第10章 T细胞文档格式.docx

1、 1T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（pre T cell ）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。2T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

2、腺上皮细胞表面的抗原肽-MHC类分子复合物或抗原肽-MHC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-MHC/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（positive selection）。3T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

3、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-MHC类或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（negative selection），也是T细胞获得中枢免疫耐受（central tolerance）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-MHC类或-MHC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

4、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（naive T cell），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

5、1TCR的结构和功能 T细胞（抗原）受体（T cell receptor, 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10-2 TCR-CD3复合物结构模式图TCR是由两条不同肽链构成的

6、异二聚体，构成TCR的肽链有、四种类型。根据所含肽链的不同， TCR分为TCR和TCR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TCR（T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。2CD3分子的结构和功能 C

7、D3分子具有五种肽链，即、及链，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。、和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，链与链、链与链结合，分别形成和二聚体。与、和链不同，和链的胞膜外区很短，并以二硫键连接，形成二聚体或二聚体。、和肽链的胞质区较长，均含有免疫受体酪氨酸活化模体（immunoreceptortyrosine-based activation motif，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

8、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MHC类分子链的2

9、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MHC类分子重链的3结构域区结合。CD4和CD8分子分别与MHC类和类分子的结合，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MHC类和类分子的结合也是CD4+T细胞和CD8+T细胞识别抗原时分别具有自身MHC类和类限制性的原因。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

10、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

11、（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Fa

12、sL）和整合素家族成员（如LFA-1）等。图10-3 T细胞与APC细胞之间协同分子的相互作用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。2CTLA-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-

13、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（immunoreceptortyrosine-based inhibition motif，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。3ICOS ICOS（inducible costimulator）表达于活化的T细胞，人的ICOS配体为ICOSL/B7-H

14、2。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。4PD-1 PD-1（programmed death 1）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。 5CD2CD2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、5070%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

15、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。6CD40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

16、转换，诱导记忆性B细胞的产生。7LFA-1和ICAM-1T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, Con A）、植物血凝素（phytohemagglutinin，PHA）是最常用的T细胞丝裂原。商陆

17、丝裂原（pokweed mitogen，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

18、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（naive T cell）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（effector T cell）存活期亦较短，除表达高水平的高亲和力IL-2受体外，还

19、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（memory T cell）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：CCR7记忆T细胞主要存在于血液、

20、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（effector memory T cells, TEM）；CCR7+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（central memory T cells, 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

21、的TCR类型，T细胞可分为TCR T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（intraepidermal lymphocyte）和黏膜组织的上皮内淋巴细胞（intraepithelial lymphocyte，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

22、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MHC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-、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-

23、1 T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 CD3CD2100%CD4+CD860%65%1%CD4CD8+30%35%20%50%CD4CD85%50%识别抗原817个氨基酸组成的肽HSP、脂类、多糖提呈抗原经典MHC分子MHC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NK T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

24、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1317个氨基酸残基组成的外源性抗原肽，受自身MHC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810个氨基酸残基组成的内源性抗原肽，受自身MHC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

25、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

26、细胞包括表达TCR CD8+T细胞、T细胞和NK T细胞等。细胞毒性T细胞（cytotoxic T cell, CTL 或Tc）通常指表达TCR CD8+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（reguletar

27、y T cell, 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510。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。nTre

28、g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。