T淋巴细胞如何激活

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T淋巴细胞如何激活
周淋巴器官或外周血中的t细胞分为cd4+cd8-和cd4-cd8+两个主要的亚群.每个亚群按照某些表面标志和功能又可分为不同的功能亚群.（一）cd4阳性细胞群 1.th1和th2亚群 应用th细胞克隆培养技术和细胞因子产生的不同,已发现小鼠cd4阳性细胞群是一个不均一的亚群,可分为th1和th2,主要区别见表7-6. th1细胞能合成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（细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都能分泌三巨噬细胞炎症蛋白和前脑啡肽原.th1和th2都能辅助b合成抗体,但辅助的强度和性质不同.体外实验表明,il-4明显促进b细胞合成和分泌ige,如使lps刺激小鼠b细胞合成ige能力增强10-100倍.少量ifn-γ能完全阴断il-4对ige合成的促进作用.th2分泌il-4对ige合成有正调节作用,而th1分泌ifn-γ则起负调节作用.此外,th2通过分泌il-4和il-5辅助iga合成,分泌il-10（csif）,抑制th1细胞合成细胞因子,而th1对igg1合成则有抑制作用,但辅助其它几种类型ig的合成.由于th1和th2合成淋巴因子的种类不同,因而介导不同的超敏反应.il-3和il-4均能促进肥大细胞增殖,且相互有协同作用,il-5除辅助b细胞合成iga外,还能刺激骨髓嗜酸性粒细胞的集落形成,因而th2与速发型超敏反应关系密切.th1通过产生ifn-γ阻断ige合成,对速发型超敏反应有抑制作用.th1与迟发型超敏反应有关,可能与il-2、ifn-γ等对巨噬细胞活化和促进ctl分化作用有关,此外lt也有直接杀伤靶细胞作用.两群th克隆均能诱导抗原提呈细胞（apc）表达mhcⅱ类抗原,th1通过ifn-γ诱导mφ表达ia抗原,而th2通过il-4对mφ和b细胞ia抗原表达起正调节作用.在人类th1和th2细胞亚群尚未得到最后证实.从目前发表资料来看,cd4+cd45ro+前体细胞向th2效应细胞分化,而ifn-γ则对前体细胞向th2分化过程起抑制作用,因此il-4和ifn-γ在决定cd4+cd45ro+前体细胞向th1或th2分化过程中起着重要的调节作用.人t细胞经多克隆活化后,在cd4阳性细胞中il-4mrna阳性比便不到5%,而60%的cd4+细胞有ifn-γ和il-2mrna的转录. 表7-6 小鼠th1和th2亚群的比较 th1 th2 合成淋巴因子种类 il-2 + - ifn-γ + - lt + - il-3 + + tnf-α + + gm-csf + + il-4 - + il-5 - + il-6 - + il-10 - + il-13 - + 辅助b细胞 + ++ 辅助ige合成 - + 促进肥大细胞增殖 - + 介导超敏反应类型 迟发型 速发型 促进ia表达细胞 mφ b,mφ 介导迟发型超敏反应（delayed type hypersensitivity,dth）的t细胞亚群称为tdth,表面标志cd3+cd4+cd8-,可能相当于小鼠的th1亚群.当曾被变应原致敏的tdth再次与变应原相遇后,可释放出多种细胞因子,参与迟发型（ⅳ型）超敏反应的发生. 表7-7 tdth释放细胞因子参与迟发型超敏反应 作用对象 细 胞 因 子 生物学活性 巨噬细胞 巨噬细胞趋化因子（mcf） 招引、聚集、活化巨噬细胞, 巨噬细胞移动抑制因子（mif） 增强巨噬细胞吞噬和杀伤功能 巨噬细胞活化因子（maf） ifn-γ 白细胞 白细胞移动抑制因子（lif） 招引、聚集白细胞 淋巴细胞 il-2 淋巴细胞局部浸润、增殖 ifn-γ 增强杀伤功能 皮肤血管 皮肤反应因子（srf） 增加血管通透性 靶细胞 淋巴毒素（lt） 杀伤靶细胞 mcf: macrophage chemotactic factor mif: macrophage migration inhibition factor maf: macrophage activating factor lif: leukocyte migration inhibitory factor srf: skin reactive factor lt: lymphotoxin 2.抑制细胞诱导亚群和辅助细胞诱导亚群 应用cd45ra、cd45ro、cd29和cd31单克隆抗体可将cd4阳性细胞群分为抑制细胞诱导亚群和辅助细胞诱导亚群.两个亚群的表面标志和功能比较见表7-8.（1）cd31：最近发现cd31是一种新的、激活后表达水平不发生明显变化的抑制细胞诱导亚群的表面标记.cd31是一种血小板-内皮细胞胞粘附分子（pecam,gpⅱa）,分子量为140kda,其结构属于免疫球蛋白超家族成员.从外周血新鲜分离的cd4细胞中,cd31mcab主要与cd45ra亚群反应,对b细胞合成igg辅助作用不明显,对cona和自身mhc（自身mlr）反应较为敏感；而cd31-的cd4细胞群中,发现有大量辅助b细胞合成igg的活性和对某些抗原刺激的回忆反应.cd45ra+的cd4细胞大激活后,尽管细胞表面丢失cd45ra,但表面cd31的表达仍不发生明显变化；而cd45ro+cd45ra-的cd4细胞激活后不能获得cd31表达.由于cd31在cd4细胞激活后仍不变化,对于鉴别抑制细胞诱导亚群和辅助细胞诱导亚群是一种有用的标志.迄今为止,许多粘附分子如 cd11a/cd18(lfa-1),lfa-3,cd2和cd29（vlaβ链）主要表达在cd45ro+t细胞表面.而cd31则表达在cd45ra+cd4细胞表面.抗cd31mcab作用于naive t细胞能触发其vla-4介导的粘附作用.内皮细胞表面cd31及其配体与t细胞表面cd31及其配体相互作用很可能触发整合素介导的粘附作用.cd31如何参与cd45ra+cd4+t细胞功能以及诱导抑制性t细胞产生还有待进一步研究.（2）cd45：cd45为异构型分子.cd45细胞膜外部多肽链可由a、b和c三种外显子编码.人幼稚t细胞只表达被抗cd45ra识别的cd45a型；记忆t细胞不表达任何a、b、c外显子产物而被抗cd45ro识别.抗cd45ra和抗cd45ro识别的都是休止型细胞,抗cd45ro所识别的记忆t细胞往往也可低水平表达一系列活化表面标记,如cd25、mhcⅱ类抗原、cd54、cd26等,提示这类细胞可能新近被激活过,由此推论记忆t细胞可能是由于持久性抗原或交叉抗原的低剂量、持续刺激得以维持其长时间存活.体外实验观察到细胞活化后见有从cd45ra向cd45ro的单向性转变,这与幼稚t细胞向记忆t细胞分化相平行.表7-8 抑制细胞诱导亚群和辅助细胞诱导亚群的比较 抑制细胞诱导亚群 辅助细胞诱导亚群 表 型 cd4 + + cd29 低密度 高密度 cd31 + - cd45 cd45ra cd45ro 粘附分子（lfa、icam） + +++ 增殖功能 cd2mcab + +++ cd3mcab + +++ cona +++ + 抗原刺激再次反应 - +++ 同种异体抗原 +++ +++ 自身mlc +++ + 诱导和辅助功能 辅助b细胞产生抗体 ± +++ 诱导ts +++ - 诱导细胞介导的淋巴细胞溶解作用（cml） ± +++ 细胞发育阶段 天然（naive） 记忆（memory） （3）自身混合淋巴细胞反应：外周血b细胞和单核细胞等非t细胞在体外培养时能诱导某些自身t细胞发生增殖反应,称为自身混合淋巴细胞的应（autologous mixed lymphocyte reaction ,amlr）.这一部分t细胞称为自身反应性t细胞.作为刺激细胞的b细胞和单核细胞主要是通过其细胞表面的mhcⅱ类抗原来刺激自身反应性t细胞,在体外培养时加入抗mhcⅱ类抗原的抗体可阻断amlr.关玩弄amlr的生理意义尚不清楚,可能是机体的一种免疫调节机制. （2）cd8阳性细胞群根据cd28阳性或阴性可将cd8+细胞分为细胞毒性t细胞（cd8+cd28+）和抑制性t细胞（cd28+cd28-）.cd28mcab能与60-80%t细胞发生反应,包括全部cd4细胞和部分cd8细胞. 1.tc(ctl) 在人类ctl表型为cd3+cd4-8+cd28+.小鼠ctl表型为thy-1+、lyt-1+、lyt-2+/lyt-3+.（1）ctl的分化：静止的ctl以前体细胞（precursor）(ctl-p)形式存在,外来抗原进入机体被抗原提呈细胞（apc）加工处理,形成外来抗原与apc自身mhc i类抗原的复合物,被相应ctl克隆细胞膜表面tcr/cd3所识别,抗原刺激信号和apc释放il-1共同存在的条件下,ctl-p被活化,并表达il-2r、il-4r、il-6r等多种细胞因子受体,在il-2、il-4、il-6、ifn-γ等细胞因子诱导下,迅速增殖,并分化为成熟的效应杀伤性t细胞（effector ctl）.ctl具有识别抗原的特异性,即能杀伤具有特定的外来抗原（如病毒感染靶细胞膜表面的病毒抗原）与自身mhc i类抗原结合的复合物的靶细胞.有关ctl杀伤靶细胞受到mhc i类抗原的限制,参见第五章“主要组织相容性复合体”第四节.从肿瘤组织周围分离获得的ctl称为肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocyte , til）.til在体外加il-2培养后,具有很高的杀伤肿瘤作用,目前已用于临床的肿瘤治疗. （2）ctl的识别机制：多种粘附分子参与ctl对靶细胞的识别和粘附,主要有：①lfa-1/icam-1、icam-2、icam-3,可溶性icam-1（sicam-1）可抑制ctl杀伤肿瘤细胞；②cd2/lfa-3（cd58）,抗cd2 mcab或抗cd58 mcab均可抑制ctl效应细胞对靶细胞的杀伤；③cd8/mhc i类抗原的非多态性结构域. （3）ctl的杀伤机制：tcl杀伤靶细胞的机理目前认为主要通过释放多种的介质和因子介导的. ①穿孔素（perforin）:又称成孔蛋白（pore-foming protein,pfp）、c9相关蛋白（c9 related protein）或溶细胞素（cytolysin）,贮存于电子稠密胞浆颗粒（electron-densecytoplasmic granules）,成熟的穿孔素分子由534个氨基酸残基组成,分子量为56-75kda,ip为6.4,穿孔素分子中央部位170-390之间的氨基酸序列与c9 328-560氨酸酸序列约有20%同源性,这个区域与穿孔素和c9的多聚化和以管状形式插入到细胞膜有关.在杀伤相时,ctl细胞脱颗粒,穿孔素从颗粒中释放,在ca2+存在下,插入靶细胞膜上,并多聚化形成管状的多聚穿孔素（polyperforin）,约含12-16个穿孔素分子,分子量可达1000kda.多聚穿孔素在靶细胞膜上形成穿膜的管状结构,内径平均16nm.这种异常的通道使na+、水分进入靶细胞内,k+及大分子物质（如蛋白质）从靶细胞内流出,改变细胞渗透压,最终导致细胞溶解.此过程与补体介导的溶细胞过程类似,溶解细胞过程比较迅速.ctl本身可能释放a型硫酸软骨素蛋白聚糖（proteoglycans of chondroitinsulphate a type）、硫酸软骨素a限制因子（homologous restriction factor,hrf）,因此可避免穿孔素对ctl自身细胞的攻击. 图7-3 ctl释放穿孔素杀伤靶细胞机理示意图 ②丝氨酸酯酶（serine estersse）:活化ctl释放多种丝氨酸酯酶,如ctla-1（又称ccp1或granzyme b）、ctla-3（又称h因子或granzyme a）,其作用可能类似补体激活过程中的酯酶作用,通过活化穿孔素而促进杀伤作用. ③淋巴毒素（lymphotoxin,lt）:又称肿瘤坏死因子-β（tnf-β）,lt可直接杀伤靶细胞,但杀伤过程较慢,其杀伤机理参见第四章“细胞因子及其受体”第二节中肿瘤坏死因子. 2.ts和ts亚群 抑制性t细胞（suppressor t lymphocyte,ts）对免疫应答有重要的负调节功能,抑制性t细胞功能的异常,常与t自身免疫性疾病、第i型超敏反应等疾病发生有关. （1）抑制性t细胞的证实：绵羊红细胞（sheep red blood cell , srbc）对于小鼠是良好的免疫原,合适剂量的srbc可诱导小鼠产生高效价的抗srbc抗体.当过高剂量srbc免疫小鼠时,则抗体合成水平反而明显下降,称为高剂量免疫耐受.动物实验研究发现,将高剂量免疫耐受小鼠脾细胞转移到免疫原剂量刺激的小鼠体内时,则小鼠抗体应答水平明显下降.如高剂量免疫耐受小鼠脾细胞经抗thy-1和补体处理后再转移到免疫原剂量免疫的小鼠体内,则高剂量免疫耐受小鼠脾细胞的抑制作用消失.实验证明了在高剂量免疫耐受小鼠的脾细胞中存在有抑制作用的t细胞. 表7-9 抑制性t细胞的证实 （1） 免疫原剂量---→抗体应答+++ srbs免疫小鼠 （2）高剂量srbc---------------------------------→抗体应答+ 免疫耐受小鼠 （3）高剂量免疫-→转移未处理脾细胞-→免疫原剂量-→抗体应答+ 耐受小鼠 免疫小鼠 （4）高剂量免疫-→转移抗thy-1+ ----→免疫原剂量-→抗体应答+++ 耐受小鼠 补体处理脾细胞 免疫小鼠 进一步研究证明,这种抑制细胞的表型为cd3+cd4-cd8+（小鼠cd8单抗常用lyt-2）.人的抑制性t细胞表型为cd3+cd4-cd8+cd28-.ts细胞不仅对b细胞合成和分泌抗体有抑制作用,而且对th辅助作用、迟发型超敏反应以及tc介导的细胞毒作用都有负调节作用. (2)ts细胞的亚群：ts细胞还可分为ts1、ts2和ts3不同亚群,分别起着诱导抑制、转导抑制和发挥抑制效应的作用.它们之间相互作用的确切机理还不十分清楚,可能是通过释放可溶性介质相互作用的.ts1（tsi,抗原特异性抑制性t细胞）分泌tsf1（tsif,抑制诱导因子）→作用于ts2（tst,抑制转导细胞）,分泌tsf2（tst f）→作用于ts3（tse,抑制效应细胞）,分泌ts3f（tsef）,作用于th细胞,通过对th的抑制作用,从而对各种免疫功能起负调节作用.ts细胞群具有高度异质性,除ts1 、ts2、ts3亚群外,还有一群反抑制性t细胞亚群（contra-suppressor t cel,tcsl）.tcs活化后分泌反抑制性t细胞因子tcsf,直接作用于th细胞,解除ts细胞的抑制作用,使th细胞恢复辅助活性.