免疫学笔记-1 | T细胞分化发育及其Marker

1 关键细胞类型或Marker缩写:

  1. 骨髓多能造血干细胞 HSC
  2. 淋巴样祖细胞 lymphoid progenitor cell
  3. T细胞抗原识别受体 TCR
  4. 抗原提呈细胞 APC
  5. 主要组织相容性复合体 MHC
  6. DN 双阴性细胞 DP双阳性细胞 SP单阳性细胞
  7. 细胞毒性T细胞 CTL
图1 T细胞的发育路径

2 T细胞发育

1、 骨髓内

HSC在骨髓内分化为淋巴样祖细胞,后者经血液循环进入胸腺。

2、 胸腺内

在胸腺微环境的影响下,T细胞的发育经历了(1)淋巴样祖细胞(DN,CD3),(2)祖T细胞(pro-T cell, DN, CD3),(3)前T细胞(pre-T cell, DN,CD3+CD4-CD8-),(4)未成熟T细胞(DP,CD3+CD4+CD8+),(5)成熟T细胞(SP, CD3+CD4+CD8-/CD4-CD8+)的阶段:

  1. CD4-CD8-双阴性细胞阶段pro-T细胞开始重排TCR基因。根据TCR组成,T细胞可分为表达αβTCR的T细胞和γδTCR的T细胞,分别简称αβT细胞和γδT细胞。前者重排α链β链基因,后者重排γ链δ链基因,此处为αβT细胞(T细胞总数95%99%)和γδT细胞(T细胞总数1%5%)的分化分支点。αβT细胞表达的β链与pre-T细胞α链(pTα)组装成前TCR(pTα:β),成功表达前TCR的细胞即为pre-T细胞。
  2. CD4+CD8+双阳性细胞阶段:在IL-7等细胞因子的诱导下,pre-T增殖活跃,表达CD4和CD8,进入DP细胞阶段。进入DP阶段后,pre-T细胞停止增殖,开始重排α基因,并与β链组装成TCR(α:β TCR),成功表达TCR的细胞即为未成熟T细胞,进一步地,未成熟T细胞经历阳性选择(自身MHC限制性)并进一步分化为SP细胞
  3. CD4+CD8-/CD4-CD8+单阳性细胞阶段: SP细胞经历阴性选择(自身免疫耐受)后成为成熟T细胞,通过血液循环进入外周免疫器官(淋巴组织的胸腺依赖区)。
  4. T细胞胸腺内发育最核心事件是多样性TCR表达、自身MHC限制性(阳性选择)、自身免疫耐受形成(阴性选择)。
    (1) 阳性选择:DP细胞利用其TCR与胸腺上皮细胞表面的自身抗原肽-自身MHC I 类分子复合物或自身抗原肽-自身MHC II 类分子复合物相互作用,不能结合或结合力过强的DP细胞发生凋亡,占总DP的95%以上。能以适当亲和力结合的DP存活,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升高,CD8丢失。因此,阳性选择使DP细胞获得了MHC限制性,且进一步分化为SP细胞。
    (2) 阴性选择:经阳性选择的SP与胸腺树突状细胞、巨噬细胞等表面的自身抗原肽-自身MHC I 类分子复合物或自身抗原肽-自身MHC II 类分子复合物相互作用,高亲和力结合的SP发生凋亡,少部分分化为调节性T细胞不能结合的SP细胞(即阴性细胞)存活成为成熟T细胞(初始T细胞,未接触抗原的成熟T细胞),经血液循环进入外周免疫器官。

3、 外周免疫器官中

初始T细胞主要定居于外周免疫器官的胸腺依赖区,其定居与在胸腺发育中获得相应的淋巴细胞归巢受体(如L-选择素等黏附分子和CCR7等趋化因子受体)有关。T细胞在外周免疫器官中与抗原接触后,分化为不同功能的效应T细胞、调节性T细胞或记忆T细胞。
(调节性T细胞在阴性选择时,高亲和力的细胞也会部分分化为调节性T细胞,和外周中的有什么主要区别?)

3 T细胞表面分子

1、 TCR-CD3复合物

T细胞通过TCR识别抗原,但TCR不能直接识别抗原表面的表位,只能特异性识别APC靶细胞表面提呈的抗原肽-MHC分子复合物(pMHC)(注意这里已经不是自身抗原肽-自身MHC分子复合物了)。因此,TCR识别pMHC时具有双重特异性,既要识别抗原肽,也要识别自身MHC分子的多态性部分,称为MHC限制性。(和BCR不同,为什么要进化成这种机制?)

由于构成TCR的两条肽链的胞质区很短,不具备转导活化信号的功能,TCR识别抗原所产生的活化信号由CD3转导至T细胞内。

2、 CD4和CD8

成熟T细胞仅表达CD4和CD8中的一种,其分别可以与MHC II 类分子复合物和MHC I类分子复合物相互作用,增强T细胞与APC或者靶细胞之间的相互作用并辅助TCR识别抗原,参与T细胞活化信号转导,因此又称为TCR共受体。

3、 共刺激分子(co-stimulatory molecule)

  1. 共刺激分子功能:初始T细胞完全活化需要两种活化信号的协同作用,第一信号(抗原刺激信号)由TCR识别的APC或靶细胞提呈的pMHC而产生,经CD3转导信号,CD4或CD8起辅助作用,使T细胞初步活化第二信号(共刺激信号)由APC或靶细胞表面的刺激分子与T细胞表面的相应共刺激分子(正性共刺激分子)相互作用产生,共刺激信号使T细胞完全活化,只有完全活化的T细胞才能进一步分泌细胞因子和表达细胞因子受体,在细胞因子作用下分化和增殖
  2. 分类:共刺激分子根据功能可分为正性和负性共刺激分子;根据结构可分为免疫球蛋白超家族(IgSF)、肿瘤坏死因子超家族(TNFGSF)和整合素家族。
    (1) T细胞表面的正性共刺激分子
    1) IgSF超家族: CD28家族(CD28、ICOS)、CD2和ICAM等,其配体为CD80、CD86、ICOSL、PD-L、PD-L2等。
    名称         细胞表达                   配体                     功能
1.CD28  | 90% CD4+ T、50% CD8+ T | CD80、CD86(专职APC)|诱导T细胞表达抗细胞凋亡蛋白(Bdl-XL等),防止细胞凋亡;刺激T细胞合成IL-2等细胞因子,促进T细胞增殖和分化
2.ICOS  |         活化T细胞      | ICOSL | ICOS在CD28后起作用,调节T细胞多种细胞因子的产生,促进T细胞增殖
3.CD2 [LFA-2] | 95%成熟T细胞、50%~70%胸腺细胞和部分NK细胞 | LFA-3[CD58]或CD48(小鼠和大鼠)| 介导T细胞与APC或靶细胞黏附,也为T细胞活化提供信号

2) TNFSF超家族:CD40L、FasL

1.CD40L、CD154 | 活化CD4+ T 细胞 |配体为CD40,表达于APC | 双向效应,可促进APC活化促进CD80/CD86表达和IL-12等细胞因子分泌,也可促进T细胞活化,此外还可以于B细胞CD40结合促进B细胞增殖分化等

3) 整合素家族:LFA-1

LFA-1 | T细胞表面  |  APC表面ICAM-1 | 介导T细胞于APC或靶细胞黏附。

(2)T细胞表面的共抑制分子(负性共刺激分子):CTLA-4、PD-1,均为IgSF成员,其配体分别为CD80、CD86和PD-L1、PD-L2。

1. CTLA-4(CD152) | 活化CD4+/CD8+T细胞 | CD80和CD86,但CTLA-4与配体结合力显著高于CD28,传递抑制信号,通常T细胞活化并发挥效用后才表达CTLA-4,下调和终止T细胞活化。
2. PD-1 | 活化T细胞 | PD-L1和PD-L2 |抑制T细胞增殖以及IL-2和IFN-γ等细胞因子生成,并抑制B细胞增殖、分化和Ig分泌。

4 T细胞分类

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