T细胞的成熟激活和免疫功能.ppt

胸腺中的负选择过程产生了自我耐受。自 我耐受对于机体的健康是极为重要的。机 体对自身抗原的耐受性是由于体内缺少对 于这些自身抗原特异性的T、B淋巴细胞， 或是它们不对自身抗原作出应答所致。现 在了解到对自身蛋白质的耐受性在很大程 度上归因于T细胞的耐受，而其主要机制是 对自身抗原应答的T细胞在胸腺中成熟时被 删除或被钝化的负选择结果。
每个个体都具有识别任何一种抗原的潜能，不同 的TCR在不同克隆的T细胞表面表达之后，T细胞 库就会由两个相互联系的过程来修饰：T细胞库 受自身MHC限制，这种选择称为正选择 （positive selection），又称为胸腺教育 （thymic education）。而负选择（negative selection）是除掉或钝化与自身成分应答的克 隆，以保证成熟的T细胞是自我耐受的。
2．T细胞的分化和选择
T细胞在胸腺中发育成熟的早期就表达TCR： CD3复合物，随后表达其他辅助分子（包括 CD4和CD8）。同时，T细胞逐渐分化为具有 辅助化和细胞毒功能的不同亚群。
（1）T细胞受体（TCR）的表达
在研究T细胞的个体发育中，根据胚胎的不 同发育阶段，利用表面表达分子的不同来 了解T细胞的不同发育阶段和T细胞的不同 亚群，在这方面的成果多来自对胎鼠胸腺 的研究。 人的胎儿也有类似的过程。
第三节 T细胞的成熟、 激活和免疫功能
T淋巴细胞肩负着细胞免疫功能，其中包括 激活T、B细胞的辅助功能、直接杀伤靶细 胞的细胞毒作用、释放各种淋巴因子诱导 和激活周围细胞和组织发挥免疫效应的迟 发性超敏反应以及免疫调节功能等。
T细胞在发挥上述免疫功能之前，要经过一 个在胸腺组织内的分化成熟过程和抗原及 辅助分子的激活过程。
随着胸腺细胞的成熟，它们与胸腺中的非淋巴 细胞的联系越来越紧密。
这些细胞是：胸腺上皮细胞、从骨髓而来的
巨噬细胞以及树突状细胞。最外层的胸腺皮质 上皮细胞是护理细胞，它们在膜的内褶处，围 绕淋巴细胞，随后便与深层皮质中的上皮细胞 形成一个网状结构，其周围的淋巴细胞必须通 过这个网状结构才能达到髓质。树突状细胞存 在于皮质和髓质交接处和髓质中，巨噬细胞主 要存在于髓质。淋巴细胞通过与这些细胞的相 互作用达到成熟和迁移。
T细胞的激活的特点：
1、受MHC的限制，如前所述，CD4T细胞识别Ⅱ类MHC 分子，CD8+细胞识别I类MHC分子。
2、辅助分子在T细胞识别激活中起着重要作用。这 些辅助分子是在T细胞表面存在一些跨膜蛋白，从 不同途径来调节免疫应答的，它们分布在靶细胞 或抗原呈递细胞的表面，与配基结合后，就加强 了T细胞与靶细胞或抗原呈递细胞的粘连作用，保 证了TCR：CD3与多肽-MHC复合物结合的稳定性， 从而促使T细胞的激活。还有些辅助分子把调节免 疫功能的生化信号传递到T细胞的内部，发挥阻断 或激活T细胞的免疫应答。这些辅助分子包括： CD4、CD8、LFA-1、LVA、CD28、CD44、CD45、CD5、 Thy-1、Ly-6等，
1．T细胞的迁移和繁殖
前T细胞是从骨髓中产生的，迁移到胸腺后， 有些细胞受到刺激而生长，其他的死亡。 这些存活下来的细胞发育成熟后，又迁移 到血液和外周淋巴组织中去，成为有功能 的T细胞。
不成熟的T细胞最早在胸腺中被检出的时间， 小鼠是在妊娠期中的第11天，人类是在妊 娠期的第7~8周。开始分布在皮质，随着T 细胞的成熟而向髓质转移，并从这里继而 离开胸腺进入外周组织。在胸腺中的T细胞 又称胸腺细胞。在胸腺皮质的发育阶段中， T细胞开始表达TCR、CD4和CD8等重要分化 抗菌素原和抗原受体。当胸腺细胞在到达 髓质前，就有近95%以上的细胞死亡，这是 T细胞克隆选择的过程引起的。
（2）CD4和CD8的表达
CD4和CD8分子通常用于淋巴细胞分类及表示淋巴 细胞的成熟次序。另外，这些分子可能在T细胞 库定型的选择过程中起重要作用。根据CD4和CD8 可把淋巴细胞分为四个类型：CD4-CD8-（双负细 胞）、CD4+CD8+（双正细胞）、CD4+CD8-（单正 细胞）和CD4-CD8+（单正细胞）。
这些选择是针对全部发育的T细胞群的，是通 过生长或死亡来实现的。胸腺细胞表达TCR以后， 才能进入选择阶段，并且正选择可能先于负选择
在正选择过程中，要求TCR对外来抗原和 MHC分子的双重识别，这样选择的结果，那 些不能结合外来抗原或不能与自身MHC结合 （即自身MHC限制）的T细胞克隆死亡除去。 在负选择过程中是把TCR能与自身抗原-MHC 复合物结合的胸腺细胞克隆除去，称克隆 删除（clonal deletion）或称钝化、克隆 脱敏（clonal anergy）。经过负选择，只 有对外来抗原特异性的T细胞保留下来，形 成了自我耐受。
一个胸腺细胞一旦表达了T细胞受体，它就再也不 会改变其特异性，因此在T细胞个体发生中，MHC 限制应该是作用于一群细胞，而不是单个细胞， 这是外周T细胞存活及扩增的重要特点。正选择可 能是MHC分子与胸腺细胞上的TCR结合后激活细胞 的结果。
所有的T细胞必须表达可与MHC分子结合的TCR才能 存活，T细胞在胸腺中的正选择过程受MHC分子的 限制，且不需外来抗原的存在。
β链在第13或14天就出现D-J的无功能重排，但 β链有功能的V-D-J重排及全长1.3kb的转录产物 在第16天才检测到。α链基因是在β链重排后的 刺激下开始重排的，到第17天才产生有功能的转 录产物。CD3和αβ受体的复合物于第17天首次 发现，比γδ表达晚2天。继而αβ受体的表达 很快超过γδ受体，所以出生时，大多数表达 TCR：CD3复合物的胸腺细胞都是αβ受体，90% 的外周T细胞只表达αβ受体。
1．T细胞激活的早期信号传递
当抗原被呈递给T细胞，并与TCR：CD3结合后， 膜和胞质会产生一系列反应，这些早期的信号反 应与以后的T细胞激活效应——细胞分裂素的产生 和细胞分裂是随机地相关联的。这些早期信号反 应和其他非淋巴细胞（如肥大细胞、血小板、内 分泌内皮细胞以及肌肉细胞等）受刺激原刺激而 产生的反应极其相似。许多离子和生化物质的浓 度在细胞内的增加，对于信号反应极为关键。这 些离子和生化物质通常称之为“二级信使”。早 期激活的过程包括：质膜上的肌醇磷酯水解；胞 内Ca2+浓度增加；膜上和胞质蛋白的磷酸化。
T细胞的激活过程可以概括为以下相互联系 的几个步骤：
（1）早期的信号传递过程；
（2）一系列不同基因的激活、转录和表达；
（3）新的细胞表面分子的表达；
（4）细胞分裂素的分泌；
（5）诱导分裂活动。
T细胞早期激活过程包括：产生胞内二级信 使——激活蛋白质激酶——合成核的调控 因子或使调控因子磷酸化——因子被激 活——刺激基因转录等程序。
一、T细胞在胸腺中的成熟
胸腺是T细胞分化成熟的主要场所。由于在 一些无胸腺的个体中也发现存在少量成熟 的T细胞，因此怀疑机体存在除胸腺外的其 他组织，只是直到现在尚未搞清楚它的具 体位置。另外，随着年龄的老化，胸腺逐 渐退化，功能也大为降低，这可能是由于 记忆细胞有较长的存活时间（在人体内存 活可达20年），以致对机体来说只需分化 成熟少量的T细胞便可以维持，而退化的胸 腺是足以胜任的。
αβTCR基因的重排发生在双正细胞由胸腺 皮质到髓质的过程中，并形成TCR：CD3复 合物。
鼠胎发育到第18天可检测到αβTCR受体的 CD4+、CD8-的单正细胞，它占全部细胞的 12%，它已表现出“辅助”细胞的活性，随 之迁移到外周淋巴组织和循环系统中去， 形成成熟的Ⅱ类MHC限制性的辅助性T细胞 （TH）。
在鼠胎发育的第11天，可首次在其胸腺中 检测到T细胞前体。它们表达CD44、Thy-1 （小鼠特有的）、CD1（类似于Ⅰ类MHC分 子），这些分子的功能还不了解，CD44可 能在T细胞前体在胸腺迁移中起作用。
在细胞上尚未表达TCR：CD3复合物时，它 是各种不同亚群的T细胞的前体。
小鼠胚胎发育的第13~14天时（与人胎儿发 育的第8~9周相对应）可测到TCR基因的第 一次重排，并有γ和δ基因的参与。第14 天出现γ、δ基因的全长mRNA转录产物， 第14天或15天表面有CD3和γδ受体的复合 物出现。编码CD3的基因最初与γδ基因协 同表达，并与γδ异二聚体结合，所以 γδ受体在T细胞发育中是首先出现的TCR。
T细胞的分化成熟要经过迁移和繁殖、分化 和选择的过程。在机体的T细胞库中，除具 有不同抗原特异性外，还有两个基本特点： 一是T细胞识别抗原要受到自身MHC分子的 限制；二是成熟T细胞库是自我耐受的，即 它不能单独识别自身MHC分子以及和自身 MHC分子结合的自身抗原，因此不会对自身 抗原产生应答。
正选择的另外一个重要特点是CD4+细胞只 受Ⅱ类MHC分子的限制，而CD8+细胞却只受 Ⅰ类MHC分子的限制。这一现象有人认为是 CD4和CD8分子分别与Ⅱ类和Ⅰ类MHC分子结 合，这种结合促进了胸腺细胞和表达MHC的 上皮细胞的有效相互作用，继而发育成熟 为Ⅰ类MHC限制（CD8+细胞）和Ⅱ类MHC分 子限制（CD4+CD4和 CD8（这些双负细胞在成体全部淋巴细胞中 占5%）大部分（80%）迅速分裂，出现TCR 基因重排
CD2分子也出现在大多数双负细胞上。
双负细胞的成熟是沿两条路径发展的，大 多数开始表达CD4+和CD8+，形成双正细胞， 随后形成两个亚群的CD4+或CD8+的单正细 胞。
3、 T细胞有效地激活还需要一个附加信号， 它们作用于T细胞，称为“共刺激信号”， 或称“共刺激分子”（costimulator molecular） 。单核细胞、巨噬细胞、树 突状细胞等附属细胞除作为抗原呈递细胞 外，还可以提供这种共刺激信号。此外， 某些分裂素，如白细胞介素-1（IL-1）、 肿瘤坏死因子（TNF）、白细胞介素-6 （IL-6）等，也都显示出共刺激活性。
非淋巴细胞产生的两种类型的分子，对T细胞的 成熟是至关重要的。