适应性免疫应答细胞 —T淋巴细胞

第十章 T淋巴细胞 T细胞具有高度的异质性，根据其表面标志和功能特性可分为若干个亚群。各亚群间相互调节，发挥免疫功能。 T淋巴细胞（T lymphocyte）简称T细胞，来源于骨髓中的淋巴样干细胞，在胸腺中发育成熟。 T细胞具有高度的异质性，根据其表面标志和功能特性可分为若干个亚群。各亚群间相互调节，发挥免疫功能。 T细胞可介导适应性细胞免疫应答，在TD-Ag诱导的体液免疫应答中也发挥重要辅助作用。

第一节 T淋巴细胞的分化发育 第二节 T淋巴细胞的表面分子及其作用 第三节 T淋巴细胞的亚群 第四节 T淋巴细胞的功能　　　

第一节 T淋巴细胞的分化发育 一、T细胞在胸腺中的发育 二、T细胞在外周淋巴器官中的分化发育

一、T细胞在胸腺中的发育 胸腺微环境的组成：胸腺基质细胞、细胞外基质和细胞因子。 胸腺微环境是T细胞发育分化的必要条件。 胸腺中的T细胞按CD3及辅助受体CD4/CD8的表达分为三个阶段：双阴性阶段、双阳性阶段和单阳性阶段。 T细胞在胸腺发育过程中最核心的事件是获得功能性TCR的表达、自身MHC限制以及自身免疫耐受。

1.T细胞受体（TCR）的发育 T细胞在胸腺中的发育 在胸腺中，αβT细胞约占T细胞总数的95％～99%，γδT细胞约占1％～5%。胸腺细胞在双阴性（DN）阶段β链基因开始重排，表达β链蛋白，并与前T细胞替代α链PTα（Pre T Cel1α）组装成PTα：β受体，表达于前T细胞表面，在 IL-7等诱导下，分化至CD4+CD8+的双阳性（ DP）阶段（PTα：β表达下调） ，细胞停止增殖，α链基因开始重排，并表达有功能性的TCRαβ。

2.T细胞发育过程中的阳性选择 T细胞在胸腺中的发育 阳性选择（positive se1ection），在胸腺皮质中，同胸腺上皮细胞表面的抗原肽-MHC分子复合物以适当亲和力发生特异性结合的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表达水平下降直至丢失；不能与抗原肽-MHC发生有效结合或亲和力过高DP细胞在在胸腺皮质中发生凋亡，此过程称为胸腺的阳性选择。

3.T细胞发育过程中的阴性选择 T细胞在胸腺中的发育 ▲经阳性选择的DP细胞存活，并分化为SP细胞，使T细胞获得了在识别过程中自身MHC限制能力。识别MHCI类分子的胸腺细胞发育为CD8+细胞，而识别MHCⅡ类分子的胸腺细胞发育为CD4+细胞。 ▲阴性选择（negative se1ection），系SP细胞在皮髓质交界处及髓质区，与胸腺DC、巨噬细胞表达的自身肽-MHC I类或Ⅱ类分子发生高亲和力结合的而被消除，或成为无能状态，以保证入外周淋巴器官的T细胞库中不含有针对自身成分的T细胞，也是T细胞获得中枢免疫耐受的主要机制。

二、T细胞在外周淋巴器官中的分化发育 初始T细胞主要定居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LFA-1等粘附分子有关； 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。

一、TCR-CD3复合物 1.TCR的结构和功能 T细胞抗原受体（T cell antigen 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。 TCR的作用——识别抗原。 TCR识别抗原的特点：1）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；2）TCR识别抗原肽-MHC分子复合物时，具有双重特异性，即既识别抗原肽的表位，又识别自身MHC分子的多态性部位。

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四种类型。根据所含肽链的不同，TCR分为TCRαβ和TCRγδ两种类型。体内大多数T细胞表达TCRαβ，仅少数T细胞表达TCRγδ。 TCR为跨膜蛋白，由二硫键相连，肽链分为胞外区、跨膜区和胞浆区，其胞浆区肽链很短，不能转导活化信号；两条肽链的跨膜区通过盐桥与CD3分子的跨膜区连接，形成TCR/CD3复合体。TCR识别抗原所产生的活化信号由CD3分子传导至T细胞内。 TCR的结构和功能

2.CD3分子的结构和功能 CD3分子具有γ、δ、ε、ζ及η五种肽链，通常以γε、δε和ζη形成异二聚体或ζζ形成同二聚体形式存在。这五种肽链均有免疫受体酪氨酸活化基序（immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM）。 ITAM由18个氨基酸残基组成，其中含有2个YxxL/V保守序列。因此CD3分子的功能是转导TCR识别抗原所产生的活化信号。

-S-S- S-S CD3 TCR γ ε α β δ ζ η 或 ITAM 细胞外 细胞膜 细胞内 TCR-CD3复合物结构模式图

二、CD4分子和CD8分子 成熟T细胞只能表达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细胞活化信号的转导。 CD4分子是单链跨膜蛋白，胞外区具有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β链的β2结构域结合。CD4分子还是HIV壳囊膜糖蛋白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。 CD8分子由α和β肽链组成，2条肽链均为跨膜蛋白，由二硫键连接。CD8分子由α和β肽链的细胞外区含一个Ig样结构域，能够与MHCⅠ类分子的α3结构域结合。 作用：辅助TCR识别抗原；参与TCR识别抗原所产生的活化信号转导过程。

三、协同刺激分子 第二信号（或称协同刺激信号）由抗原提呈细胞（APC）或靶细胞表面的协同刺激分子与T细胞表面相应受体相互作用而产生。 在协同刺激信号的作用下，以活化的抗原特异性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。 协同刺激信号的性质因T细胞所处的分化阶段以及接触细胞的不同而有所不同。

1. CD28：由两条肽链组成的同源二聚体，90%的CD4＋T细胞和50%的CD8＋T细胞表达之。CD28是B7的受体。CD28与B7结合可促进T细胞增殖、分化和IL-2等其他细胞因子的合成。 2.CTLA-4（CD152）：表达于活化的CD4＋和CD8＋T细胞，其配体也是B7 分子。CTLA-4与B7结合产生抑制性信号，下调或终止T细胞活化。 3. ICOS（inducible costimulator）：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-1 (programmed death 1）:表达于活化的T细胞，配体为PD-L1/L2。作用：抑制T/B细胞增殖；参与外周免疫耐受的形成。

5. CD2（即LFA-2）：又称绵羊红细胞（SRBC）受体。95%成熟T细胞，50%-70%胸腺细胞及部分NK细胞表达CD2。CD2分子与其配体LFA-3（CD58）和CD48（小鼠和大鼠）结合，其作用除介导细胞间黏附外，还为T细胞提供活化信号。 6. CD40配体（CD40L，CD154）：CD40L主要表达于活化的CD4＋T细胞，CD40表达于APC。CD40L与CD40结合作用为双向性的，一方面是促进APC的活化，促进B7分子表达和细胞因子的分泌；另一方面，因APC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。CD40L与B细胞表面CD40分子结合可促进B细胞的增殖、分化、抗体生成和Ig类别转换和诱导Bm细胞的生成。

7. LFA-1和ICAM-1细胞表面的淋巴细胞功能相关抗原-1（LFA-1）和细胞间黏附分子-1（ICAM-1）分子的作用，两者互为配体。其功能为介导T细胞与APC或靶细胞的黏附。

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丝裂原受体，能使静息T细胞活化、增生和分化，但作用无特异性。常用的T细胞丝裂原有刀豆蛋白A（CON-A）、植物血凝素（PHA）美洲商陆（PWM）。 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，如细胞因子受体（IL-1R、 IL-2R、 IL-4R、 IL-6R、 IL-7R和IFN-γR等）及可诱导细胞调亡的FasL（CD95L）等。

第三节 T淋巴细胞亚群 一、初始T细胞、效应T细胞 和记忆性T细胞 分类依据: T淋巴细胞的活化阶段 初始T细胞（naive T cell）是从未接受过抗原刺激的成熟T细胞，表达CD45RA、L-选择素，参与淋巴细胞再循环。其功能是识别抗原，无免疫效应功能。 效应T细胞（ effector T cell）高表达高亲和力IL-2R，表达整合素、CD44和CD45RO。不参与淋巴细胞再循环，而是向外周炎症部位或某些器官组织组织迁移。 记忆性T细胞（memory T cell）长期存活，可达数年。表达CD45RO和CD44及向外周炎症组织迁移，介导再次免疫应答，接受相同抗原刺激后可迅速活化，并分化为记忆性T细胞和效应T细胞。

记忆性T细胞的分群 分群依据：趋化因子受体CCR7的表达情况。 CCR7-T细胞：主要存在于血液、脾脏和非淋巴组织中，接受抗原刺激后迅速分化成效应细胞，产生效应分子，又称效应型记忆T细胞（effector memory T cell,TEM） 。 CCR7+T细胞：主要存在于淋巴结、脾脏和血液中，接受抗原刺激后，分化成效应细胞，产生细胞因子，对靶细胞的杀伤作用较慢，又称中央型记忆T细胞（central memory T cell,TCM） 。 在缺乏抗原或MHC分子刺激时，记忆性T细胞长期存活、自发增殖，维持在一定水平。

二、αβT细胞和 γδT细胞 分类依据：表达的TCR类型 αβT细胞和 γδT细胞的区别 特征 αβT细胞 γδT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 皮肤和粘膜 表型 CD3CD2 100% 100% CD4 +CD8－ 60％~65% <1% CD4－CD8＋ 30%~35% 20%~50% CD4－CD8－ <5% ≥ 50% 识别抗原 8~17个aa 多肽 HSP 脂类 多糖 MHC限制 经典MHC分子 MHCⅠ类样分子 辅助细胞 Th细胞 　无 杀伤细胞 CTL细胞 CTL细胞

三、 CD4+ T 细胞和CD8＋ T细胞 分类依据：CD分子表型的不同 CD4+ T 细胞识别由13～17个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，但少数CD4+ T 细胞具有细胞毒和免疫抑制作用。 CD8＋ T细胞识别由8～10个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Tc（CTL）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 分类依据：功能不同 (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。 Th1细胞发挥细胞免疫效应。 Th2细胞发挥体液免疫效应。 Th17细胞则通过分泌IL-17参与固有免疫和某些炎症的发生。 初始 CD4+ T 细胞还可分化为Th3和Ⅰ型调节性T细胞（Tr 1 ）。

Tc1主要分泌的细胞因子有IFN-γ、LTα、IL-2等。 （二） CTL（Tc）细胞 Tc1主要分泌的细胞因子有IFN-γ、LTα、IL-2等。 Tc2主要分泌的细胞因子有IL-10、IL-4、IL-13等。 （三） 调节性T细胞（Treg） 其主要功能是在免疫应答的负调节及自身免疫耐受中发挥重要的作用。 自然调节性T细胞（n Treg ）：CD4+CD25+FoxP3+ 。 适应性调节性T细胞(i Treg )：表型与i Treg 相同，即CD4+CD25+FoxP3+ 。主要有Tr1和Th3两种亚群。 Tr1细胞主要分泌IL-10和TGF-β; Th3主要产生TGF-β。 其他调节性T细胞：如CD8 Treg，可抑制自身反应性CD4+T细胞活性和移植物排斥反应。

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 + + 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

一、 CD4 +辅助性T细胞（ CD4 + Th细胞）的功能 （一）CD4 + Th细胞的亚群 初始CD4 + T细胞→Th0 → Th1、Th2、Th3和Th17细胞 Th1、Th2和Th3细胞分泌的细胞因子不仅决定了每个亚群 的免疫效应功能，还调控各亚群的形成和扩增。 Th1细胞分泌IL-2、IFN-γ、 TNF； Th2细胞分泌IL-4 、 IL-5、IL-10、IL-13； Th1 和Th2细胞都能分泌IL-3、GM-CSF等CK； Th3细胞分泌大量TGF-β； 人Th0在IL-1β和IL-6细胞因子共同诱导下，可分化为Th17 效应细胞。

（二） CD4 + Th细胞分化的调节 细胞因子对Th1和Th2细胞的调节作用 TC － Th1 细胞免疫 Th0 Th2 B 体液免疫 IL-2 IFN-γ IL-12、IL-2 IFN-γ 细胞免疫 TC － Th0 Th2 B IL-4 IL-4、5、6 IL-10、13 体液免疫 细胞因子对Th1和Th2细胞的调节作用 局部微环境中的CK是调控Th0、 Th1和Th2细胞分化的关键因素，它们不仅 影响机体的免疫应答类型，同时也影响Th1和Th2细胞亚群之间的平衡。

（三） CD4 +效应T细胞亚群的功能 1.Th1细胞功能：增强吞噬细胞介导的抗感染免疫，特别是抗胞内病原体的感染。这些免疫效应功能与Th1细胞分泌的CK有关。另， Th1细胞又称TDTH细胞； Th1也介导许多器官特异性自身免疫性疾病，如类风湿性关节炎等。 2.Th2细胞功能：增强B细胞介导的体液免疫应答； Th2细胞在变态反应及抗寄生虫感染中也发挥重要作用；特应性皮炎和支气管哮喘的发病与Th2细胞因子分泌过多有关。

Th1和Th2细胞生物学作用的比较 特征 Th1 Th2 特征 Th1 Th2 分泌细胞因子 IL-10 ＋ ＋＋＋ IFN-γ ＋＋＋ － IL-13 ＋ ＋＋＋ LTα ＋＋＋ － GM-CSF ＋＋＋ ＋＋＋ IL-2 ＋＋＋ ＋ TNF- α ＋＋＋ ＋＋ IL-3 ＋＋ ＋＋ 细胞毒作用 ＋＋＋ － IL-4 － ＋＋ 促进Ig合成 ＋ ＋＋＋ IL-5 － ＋＋ 活化单核细胞 ＋＋＋ － IL-6 ＋ ＋＋

二、 CD8+杀伤性T细胞的功能 1. 分泌穿孔素、颗粒酶、颗粒溶解素及淋巴毒素等物质直接杀伤靶细胞。 通过Fas/ FasL途径诱导靶细胞凋亡。 其中穿孔素的作用类似MAC，颗粒酶经穿孔素 形成的跨膜通道进入细胞内激活胱天蛋白酶-10 （caspase-10），诱导靶细胞凋亡。CTL细胞还可通 过高表达的FasL与靶细胞表面的Fas结合，激活胱天 蛋白酶-8（caspase-8），导致靶细胞凋亡。

三、调节性T细胞的功能 nTreg的主要功能是通过抑制CD4+和CD8+T细胞的活化与增殖，达到免疫的负调节作用； nTreg作用机制：与靶细胞直接接触；分泌抑制性细胞因子TGF-β、IL-10和IL-35等； iTreg中，Th3亚群主要通过分泌TGF-β抑制Th1细胞介导的免疫应答和炎症反应；Tr1亚群主要通过分泌IL-10抑制巨噬细胞的功能，间接地抑制Th1细胞分泌IL-2和IFN-γ。

小结 T细胞表面有哪些重要分子？其功能是什么？ T细胞有哪些亚群？各自的功能是什么？　　

The End