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細(xì)胞和分子免疫學(xué):第二節(jié) T淋巴細(xì)胞及其亞群

應(yīng)用抗T淋巴細(xì)胞分化抗原背地里克隆抗體、流式細(xì)胞儀(folw cytometry)和免疫組織化學(xué)技術(shù)以及功能性實(shí)驗(yàn),已對(duì)T淋巴細(xì)胞群和亞群進(jìn)行了較為詳盡的研究。一、T淋巴細(xì)胞在胸腺中的分化(一)T細(xì)胞在胸腺分化過程中的表型改變淋巴干細(xì)胞早其即在胸腺內(nèi)開始分化,應(yīng)用小鼠…

應(yīng)用抗T淋巴細(xì)胞分化抗原背地里克隆抗體、流式細(xì)胞儀(folw cytometry)和免疫組織化學(xué)技術(shù)以及功能性實(shí)驗(yàn),已對(duì)T淋巴細(xì)胞群和亞群進(jìn)行了較為詳盡的研究。

一、T淋巴細(xì)胞在胸腺中的分化

(一)T細(xì)胞在胸腺分化過程中的表型改變

淋巴干細(xì)胞早其即在胸腺內(nèi)開始分化,應(yīng)用小鼠胸腺細(xì)胞實(shí)驗(yàn)?zāi)P脱芯勘砻,在胚?1-12天淋巴干細(xì)胞已進(jìn)入胸腺,在胸腺微環(huán)境的影響下胸腺細(xì)胞迅速發(fā)生增殖和分化。

目前已知,誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞在胸腺內(nèi)分化、成熟的主要因素包括:(1)胸腺基質(zhì)細(xì)胞(thymus stromal cell,TSC)通過細(xì)胞表面的粘附分子直接與胸腺細(xì)胞相互作用,其中胸腺中的“撫育細(xì)胞”(nurse cell)對(duì)于T細(xì)胞的成熟和分化可能超著重要的調(diào)節(jié)作用;(2)胸腺基質(zhì)細(xì)胞分泌多種細(xì)胞因子(如IL-1、IL-6和IL-7)和胸腺激素(如胸腺素、胸腺生成素)誘導(dǎo)胸腺細(xì)胞分化;(3)胸腺細(xì)胞自身分泌多種細(xì)胞因子(如IL-2、IL-4)對(duì)胸腺細(xì)胞本身的分化和成熟也起重要的調(diào)節(jié)作用。此外,胸腺內(nèi)上皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞對(duì)于胸腺細(xì)胞分化過程中的自身耐受、MHC限制以及T細(xì)胞功能性亞群的形成起著決定性作用。最近研究表明,胸腺中的T細(xì)胞對(duì)于胸腺基質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育和功能同樣是必不可少的。

1.功能性TCR的表達(dá) 應(yīng)用胚胎小鼠實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn),胚胎發(fā)育后期的胸腺細(xì)胞才有完整的TCRα鏈和β甸賓基因重排,并轉(zhuǎn)錄為功能性的α鏈和β鏈。功能性和TCDR表達(dá)使T細(xì)胞具有識(shí)別抗原多肽片段/MHC復(fù)合物的功能,并形成克隆分布T細(xì)胞抗原識(shí)別受體庫(kù)。

2.TCR/CD3復(fù)合體的表達(dá) 胸腺內(nèi)的前胸腺細(xì)胞(prethymocytes,pre-T)多數(shù)表現(xiàn)為CD3陰隆,在胸腺皮質(zhì)中只有部分T細(xì)胞為CD3陽性,而胸腺髓質(zhì)細(xì)胞均為CD3陽性。隨著胸腺細(xì)胞的逐漸分化和成熟,TCRα和β鏈(或γ和δ鏈)以及CD3分別得到表達(dá),并組成TCR/CD3復(fù)合體,其中TCR能特異性識(shí)別抗原,CD3分子與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signal transduction)有關(guān)。

3.功能性T細(xì)胞亞群的 胸腺中不同功能性T細(xì)胞亞群是經(jīng)過一定的發(fā)育順序而形成的。目前認(rèn)為人T細(xì)胞在胸腺中的發(fā)育順序見表7-1。

表7-1 人T細(xì)胞在胸腺內(nèi)的化化和T細(xì)胞亞群的形成

部位表 型占胸腺細(xì)胞%
胸腺皮質(zhì)CD2+CD3-CD4-CD8-TCR-雙陰性細(xì)胞2~4
 
CD2+CD3+CD4-CD8-TCR+雙陰性細(xì)胞
  
CD1+CD2+CD3+CD4+CD8+TCR+雙陰性細(xì)胞81
  
胸腺髓質(zhì)CD2+CD3+CD4+CD2+CD3+CD4-單陽性細(xì)胞15
CD8-TCR+CD8+TCR+  
  

遷移到外周血和外周淋巴器官

小鼠胸腺細(xì)胞還具有Thy-1抗原和胸腺白血病抗原,與胸腺細(xì)胞的分化有關(guān)。

Thy-1抗原是1964年用血清學(xué)方法鑒定的小鼠T淋巴細(xì)胞的同種異體抗原,是小鼠全T細(xì)胞標(biāo)志,但與CD2和CD3的結(jié)構(gòu)不同,為GPI連接分子,25-35kDa,已命名為CDw90。不同T細(xì)胞亞群Thy-1抗原密度不同。外周神經(jīng)組織、腦組織、成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞和胎鼠骨骼肌表面也有Twww.med126.comhy-1抗原,但膜表面Ig陽性的B細(xì)胞缺乏之種抗原。用抗Thy-1加補(bǔ)體除去Thy-1陽性細(xì)胞可使T細(xì)胞應(yīng)答完全喪失。在T細(xì)胞分化過程中,調(diào)節(jié)Thy-1分子的表達(dá)可能與細(xì)胞與細(xì)胞之間相互作用有關(guān)。Thy-1與神經(jīng)細(xì)胞粘附有關(guān),并可能在免疫系統(tǒng)與神經(jīng)系統(tǒng)的聯(lián)系中起作用。在T細(xì)胞分化過程中,Thy-1首先表達(dá)在小鼠胸腺皮質(zhì)區(qū)迅速分裂的考地松敏感細(xì)胞,皮質(zhì)胸腺細(xì)胞Thy-1密度高,在髓質(zhì)區(qū)具有免疫潛能T細(xì)胞的Thy-1密度降低,外周血T細(xì)胞表面此抗原密度相對(duì)較低。裸鼠少部分脾細(xì)胞也有低密度Thy-1,提示T細(xì)胞前體具有Thy-1抗原,可能相當(dāng)于成鼠骨髓中低密度Thy-1陽性細(xì)胞。小鼠Thy-1有112個(gè)氨基酸殘基。Thy-1有2個(gè)等位基因,所編碼的抗原分別命名為Thy-1,1和Thy-1,2,兩者僅在第89位氨基酸有差別:Thzxtf.net.cn/rencai/y-1.1是精氨Thy-1.2是谷氨酰胺。Thy-1氨基酸組成與免疫球蛋白恒定區(qū)和β微球蛋白有高度的同源性同屬于免疫球蛋白超家族。

胸腺白血病抗原(thymus-leukemiaantigen,TL或TLa)是一類同種異體抗原,僅表達(dá)于某些白血病和不成熟的Thy-1陽性胸腺細(xì)胞,為早期分化抗原。TL抗原與小鼠H-2K、H-2D和H-2L抗原的結(jié)構(gòu)相似。正常不成熟的胸腺細(xì)胞表面只出現(xiàn)TL1、TL2、TL3、TL5和TL6等5個(gè)表型,TL4僅出現(xiàn)在白血病胸腺細(xì)胞上。TL與人的T6/Leu6是類同物,屬CD1。

(二) T細(xì)胞在胸腺中的選擇

成熟的、有功能的T細(xì)胞必須經(jīng)過在胸腺中陽性選擇和陰性選擇。主要組織兼容性復(fù)合體(MHC)抗原在這兩種選擇中起著關(guān)鍵的作用。

1.假如一個(gè)雙陽性細(xì)胞表面能與胸腺皮質(zhì)上皮細(xì)胞表面MHc I類或Ⅱ類分子發(fā)生有效結(jié)合,就可能被選擇而繼續(xù)發(fā)育,否則會(huì)發(fā)生程序性的細(xì)胞死亡(programmed cell death)。MHC I類分子選擇CD8復(fù)合受體(coreceptor),而使同一個(gè)雙陽性細(xì)胞表面CD4復(fù)合受體減少;MHc Ⅱ類分子選擇CD4復(fù)合受體,而使CD8受體減少。這種選擇過程賦于成熟CD8+CD4-T細(xì)胞具有識(shí)別抗原多肽片段與自身MHc I類分子復(fù)合物的能力,CD4+CD8-T細(xì)胞具有識(shí)別抗原多肽片段與自身MHc Ⅱ類分子復(fù)合物的能力,成為T細(xì)胞MHC限制現(xiàn)象的基礎(chǔ)。

2.陰性選擇過程(negative selection) 經(jīng)過陽性選擇后的T細(xì)胞還必須經(jīng)過一個(gè)陰性選擇過程,才能成為成熟的、具有識(shí)別外來抗原的T細(xì)胞。位于皮質(zhì)與髓質(zhì)交界處的樹突狀細(xì)胞(dendritic cell,DC)和巨噬細(xì)胞表達(dá)高水平的MHc I類抗原和Ⅱ類抗原,自身抗原成分與DC或巨噬細(xì)胞表面MHC I類或Ⅱ類抗原形成復(fù)合物。經(jīng)過陽性選擇后的胸腺細(xì)胞如能識(shí)別DC或巨噬細(xì)胞表面自身抗原與MHC抗原復(fù)合物,即發(fā)生自身耐受(self tolerance)而停止發(fā)育,而不發(fā)生結(jié)合的胸腺細(xì)胞才能繼續(xù)發(fā)育為CD4+CD8-或CD4-CD8+單陽性細(xì)胞,離開胸腺遷移到外周血液中去。

機(jī)體的某些自身抗原可通過以下幾種方式來躲避免疫系統(tǒng)的識(shí)別,從而在胚胎期和出生后避免應(yīng)答:(1)以一種免疫學(xué)上特免位置隱蔽起來,包括免疫屏障(immunologicalbarrier)和隱蔽抗原(inaccessible antigens);(2)自身抗原暴露在不表達(dá)MHC分子的細(xì)胞表面;(3)自身抗原濃度過低,不足于被T細(xì)胞所識(shí)別;(4)自身抗原與TCR、分子結(jié)合的親合力(avidity)還達(dá)不到T細(xì)胞有效刺激的水平。

(三)T細(xì)胞在胸腺中獲得MHC限制的能力

T細(xì)胞識(shí)別外來抗原時(shí),需要運(yùn)用自身MHC抗原分子,這種能力是T細(xì)胞在胸腺中通過與胸腺上皮細(xì)胞的接觸而獲得的。來自(H-2kx H-2b)F1小鼠的T細(xì)胞能夠識(shí)別KLH與H-2k或H-2b單體型抗原提呈細(xì)胞表面MHC抗原結(jié)合的復(fù)合物。如果來自(H-2kXH-2b)F1小鼠骨髓細(xì)胞移植到切除自身胸腺(H-2bxkF1)移植有H-2k小鼠胸腺又進(jìn)行照射的小鼠,從這種小鼠發(fā)育成熟的T細(xì)胞只能識(shí)別KLH與H-2k單體型APC細(xì)胞MHC結(jié)合的復(fù)合物,而不能識(shí)別KLH與H-2bAPC細(xì)胞MHC結(jié)合的復(fù)合物(表7-2)。

表7-2 T細(xì)胞在胸腺中獲得MHC限制能力

切除胸腺小鼠的單體型移植胸腺供體小鼠的單體型動(dòng)物照射后移植骨髓的供體小鼠單體型致敏抗原致敏動(dòng)物T細(xì)胞對(duì)KLH+下列不同單體型APC的增殖反應(yīng)
H-2bH-2k
H-2bxkF1H-2bxkH-2bxkF1KLH++++
H-2bxkF1H-2bH-2bxkF1KLH++-
H-2bxkF1H-2kH-2bxkF1KLH-++

(四)成熟T細(xì)胞的膜表面分子

T細(xì)胞表面有多種膜表面分子,這是T細(xì)胞識(shí)別抗原,與其它免疫細(xì)胞相互作用,接受信號(hào)刺激等的分子基因,也是鑒別和分離T細(xì)胞和T細(xì)胞亞群的重要依據(jù)。T細(xì)胞膜表面分子主要有白細(xì)胞分化抗原(CD)、主要組織兼容性抗原(MHC)以及各種膜表面的受體。

1.主要的分化抗原群  T細(xì)胞的分化抗原群和T細(xì)胞膜表面分子和受體的結(jié)構(gòu)和功能參見第一章“人白細(xì)胞分化抗原”,有關(guān)T細(xì)胞膜表面分子和TCR介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)參見第八章“淋巴細(xì)胞活化過程中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子基礎(chǔ)”。

(1)CD2分子:表達(dá)于全部人T細(xì)胞以及NK細(xì)胞表面。人T細(xì)胞表面的CD2分子即為綿羊紅細(xì)胞受體(erythrocyte receptor ,ER),在一定的體外實(shí)驗(yàn)條件下,綿羊紅細(xì)胞可與T細(xì)胞CD2分子結(jié)合,形成玫瑰花,稱E花環(huán)形成試驗(yàn)(rosette formation test),為一種細(xì)胞免疫功能的檢測(cè)方法。用單克隆抗體研究證明CD2分子上存在著功能不同的表位:T111、T112和T113。T111為與綿羊紅細(xì)胞結(jié)合的表位,抗T111McAb可以E花環(huán)的形成。T111與一種稱為淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原3(lymphocyte function associatedantigen-3,LFA-3)結(jié)合,可能與早期胸腺細(xì)胞的增殖和分化有關(guān),也參與細(xì)胞間相互識(shí)別和粘附作用。T112與綿羊紅細(xì)胞結(jié)合無關(guān),表達(dá)在靜止T細(xì)胞上。T113是T細(xì)胞活化CD2分子構(gòu)型變化暴露出來的表位。

(2)CD3分子:CD3分子表達(dá)在人全部T細(xì)胞上,是鑒定T細(xì)胞的重要標(biāo)記。CD3分了是由γ、δ、ε和η等幾種多肽鏈組成,并與T細(xì)胞識(shí)別抗原受體形成TCR/CD3復(fù)合物。其中TCR特異性識(shí)別抗原,而TCR與抗原結(jié)合后所產(chǎn)生的活化信號(hào)是由CD3分子傳遞到T細(xì)胞內(nèi)部。

(3)CD42分子:CD4分子分布在T細(xì)胞的輔助細(xì)胞誘導(dǎo)亞群和抑制細(xì)胞誘導(dǎo)亞群(helper inducer/suppressor inducer)表面,在T細(xì)胞亞群的鑒別中具有重要意義。CD4分子在胞膜外有4個(gè)結(jié)構(gòu)域,其中第一結(jié)構(gòu)域是人類免疫缺陷病毒(HIV)外殼蛋白gp120識(shí)別的部位,因此CD4分子是引起人類愛滋病HIV的受體。由于CD4陽性T細(xì)胞具有重要的免疫功能,HIV感染CD4陽性T細(xì)胞后細(xì)胞數(shù)量明顯減少,功能降低,是發(fā)生獲得性免疫缺陷綜合征(acquired immunodeficiency syndrome,AIDS)的主要原因。CD4分子可與抗原提呈細(xì)胞表面的MHCⅡ類抗原非多態(tài)部分相結(jié)合,協(xié)助Th細(xì)胞識(shí)別APC細(xì)胞表面外來抗原與MHCⅡ類抗原的復(fù)合物。

表7-3 用于測(cè)定T細(xì)胞表面分子的常用單克隆抗體

分化抗原群分子量OKTLeu分布特點(diǎn)
(CD)(kDa)McAbMcAb
CD1a49T6Leu6皮質(zhì)胸腺細(xì)胞
CD250T11Leu5b綿羊紅細(xì)胞受體,全T細(xì)胞和NK細(xì)胞
CD316/19/20/21/26T3Leu4成熟的全T細(xì)胞
CD455T4Leu3a輔助細(xì)胞誘導(dǎo)亞群/抑制細(xì)胞誘導(dǎo)亞群
CD832/36T8Leu2a殺傷/抑制性T細(xì)胞,少部分NK細(xì)胞
CD567T1leu1全T細(xì)胞,部分B細(xì)胞
CD2555Tac IL-2受體α鏈,活化T細(xì)胞,部分活化B細(xì)胞
CD740 Leu9部分T細(xì)胞和NK細(xì)胞
CD2844  CD8+CD28+與CTL有關(guān),活化B細(xì)胞

(4)CD8分子:由α、β兩條鏈組成,常用的CD8單克隆抗體如OKT8、Leu2等是識(shí)別CD8分子的α鏈。CD8分子分布在抑制性T淋巴細(xì)胞(suppressor T lymphocyte,Ts)和殺傷性T淋巴細(xì)胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL或Tc)表面,在鑒別T細(xì)胞亞群中有重量要作用。CD8分子可與MHc I類抗原非多態(tài)部分相結(jié)合。Tc殺傷病毒感染靶細(xì)胞時(shí),Tc必須同時(shí)識(shí)別外來抗原(如病毒抗原)和靶細(xì)胞上MHc I類抗原的復(fù)合物。

2.主要組織相容性復(fù)合體抗原(MHC) T細(xì)胞胞膜上表達(dá)的MHC抗原I類和Ⅱ類抗原,其中MHc I類抗原表達(dá)在所有發(fā)育階段的T細(xì)胞表面,靜止T細(xì)胞無MHc Ⅱ類抗原,但T細(xì)胞活化后即可表達(dá)。

3.膜表面受體(suface receptor) T細(xì)胞表面具有多種受體,主要有以下幾類。

(1)T細(xì)胞受體(T cell receptor,TCR) 為T細(xì)胞特異性識(shí)別抗原的受體。成熟T細(xì)胞功能性的TCR大多由α和β兩條肽鏈所組成,稱為TCRαβ,少部分為TCRγδ。與免疫球蛋白輕鏈和重鏈的結(jié)構(gòu)相類似,TCR的α和β鏈各有一個(gè)靠近N端和可變區(qū)(V區(qū))和靠近胞膜的恒定區(qū)(C區(qū))。由于α和β鏈?zhǔn)怯蒝-J-C及V-D-J-C基因片段重排后所編碼的,因此不同的T細(xì)胞克隆TCR的氨基酸組成和排列不同,所識(shí)別抗原的特異性也不同,形成了T細(xì)胞識(shí)別抗原的多樣性。

(2)補(bǔ)體受體:已發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞表面有CR1(CD35),但生物學(xué)功能尚不明了。

(3)病毒受體:CD4分子胞膜外第一個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)是HIV包膜gp120的受體,因此HIV具有選擇性感染CD4陽性T細(xì)胞,導(dǎo)致獲得性免疫缺陷綜合征。此外,人類嗜T淋巴細(xì)胞逆轉(zhuǎn)錄病毒(human T lymphotropicretrovirus,HTLV)或稱人T細(xì)胞白血病毒(humanT cell leukemia virus,HTLV)主要感染人T細(xì)胞,與人類T細(xì)胞白血病發(fā)病有關(guān)。

表7-4 人T、B淋巴細(xì)胞表面分子的比較

 T細(xì)胞B細(xì)胞
PBMC中%65~8010~15
表面抗原  
MHC I類抗原++++
MHCⅡ類抗原激活的T細(xì)胞++
CD19、CD20、CD21-++
CD4或CD8T細(xì)胞亞群-
表面受體  
mIg-++
TCR++-
CD3++-
綿羊紅細(xì)胞受體(CD2)++-
PHA++-
onA++-
PWM++++
LPS-++(小鼠)
SAC-++
HIV受體(CD4)++(CD4+亞群)-
EB病毒受體(CR2,CD21)-++

(4)致有絲分裂原受體:致有絲分裂原(mitohen)是指能刺激細(xì)胞發(fā)生有絲分裂的物質(zhì)。在免疫學(xué)中,主要是指刺激多克隆淋巴細(xì)胞增殖的物質(zhì)。不同的致有絲分裂原對(duì)T細(xì)胞和B細(xì)胞有作用有很大差別。常用的誘導(dǎo)T細(xì)胞發(fā)生增殖的致有絲分裂原有刀豆素A(concanavalinA,ConA),植物血凝素(phytohemagglutinin,PHA)和PWM。在臨床上常用PHA來刺激人外周血的T細(xì)胞,觀察T細(xì)胞增殖的程度,稱為淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化試驗(yàn)(lymphocyte transformation test),是一種細(xì)胞免疫功能的體外檢測(cè)方法。被轉(zhuǎn)化的淋巴細(xì)胞表現(xiàn)為細(xì)胞體積增大,胞漿增多,細(xì)胞核著色變淺,疏松,可見到核仁。

外源凝集素(lectin)是指來自植物種子中可與某些糖和寡糖特異性結(jié)合的蛋白質(zhì),大多數(shù)外源凝集素分子含有2個(gè)或4個(gè)同源亞單位,可與細(xì)胞膜表面的糖或寡糖結(jié)合而凝集細(xì)胞。許多外源凝集素如PHA、ConA和PWM等可作為致有絲分裂原,在免疫學(xué)中廣泛用于刺激淋巴細(xì)胞的增殖。

(5)細(xì)胞因子受體(cytokine receptor,CKP):多種細(xì)胞因子可作用于T細(xì)胞,這是由于T細(xì)胞表面表達(dá)有多種細(xì)胞因子的受體,如白細(xì)胞介素-1受體(IL-1R)、IL-2R、IL-3R、IL-4R、IL-6R、IL-7R、IL-8R、IL-9R、IL-12R、IL-αR、G-CSFR和TGF-βR等。靜止和活化T細(xì)胞表面細(xì)胞因子受體的數(shù)目以及親和力可有很大差別,如靜止T細(xì)胞IL-2R表達(dá)β鏈,T細(xì)胞活化后可同時(shí)表達(dá)IL-2R的α鏈,并與β鏈、γ鏈組成與IL-2結(jié)合的高親和力受體。

表7-5 常用具有促有絲分裂原作用外源凝集素的特征

名 稱來 源分子量(kDa)糖特異性特性及應(yīng)用
刀豆素A刀 豆102α-D-mannosyl-T細(xì)胞促有絲分裂原,
(ConA)(jackbean) α-D-glucose分離細(xì)胞膜糖蛋白
植物血凝素腎 豆120N-acetyl-D-T細(xì)胞促有絲分裂原
(PHA)(kidney bean) galactosamine 
美洲商陸美洲商陸32β-N-acetyl-D-B細(xì)胞、T細(xì)胞促有絲
裂原(PWM)(pokeweed) glucosamine分裂原
花生凝集素花 生110D-glalctosyl-分離胸腺細(xì)胞亞群
(PNA)(peanut) (β1-3)-N-acetyl(皮質(zhì)不成熟胸腺細(xì)胞PNA+)
   -D-galactosamine凝集免疫活性B細(xì)胞,
大豆凝集素大 豆120N-acetyl-D-galac-凈化人骨髓,用于骨髓移植
(SBA)(soybean) tosamine D-galactose 

T細(xì)胞表面還具有多種內(nèi)分泌激素、神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)肽等受體,如生長(zhǎng)激素雌激素、甲狀腺素、腎上腺皮質(zhì)激素、腎上腺素,前列腺素E、胰島素等激素受體,內(nèi)啡肽、腦啡肽、P物質(zhì)等神經(jīng)肽受體,5-羥色胺、多巴胺等神經(jīng)遞質(zhì)受體。免疫細(xì)胞表面的激素、神經(jīng)肽和神經(jīng)遞質(zhì)受體是機(jī)體神經(jīng)內(nèi)分泌免疫網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

二、T淋巴細(xì)胞亞群

應(yīng)用CD4和CD8單克隆抗體可將外周淋巴器官或外周血中的T細(xì)胞分為CD4+CD8-和CD4-CD8+兩個(gè)主要的亞群。每個(gè)亞群按照某些表面標(biāo)志和功能又可分為不同的功能亞群。

(一)CD4陽性細(xì)胞群

1.Th1和Th2亞群 應(yīng)用Th細(xì)胞克隆培養(yǎng)技術(shù)和細(xì)胞因子產(chǎn)生的不同,已發(fā)現(xiàn)小鼠CD4陽性細(xì)胞群是一個(gè)不均一的亞群,可分為Th1和Th2,主要區(qū)別見表7-6。

Th1細(xì)胞能合成IL-2、IFN-γ、,LT、IL-3、TNF-α和GM-CSF,但不能合成IL-4、IIL-5、IL-6、IL-10和IL-13;而Th2能合成TNF-α、IL-3、GM-CSF、IL-4、IL-5、IL-6、IIL-10(細(xì)胞因子合成抑制因子,CSIF)和IL-13,不能合成IL-2、IFN-γ和LT。此外Th1和Th2都能分泌三巨噬細(xì)胞炎癥蛋白和前腦啡肽原。Th1和Th2都能輔助B合成抗體,但輔助的強(qiáng)度和性質(zhì)不同。體外實(shí)驗(yàn)表明,IL-4明顯促進(jìn)B細(xì)胞合成和分泌IgE,如使LPS刺激小鼠B細(xì)胞合成IgE能力增強(qiáng)10-100倍。少量IFN-γ能完全陰斷IL-4對(duì)IgE合成的促進(jìn)作用。Th2分泌IL-4對(duì)IgE合成有正調(diào)節(jié)作用,而Th1分泌IFN-γ則起負(fù)調(diào)節(jié)作用。此外,Th2通過分泌IL-4和IL-5輔助IgA合成,分泌IL-10(CSIF),抑制Th1細(xì)胞合成細(xì)胞因子,而Th1對(duì)IgG1合成則有抑制作用,但輔助其它幾種類型Ig的合成。由于Th1和Th2合成淋巴因子的種類不同,因而介導(dǎo)不同的超敏反應(yīng)。IL-3和IL-4均能促進(jìn)肥大細(xì)胞增殖,且相互有協(xié)同作用,IL-5除輔助B細(xì)胞合成IgA外,還能刺激骨髓嗜酸性粒細(xì)胞的集落形成,因而Th2與速發(fā)型超敏反應(yīng)關(guān)系密切。Th1通過產(chǎn)生IFN-γ阻斷IgE合成,對(duì)速發(fā)型超敏反應(yīng)有抑制作用。Th1與遲發(fā)型超敏反應(yīng)有關(guān),可能與IL-2、IFN-γ等對(duì)巨噬細(xì)胞活化和促進(jìn)CTL分化作用有關(guān),此外LT也有直接殺傷靶細(xì)胞作用。兩群Th克隆均能誘導(dǎo)抗原提呈細(xì)胞(APC)表達(dá)MHCⅡ類抗原,Th1通過IFN-γ誘導(dǎo)Mφ表達(dá)Ia抗原,而Th2通過IL-4對(duì)Mφ和B細(xì)胞Ia抗原表達(dá)起正調(diào)節(jié)作用。在人類Th1和Th2細(xì)胞亞群尚未得到最后證實(shí)。從目前發(fā)表資料來看,CD4+CD45RO+前體細(xì)胞向Th2效應(yīng)細(xì)胞分化,而IFN-γ則對(duì)前體細(xì)胞向Th2分化過程起抑制作用,因此IL-4和IFN-γ在決定CD4+CD45RO+前體細(xì)胞向Th1或Th2分化過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用。人T細(xì)胞經(jīng)多克隆活化后,在CD4陽性細(xì)胞中IL-4mRNA陽性比便不到5%,而60%的CD4+細(xì)胞有IFN-γ和IL-2mRNA的轉(zhuǎn)錄。

表7-6 小鼠Th1和Th2亞群的比較

  Th1Th2
合成淋巴因子種類IL-2+-
IFN-γ+-
LT+-
IL-3++
TNF-α++
GM-CSF++
IL-4-+
IL-5-+
IL-6-+
IL-10-+
IL-13-+
輔助B細(xì)胞 +++
輔助IgE合成 -+
促進(jìn)肥大細(xì)胞增殖 -+
介導(dǎo)超敏反應(yīng)類型 遲發(fā)型速發(fā)型
促進(jìn)Ia表達(dá)細(xì)胞 B,Mφ

介導(dǎo)遲發(fā)型超敏反應(yīng)(delayedtype hypersensitivity,DTH)的T細(xì)胞亞群稱為TDTH,表面標(biāo)志CD3+CD4+CD8-,可能相當(dāng)于小鼠的Th1亞群。當(dāng)曾被變應(yīng)原致敏的TDTH再次與變應(yīng)原相遇后,可釋放出多種細(xì)胞因子,參與遲發(fā)型(Ⅳ型)超敏反應(yīng)的發(fā)生。

表7-7 TDTH釋放細(xì)胞因子參與遲發(fā)型超敏反應(yīng)

作用對(duì)象細(xì) 胞 因 子生物學(xué)活性
巨噬細(xì)胞巨噬細(xì)胞趨化因子(MCF)招引、聚集、活化巨噬細(xì)胞,
 巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子(MIF)增強(qiáng)巨噬細(xì)胞吞噬和殺傷功能
 巨噬細(xì)胞活化因子(MAF) 
 IFN-γ 
白細(xì)胞白細(xì)胞移動(dòng)抑制因子(LIF)招引、聚集白細(xì)胞
淋巴細(xì)胞IL-2淋巴細(xì)胞局部浸潤(rùn)、增殖
 IFN-γ增強(qiáng)殺傷功能
皮膚血管皮膚反應(yīng)因子(SRF)增加血管通透性
靶細(xì)胞淋巴毒素(LT)殺傷靶細(xì)胞

MCF: macrophagechemotactic factor

MIF: macrophage migrationinhibition factor

MAF: macrophage activating factor

LIF: leukocyte migrationinhibitory factor

SRF: skin reactive factor

LT: lymphotoxin

2.抑制細(xì)胞誘導(dǎo)亞群和輔助細(xì)胞誘導(dǎo)亞群 應(yīng)用CD45RA、CD45RO、CD29和CD31單克隆抗體可將CD4陽性細(xì)胞群分為抑制細(xì)胞誘導(dǎo)亞群和輔助細(xì)胞誘導(dǎo)亞群。兩個(gè)亞群的表面標(biāo)志和功能比較見表7-8。

(1)CD31:最近發(fā)現(xiàn)CD31是一種新的、激活后表達(dá)水平不發(fā)生明顯變化的抑制細(xì)胞誘導(dǎo)亞群的表面標(biāo)記。CD31是一種血小板-內(nèi)皮細(xì)胞胞粘附分子(PECAM,gpⅡa),分子量為140kDa,其結(jié)構(gòu)屬于免疫球蛋白超家族成員。從外周血新鮮分離的CD4細(xì)胞中,CD31McAb主要與CD45RA亞群反應(yīng),對(duì)B細(xì)胞合成IgG輔助作用不明顯,對(duì)ConA和自身MHC(自身MLR)反應(yīng)較為敏感;而CD31-的CD4細(xì)胞群中,發(fā)現(xiàn)有大量輔助B細(xì)胞合成IgG的活性和對(duì)某些抗原刺激的回憶反應(yīng)。CD45RA+的CD4細(xì)胞大激活后,盡管細(xì)胞表面丟失CD45RA,但表面CD31的表達(dá)仍不發(fā)生明顯變化;而CD45RO+CD45RA-的CD4細(xì)胞激活后不能獲得CD31表達(dá)。由于CD31在CD4細(xì)胞激活后仍不變化,對(duì)于鑒別抑制細(xì)胞誘導(dǎo)亞群和輔助細(xì)胞誘導(dǎo)亞群是一種有用的標(biāo)志。

迄今為止,許多粘附分子如CD11a/CD18(LFA-1),LFA-3,CD2和CD29(VLAβ鏈)主要表達(dá)在CD45RO+T細(xì)胞表面。而CD31則表達(dá)在CD45RA+CD4細(xì)胞表面?笴D31McAb作用于naive T細(xì)胞能觸發(fā)其VLA-4介導(dǎo)的粘附作用。內(nèi)皮細(xì)胞表面CD31及其配體與T細(xì)胞表面CD31及其配體相互作用很可能觸發(fā)整合素介導(dǎo)的粘附作用。CD31如何參與CD45RA+CD4+T細(xì)胞功能以及誘導(dǎo)抑制性T細(xì)胞產(chǎn)生還有待進(jìn)一步研究。

(2)CD45:CD45為異構(gòu)型分子。CD45細(xì)胞膜外部多肽鏈可由A、B和C三種外顯子編碼。人幼稚T細(xì)胞只表達(dá)被抗CD45RA識(shí)別的CD45A型;記憶T細(xì)胞不表達(dá)任何A、B、C外顯子產(chǎn)物而被抗CD45RO識(shí)別?笴D45RA和抗CD45RO識(shí)別的都是休止型細(xì)胞,抗CD45RO所識(shí)別的記憶T細(xì)胞往往也可低水平表達(dá)一系列活化表面標(biāo)記,如CD25、MHCⅡ類抗原、CD54、CD26等,提示這類細(xì)胞可能新近被激活過,由此推論記憶T細(xì)胞可能是由于持久性抗原或交叉抗原的低劑量、持續(xù)刺激得以維持其長(zhǎng)時(shí)間存活。體外實(shí)驗(yàn)觀察到細(xì)胞活化后見有從CD45RA向CD45RO的單向性轉(zhuǎn)變,這與幼稚T細(xì)胞向記憶T細(xì)胞分化相平行。

表7-8 抑制細(xì)胞誘導(dǎo)亞群和輔助細(xì)胞誘導(dǎo)亞群的比較

 抑制細(xì)胞誘導(dǎo)亞群輔助細(xì)胞誘導(dǎo)亞群
表 型 CD4++
CD29低密度高密度
CD31+-
CD45CD45RACD45RO
粘附分子(LFA、)++++
增殖功能++++
CD3McAb++++
 ++++
抗原刺激再次反應(yīng)-+++
同種異體抗原++++++
自身MLC++++
誘導(dǎo)和輔助功能  
輔助B細(xì)胞產(chǎn)生抗體±+++
誘導(dǎo)Ts+++-
誘導(dǎo)細(xì)胞介導(dǎo)的淋巴細(xì)胞溶解作用(CML)±+++
細(xì)胞發(fā)育階段天然(naive)記憶(memory)

(3)自身混合淋巴細(xì)胞反應(yīng):外周血B細(xì)胞和單核細(xì)胞等非T細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)能誘導(dǎo)某些自身T細(xì)胞發(fā)生增殖反應(yīng),稱為自身混合淋巴細(xì)胞的應(yīng)(autologous mixed lymphocyte reaction ,AMLR)。這一部分T細(xì)胞稱為自身反應(yīng)性T細(xì)胞。作為刺激細(xì)胞的B細(xì)胞和單核細(xì)胞主要是通過其細(xì)胞表面的MHCⅡ類抗原來刺激自身反應(yīng)性T細(xì)胞,在體外培養(yǎng)時(shí)加入抗MHCⅡ類抗原的抗體可阻斷AMLR。關(guān)玩弄AMLR的生理意義尚不清楚,可能是機(jī)體的一種免疫調(diào)節(jié)機(jī)制。

(二)CD8陽性細(xì)胞群

根據(jù)CD28陽性或陰性可將CD8+細(xì)胞分為細(xì)胞毒性T細(xì)胞(CD8+CD28+)和抑制性T細(xì)胞(CD28+CD28-)。CD28McAb能與60-80%T細(xì)胞發(fā)生反應(yīng),包括全部CD4細(xì)胞和部分CD8細(xì)胞。

1.Tc(CTL) 在人類CTL表型為CD3+CD4-8+CD28+。小鼠CTL表型為Thy-1+、Lyt-1+、Lyt-2+/Lyt-3+。

(1)CTL的分化:靜止的CTL以前體細(xì)胞(precursor)(CTL-P)形式存在,外來抗原進(jìn)入機(jī)體被抗原提呈細(xì)胞(APC)加工處理,形成外來抗原與APC自身MHc I類抗原的復(fù)合物,被相應(yīng)CTL克隆細(xì)胞膜表面TCR/CD3所識(shí)別,抗原刺激信號(hào)和APC釋放IL-1共同存在的條件下,CTL-p被活化,并表達(dá)IL-2R、IL-4R、IL-6R等多種細(xì)胞因子受體,在IL-2、IL-4、IL-6、IFN-γ等細(xì)胞因子誘導(dǎo)下,迅速增殖,并分化為成熟的效應(yīng)殺傷性T細(xì)胞(effector CTL)。CTL具有識(shí)別抗原的特異性,即能殺傷具有特定的外來抗原(如病毒感染靶細(xì)胞膜表面的病毒抗原)與自身MHc I類抗原結(jié)合的復(fù)合物的靶細(xì)胞。有關(guān)CTL殺傷靶細(xì)胞受到MHC I類抗原的限制,參見第五章“主要組織相容性復(fù)合體”第四節(jié)。從腫瘤組織周圍分離獲得的CTL稱為腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞(tumor infiltrating lymphocyte , TIL)。TIL在體外加IL-2培養(yǎng)后,具有很高的殺傷腫瘤作用,目前已用于臨床的腫瘤治療。

(2)CTL的識(shí)別機(jī)制:多種粘附分子參與CTL對(duì)靶細(xì)胞的識(shí)別和粘附,主要有:①LFA-1/ICAM-1、ICAM-2、ICAM-3,可溶性ICAM-1(sICAM-1)可抑制CTL殺傷腫瘤細(xì)胞;②CD2/LFA-3(CD58),抗CD2McAb或抗CD58McAb均可抑制CTL效應(yīng)細(xì)胞對(duì)靶細(xì)胞的殺傷;③CD8/MHcI類抗原的非多態(tài)性結(jié)構(gòu)域。

(3)CTL的殺傷機(jī)制:TCL殺傷靶細(xì)胞的機(jī)理目前認(rèn)為主要通過釋放多種的介質(zhì)和因子介導(dǎo)的。

①穿孔素(perforin):又稱成孔蛋白(pore-foming protein,PFP)、C9相關(guān)蛋白(C9 related protein)或溶細(xì)胞素(cytolysin),貯存于電子稠密胞漿顆粒(electron-densecytoplasmic granules),成熟的穿孔素分子由534個(gè)氨基酸殘基組成,分子量為56-75kDa,IP為6.4,穿孔素分子中央部位170-390之間的氨基酸序列與C9328-560氨酸酸序列約有20%同源性,這個(gè)區(qū)域與穿孔素和C9的多聚化和以管狀形式插入到細(xì)胞膜有關(guān)。在殺傷相時(shí),CTL細(xì)胞脫顆粒,穿孔素從顆粒中釋放,在Ca2+存在下,插入靶細(xì)胞膜上,并多聚化形成管狀的多聚穿孔素(polyperforin),約含12-16個(gè)穿孔素分子,分子量可達(dá)1000kDa。多聚穿孔素在靶細(xì)胞膜上形成穿膜的管狀結(jié)構(gòu),內(nèi)徑平均16nm。這種異常的通道使Na+、水分進(jìn)入靶細(xì)胞內(nèi),K+及大分子物質(zhì)(如蛋白質(zhì))從靶細(xì)胞內(nèi)流出,改變細(xì)胞滲透壓,最終導(dǎo)致細(xì)胞溶解。此過程與補(bǔ)體介導(dǎo)的溶細(xì)胞過程類似,溶解細(xì)胞過程比較迅速。CTL本身可能釋放A型硫酸軟骨素蛋白聚糖(proteoglycans of chondroitinsulphate A type)、硫酸軟骨素A限制因子(homologous restriction factor,HRF),因此可避免穿孔素對(duì)CTL自身細(xì)胞的攻擊。

圖7-3 CTL釋放穿孔素殺傷靶細(xì)胞機(jī)理示意圖

②絲氨酸酯酶(serine estersse):活化CTL釋放多種絲氨酸酯酶,如CTLA-1(又稱CCP1或granzyme B)、CTLA-3(又稱H因子或granzyme A),其作用可能類似補(bǔ)體激活過程中的酯酶作用,通過活化穿孔素而促進(jìn)殺傷作用。

③淋巴毒素(lymphotoxin,LT):又稱腫瘤壞死因子-β(TNF-β),LT可直接殺傷靶細(xì)胞,但殺傷過程較慢,其殺傷機(jī)理參見第四章“細(xì)胞因子及其受體”第二節(jié)中腫瘤壞死因子。

2.Ts和Ts亞群 抑制性T細(xì)胞(suppressor T lymphocyte,Ts)對(duì)免疫應(yīng)答有重要的負(fù)調(diào)節(jié)功能,抑制性T細(xì)胞功能的異常,常與T自身免疫性疾病、第I型超敏反應(yīng)等疾病發(fā)生有關(guān)。

(1)抑制性T細(xì)胞的證實(shí):綿羊紅細(xì)胞(sheep red blood cell , SRBC)對(duì)于小鼠是良好的免疫原,合適劑量的SRBC可誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生高效價(jià)的抗SRBC抗體。當(dāng)過高劑量SRBC免疫小鼠時(shí),則抗體合成水平反而明顯下降,稱為高劑量免疫耐受。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),將高劑量免疫耐受小鼠脾細(xì)胞轉(zhuǎn)移到免疫原劑量刺激的小鼠體內(nèi)時(shí),則小鼠抗體應(yīng)答水平明顯下降。如高劑量免疫耐受小鼠脾細(xì)胞經(jīng)抗Thy-1和補(bǔ)體處理后再轉(zhuǎn)移到免疫原劑量免疫的小鼠體內(nèi),則高劑量免疫耐受小鼠脾細(xì)胞的抑制作用消失。實(shí)驗(yàn)證明了在高劑量免疫耐受小鼠的脾細(xì)胞中存在有抑制作用的T細(xì)胞。

表7-9 抑制性T細(xì)胞的證實(shí)

(1)免疫原劑量---→抗體應(yīng)答+++
SRBS免疫小鼠
(2)高劑量SRBC---------------------------------→抗體應(yīng)答+
免疫耐受小鼠
(3)高劑量免疫-→轉(zhuǎn)移未處理脾細(xì)胞-→免疫原劑量-→抗體應(yīng)答+
耐受小鼠 免疫小鼠 
(4)高劑量免疫-→轉(zhuǎn)移抗Thy-1+ ----→免疫原劑量-→抗體應(yīng)答+++
耐受小鼠 補(bǔ)體處理脾細(xì)胞 免疫小鼠

進(jìn)一步研究證明,這種抑制細(xì)胞的表型為CD3+CD4-CD8+(小鼠CD8單抗常用Lyt-2)。人的抑制性T細(xì)胞表型為CD3+CD4-CD8+CD28-。Ts細(xì)胞不僅對(duì)B細(xì)胞合成和分泌抗體有抑制作用,而且對(duì)Th輔助作用、遲發(fā)型超敏反應(yīng)以及Tc介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用都有負(fù)調(diào)節(jié)作用。

(2)Ts細(xì)胞的亞群:Ts細(xì)胞還可分為Ts1、Ts2和Ts3不同亞群,分別起著誘導(dǎo)抑制、轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制和發(fā)揮抑制效應(yīng)的作用。它們之間相互作用的確切機(jī)理還不十分清楚,可能是通過釋放可溶性介質(zhì)相互作用的。Ts1(Tsi,抗原特異性抑制性T細(xì)胞)分泌TsF1(TsiF,抑制誘導(dǎo)因子)→作用于Ts2(Tst,抑制轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞),分泌TsF2(Tst F)→作用于Ts3(Tse,抑制效應(yīng)細(xì)胞),分泌Ts3F(TseF),作用于Th細(xì)胞,通過對(duì)Th的抑制作用,從而對(duì)各種免疫功能起負(fù)調(diào)節(jié)作用。Ts細(xì)胞群具有高度異質(zhì)性,除Ts1、Ts2、Ts3亞群外,還有一群反抑制性T細(xì)胞亞群(contra-suppressor T cel,Tcsl)。Tcs活化后分泌反抑制性T細(xì)胞因子TcsF,直接作用于Th細(xì)胞,解除Ts細(xì)胞的抑制作用,使Th細(xì)胞恢復(fù)輔助活性。

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