽。
α、β链在连接肽(connectingpeptide)形成链间二硫键。
穿膜区约由20~24氨基酸组成,α链穿膜区含有带正电的1个赖氨酸和1个精氨酸残基,β链穿膜区含有1个带正电的赖氨酸残基,这些带正电的氨基酸与CD3γ、δ和ε链穿膜区带负电的谷氨酸和/或天冬氨酸形成盐桥,稳定TCR/CD3复合物结构,并与CD3传递信息有关。
α、β链胞浆部分只有5~12氨基酸长的尾部(图1-2)。
图1-2TCRαβ异源双体模
(2)TCRγδ:
TCRγ和δ链各包括一个Ig样的V区和C区、连接肽、疏水的穿膜区以及一个短的胞浆区尾部,在连接肽区可形成链间的二硫键。
γ和δ链的穿膜区各含有1个带正电的赖氨酸,此外δ链还有1个带正电的精氨酸,这些带正电的氨基酸与CD3γ、δ和ε链穿膜区带负电的天冬氨酸或谷氨酸形成盐桥。
在氨基酸水平上分析,TCRγ链与β链同源性较高,而TCRδ链与α链同源性较高。
在人类TCRγδ有二硫键相连和非共价相连两种形式,而在小鼠只发现二硫键相连的TCRγδ形式。
人γ链分子量为36~55kKa,δ链为40~60kDa,γ、δ链的分子量大小取决于多肽骨架的长度和糖基化的程度。
有关TCRα、β、γ、δ链基因的结构和重排见第三章“免疫球蛋白超家族”
2.两种类型TCRT细胞的比较 TCRαβ与TCRγδ不仅组成受体多肽链的结构不同,而且具有这两种类型受体T细胞的分布、表型、发育以及功能也有差别(表1-5)。
表1-5 TCRαβ与TCRγδ细胞特性的比较
特性
TCRαβ
TCRγδ
分 布
PBL
60~70%
~15%
其它部分
小鼠树突状表皮细胞(DEC)、小鼠粘膜上皮内淋巴细胞(IEL)
表 型
CD4+CD8-
60~65%
<1%
CD4-CD8+
35%
20~50%
CD4-CD8-
<1%
50~80%
CD2
100%
100%
CD5
>95%
-或+(弱)
发 育
胸腺后期
胸腺早期(早于TCRαβ)
功 能
(1)识别MHC与加工处理多肽的复合物
(1)识别外来抗原的MHC限制尚有争论,识别破伤风类毒素可能受MHCⅡ类抗原限制;小鼠TCRγδ对合成肽反应受Qa分子限制。
(2)识别非已MHC及MHCⅠ类抗原相关分子(TLa、CD1)
(2)识别非已MHC
(3)产生些细胞因子(IL-2、IL-4、IL-5、GM-CSF、IFN-γ)
(3)产生多种淋巴因子
(4)某些TCRγδ细胞可杀伤靶细胞
(5)调节TCRαβ的发育。
(4)杀伤病毒感染等靶细胞
(6)上皮屏障(针对肠毒素、分枝杆菌热休克蛋白等)
注:
树突状表皮细胞dendriticepidermalcell,DEC
上皮内淋巴细胞intraepitheliallymphocyte IEL
在正常外周血中,CD4-CD8+、CD4+CD8-、CD4+CD8+和CD4-CD8-四种表型不同的T细胞分别占T细胞总数的25%、70%、1%和4%左右,其中前三种表型TCR类型主要为TCRαβ,而CD4-CD8-T细胞主要为TCRγδ。
以下疾病可见外周血或局部TCRγδ细胞数量或比率升高:
(1)重症联合免疫缺陷、常见可变型免疫缺陷、Wiskott-Aldrich综合征、Di-George综合征、白血病患者骨髓移植等病人外周血中TCRγδ细胞百分率增加;
(2)少数急性T细胞白血病、T细胞恶性淋巴瘤患者为TCRγδT细胞发生恶性变;(3)慢性淋巴细胞性白血病、大颗粒淋巴细胞(LGL)白血病病人PBMC中TCRγδT细胞百分率增加;(4)肾移植患者排异反应晚期外周血中TCRγδ细胞增加;(5)类风湿性关节炎患者关节腔滑液中TCRγδ阳性细胞比率要高于外周血中TCRγδ细胞比例,推测TCRγδ可能参与局部炎症的发生;(6)经结核杆菌免疫后的局部淋巴引流液中TCRγδT细胞比例增加,麻风结节病灶中有很高比例的TCRγδT细胞,提示TCRγδT细胞对分枝杆菌所致的感染免疫中起重要作用;(7)HIV、EBV感染时外周血TCRγδT细胞比例增加。
[超搞原]有的抗原不经过APC处理和递呈可直接激活CD4阳性T细胞称为超抗原(superantigen,SAg),具有类似致分裂原的作用。
SAg对T细胞的激活采取一种独特的方式,即分子一端和TCRβ链上V基因产物结合,别一端和APC表面MHCⅡ类分子相结合。
因此SAg发挥作用需有两类细胞:
表达TCRβ链的CD4+T细胞和表达MHCⅡ类抗原的辅佐细胞。
外源性的SAg主要是葡萄菌、链球菌、支原体等微生物产生的毒素,其中以葡萄球菌肠毒素A(StaphylococcusenterotoxinA,SEA)研究得最多,SEA往往取用特定TCR基因片段Vβ及Vβ22,SEA另一侧与HLA-DR分子β1结构域的α螺旋相结合。
SAg激活CD4+T细胞使之释放IL-2,IFN、TNF等细胞因子,诱导CTL分化为效应细胞,可杀伤对NK、LAK高度抵抗的白血病细胞。
(二)CD3(T3、Leu4)
CD3分子分布于成熟T淋巴细胞表面,至少由γ、δ、ε、ζ、η5种多肽链组成,与T细胞抗原受体非共价连接(图1-3)。
CD3单克隆抗体可诱导CD3多肽和TCR共帽形成(co-capping),并诱导T淋巴细胞活化。
TCR识别外来抗原与自身MHC分子形成的复合物,CD3对于信号的传递具有重要作用。
图1-3TCR/CD3结构模式图
T细胞在胸腺发育过程中,CD3γ、δ和ε基因的表达要早于TCRα、β链基因的表达。
CD3γ、δ和ε基因产物通过翻译后的修饰形成核心结构,在内织网处,此核心结构与TCRαβ异源双体形成复合物后转移到高尔基氏体,进行N连接的糖基化。
ζ-ζ同源双体与TCRαβ/CD3γδεε结合后组成一个完整的复合物TCRαβ/CD3γδεεζζ(少娄分子为TCRαβ/CD3γδεεζη)。
最近发现一个分子量为28kDa的ω连或T细胞受体相关蛋白(Tcellreceptorassociatedprotein,TRAP),可能具有控制TCR/CD3复合物在内织网中装配和转移的功能,但确切的机理尚不明了。
ω链不表达于细胞膜表面。
图1-4TCR/CD3复合物模式图
γ、δ和ε链 CD3γ、δ和ε链基因有高度的同源性,在人类位于第11号染色体,小鼠9号染色体,这三种链的基因可能从一个祖先基因通过基因复制而来。
CD3γ、δ和ε链在细胞膜外都有一个Ig样结构域(C2),都属于免疫球蛋白超家族,但不存在多态性或可变性,因此不直接参与特异性识别抗原。
γ、δ和ε链的穿膜部分含有带负电谷氨酸和/或天冬氨酸残基,这与TCRα、δ链穿膜区中带正电赖氨酸、精氨酸以及β、γ链穿膜区中的赖氨酸相互作用有重要作用。
γ、δ和ε链胞浆部分含44到81氨基酸残基,提供了把信息传导到细胞内的条件。
γ链分子量为25~28kKa,有2个糖基化点,氨基端89个氨基酸残基为亲水性,组成胞膜外区,穿膜区含27个氨基酸残基,胞浆内区44氨基酸残基,胞浆内113位丝氨酸残基可能是磷酸化位点。
δ链分子量为20kDa,含有2个糖基化点,胞浆内126位丝氨酸可能是磷酸化位点。
CD3δ链抗体能非特异性地活化T细胞,促进T细胞有丝分裂。
ε链分子量为20kDa包括氨基端104亲水氨基酸的胞膜外区,穿膜区26个氨基酸残基,胞浆内区81个氨基酸残基。
目前所制备的单克隆抗体中大部分是针对CD3ε链。
ζ和η ζ(zeta)和η(eta)链结构相似,而与CD3γ、δ和ε链无同源性。
ζ和η链分子量分别为16kDa和21kDa,它们的胞膜外以及穿膜区和结构相似,但有胞浆区不同。
胞膜外区很短,只有9个氨基酸残基,含有半胱氨酸,ζζ之间或ζη之间形成二硫键。
ζ和η链穿膜部分各有一个带负电的天冬氨酸。
ζ和η链胞浆内区分别有113个和155个氨基酸残基,具有多个酪氨酸磷酸化的位点。
最近研究证实,CD3ζ链可能与NK细胞上Fcγ受体相连。
此外,ζ链与FcεRⅠγ亚单位有很高的同源性。
CD3γ、δ和ε链是单链,而ζ则以ζ-ζ同源双体存在于80~90%T细胞中,有10~20%T细胞则以ζ-η异源双体存在。
因此最常见的TCR/CD3复合物的组成形式是TCRαβ/CD3γδεεζζ。
在体外,抗CD3McAb可促进T细胞表达IL-2R,产生IL-2、TNF-α、TNE-β、IFN-γ和IL-4等多种细胞因子,诱导非MHC限制的细胞毒作用,增强T细胞、LAK和NK细胞的杀伤肿瘤作用。
1986年美国FDA已批准应用小鼠抗CD3McAb治疗急性肾移植排斥反应。
CD3McAb治疗心、肝移植排斥反应已完成Ⅲ期临床试验,正申请投放市场。
(三)CD4
CD4和CD8分子分别与MHCⅡ类和Ⅰ类抗原结合,不仅可增强T淋巴细胞与APC或靶细胞结合的程度,而且与刺激信号的传递有关。
CD4阳性细胞是MHCⅡ类抗原限制的细胞群,CD8阳性细胞是MHCⅠ类抗原限制的细胞群。
有关CD4和CD8抗原在胸腺细胞分化过程中的变化以及CD4、CD8T细胞亚群见第七章“淋巴细胞群及其亚群”。
分子的结构 为细胞膜表面单链糖蛋白,人CD4分子由458个氨基酸残基组成,包括信号肽23氨基酸残基,胞膜外区374个氨基酸残基,含2个糖基化点,穿膜区21氨基酸残基,胞浆内区含有40氨基酸残基。
胞膜外区具有4个IgV样结构域,属免疫球蛋白超家族成员。
图1-5CD4分子结构模式图
第一个V样区与Igκ链的V区有很高同源性,有3个互补决定区(complementarity-determiningregion,CDR)。
其余3个V样区功能区与PolyIgR的同源性最接近,其中第2和4个V样区中两个半胱氨酸的距离分别为28和42个氨基酸残基,第3个V样区无二硫键。
CD4跨膜区与MHCⅡ类分子β链的跨膜区高度同源。
编码人CD4基因位于第2号染色体,小鼠第6号染色体,小鼠CD4分子的分子量为55kDa,由457个氨基酸残基组成,信号肽有22个氨基酸残基,N端功能区110个,胞膜外还有一个长序列(longsequence)的区域,含262氨基酸残基,有4个糖基化点,穿膜区25氨基酸残基,胞浆内区含38个氨基酸残基。
人和小鼠CD4分子约有55%序列相同,尤以胞浆内区为显。
在胞浆部位有3个丝氨酸残基,可能作为PKC磷酸化的底物。
CD4胞浆部分功能区高度的保守性表明这一区域的功能是重要的。
分子的分布 分布于部分T淋巴细胞和胸腺细胞表面,也发现于某些B淋巴细胞、EBV转化和B细胞、单核吞噬细胞和脑细胞。
在人类,OKT4和Leu3McAb可检测CD4抗原。
小鼠L3T4是人OKT4的类同物。
分子的功能 在成熟的胸腺细胞、外周血和周围淋巴器官中,CD4阳性细胞一般为辅助性T淋巴细胞诱导细胞/抑制性T淋巴细胞诱导细胞(helperinducer/suppressorinducer)。
(1)作为细胞与细胞之间的粘附分子:
CD4第1、2功能区与MHCⅡ类分子的非多态部分结合以稳定MHCⅡ类分子限制的T细胞与带有MHCⅡ类分子与抗原复合物的APC细胞相互作用。
抗CD4McAb可封闭T细胞的辅助活性。
(2)转导信号:
CD4分子胞浆区与蛋白酪氨酸激酶p56lck相联,对T细胞信号的转导起重要作用(详见第八章)。
CD4分子胞膜外第1个结构区域是HIV外壳蛋白gp120的识别部位,其中CDR2与gp120结合的亲合力最高,CDR3可能与HIV感染靶细胞膜融合有关。
可溶性 gp120结合到CD4的反应可被下列试剂所阻断:
(1)针对CD4V1区中CDR2、CDR3的McAb;
(2)CDR2、CDR3肽段;(3)可溶性CD4V1肽段;(4)抗gp120抗体。
HIV感染机体可引起选择性CD4+细胞的数量减少和功能降低,主要通过以下不同的机理:
(1)HIVgp120与T细胞表面CD4分子结合后通过病毒芽生破坏细胞膜,在感染细胞浆内产生大量非整合的病毒RNA直接损伤细胞膜、干扰细胞代谢,影响CD4分子在细胞膜上的表达以及形成短命的合胞体;
(2)阻断CD4+T细胞与Mψ细胞表面MHCⅡ类抗原的结合,影响Th细胞对抗原的识别过程;(3)产生抗体损伤CD4细胞,机体产生抗gp120或其他HIV成份的抗体,通过激活补体或ADCC效应损伤CD4阳性细胞;(4)特异性CTL也可通过识别CD4细胞表面的gp120分子而杀伤CD4阳性细胞。
最近发现,CD26可能是HIV的另一类受体。
应用基因工程生产的重组可溶性CD4(rsCD4)治疗ARC(AIDSrelatedcomplexes)、艾滋病正在进行Ⅱ期临床试验;抗CD4McAb(Leu3a)也已开始治疗HIV感染的I期临床试验。
此外,应用CD4-IgG、CD4-PE(绿脓杆菌外毒素)、CD4-RA(蓖麻毒毒A)等杂交分子杀伤HIV感染的T细胞,作为抗爱滋病的新药也已进入临床验证。
1991年美国风湿病学年会上报道了用抗CD4McAb治疗类风湿性关节炎(RA),经治疗后临床症状明显改善,PBMC中CD4阳性细胞的比例和CD4抗原密度明显下降,血清可溶性CD4(sCD4)水平明显升高,血沉、CRP、RF、和总免疫球蛋白水平明显降低。
抗CD4嵌合抗体(Centocor公司)治疗类风湿性关节炎、多发性硬化症也已进入Ⅱ期临床验证。
抗CD4McAb(OrthoBiotech公司)预防器官移植排斥反应已开始临床验证。
(四)CD8
分子的结构 CD8分子是由α、β两条多肽链组成的穿膜糖蛋白,α链分子量34kDa,相当于小鼠的Lyt-2;β链30kDa,相当于小鼠的Lyt-3。
每条链各包括1个IgV样结构域、连接肽、穿膜区和胞浆区。
α和β链在连接肽处有二硫键相连。
部分CD8分子是由同源α链双体(α/α)组成,如在CD8阳性的TCRγδT细胞表面。
有报道胸腺细胞上的CD8可能为四聚体。
CD8α和β链IgV样区约含110氨基酸残基,与Igκ、λ轻链的V区有30~35%同源性,与V有20~22%同源性,与TCRVα和Vβ有24%同源性。
编码CD8α、β链的基因属Ig基因超家族成员,与编码Igκ链基因密切连锁,定位于第2号染色体,表达前不需要重排。
编码小鼠Lyt-2和Lyt -3基因定位于第6号染色体,各有二个等位基Ly2a、Ly2b和Ly3a、Ly3b,分别编码、和和。
图1-6CD8分子结构模式图
分子的分布 分布于部分T淋巴细胞和胸腺细胞。
在异基因骨髓移植病人中可出现TCRγδCD8α/α表型的T细胞。
NK细胞表面的CD8分子为α/α二聚体。