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第八章 免疫细胞(二):淋巴细胞系
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第八章 免疫细胞(二):淋巴细胞系

淋巴细胞是具有特异免疫识别功能的细胞系,人和哺乳类动物的淋巴细胞系是由形态相似、功能各异的不均一细胞群所组成。按其个体发生、表面分子和功能的不同,可将淋巴细胞系分为T细胞和B细胞二个亚群,每个亚群又可分为不同的亚类。另外还有一群单核细胞,其来源可能与淋巴细胞相关,但不具有特别识别功能,称为天然杀伤细胞(natural killer cell,NK)可归类为第三群淋巴细胞。

成熟的T和B细胞均为单核的小淋巴细胞。在光学显微镜下,单纯从形态学是能加以区别的。但在它们的细胞膜上都有不同的分子结构,包括膜抗原分子和膜受体分子。这些表面标志都是结合在膜上的巨蛋白分子,可用不同的方法检测,借以鉴定和区分淋巴细胞系的不同亚群和亚类。

研究这些膜分子的结构与功能将有助于了解淋巴细胞活化的机制。研究这些膜分子基因的表达与调控,对了解淋巴细胞的起源、分化与成熟都具有十分重要的理论意义。并且在淋巴细胞的分类、诊断与相关疾病的治疗及发病学等方面都具有应用意义。

第一节 T 细 胞

一、T细胞主要表面分子

T细胞是由一群功能不同的异质性淋巴细胞组成,由于它在胸腺内分化成熟故称为T细胞。成熟T细胞由胸腺迁出,移居于周围淋巴组织中淋巴节的副皮质区和脾白髓小动脉的周围。不同功能成熟的T细胞均属小淋巴细胞,在形态学上不能区分,但可借其细胞膜表面分子不同加以鉴别(表8-1)。

在T细胞发育不同阶段以及成熟T细胞在静止期和活化期,其细胞膜分子表达的种类和数量均不相同。这些分子为抗原性不同的糖蛋白。它们与T细胞对抗原的识别、细胞的活化、信息的传递、细胞的增殖和分化以及T细胞的功能表达相关。它们也与T细胞在周围淋巴组织中的定位相关。

由于这些分子在T细胞表面相当稳定,故可视为T细胞的表面标志,可以用以分离。鉴定不同功能的T细胞。这些分子的单克隆抗体对临床相关疾病的诊断和治疗也具有重要应用价值。

表8-1 T细胞主要表面分子

>图8-1  TCR识别普通抗原

>图8-2TCR识别超抗原

CD3分子可与TCR分子以非共价结合形成一个TCR-CD3复合受体分子,是T细胞识别抗原的主要识别单位。其中TCR是识别异种抗原和自身MHC分子多态性决定族的受体,而CD3分子交不参予抗原识别,它具有稳定TCR结构和传递活化信号的作用。

(三)CD4和CD8分子

这二种分子可同时表达于胸腺内早期胸腺细胞,称为双阳性胸腺细胞(CD4+、CD8+,DP)。而在成熟T细胞这二种分子是互相排斥的,只能表达一种分子,故可将成熟T细胞分为二类,即CD4+细胞和CD8+细胞。在外周淋巴组织中CD4+T约占65%,CD8+T约占35%。

这二种分子同属于Ig超家族,都不具有多样性。其分子结构都由胸外区、穿膜区及胸内区组成。CD4分子为55KD的单体,CD8分子为34KD多肽组成的双体分子。

这二种分子与抗原识别无关,但可与带有MHC分子的细胞结合,它们是细胞与细胞间相互作用的粘附分子。CD4分子是MHCⅡ类分子的受体,它可与MHCⅡ类分子的非多态区结合。CD8分子可与MHCⅠ类分子的非多态区结合。因此这二种分子具有增强TCR与抗原呈递细胞或靶细胞的亲和性,并有助于激活信号的传递。

(四)CD28分子

这种分子可表达于全部CD4+T细胞及50%CD8+细胞。它是80~90KD的由双硫键连接的同源二聚体分子,属Ig基因超家族。

近年的研究证明T细胞的活化需要双信号,即由TCR-CD3复合分子可提供起始信号或第1信号,还必须有协同刺激信号(costimulatouy signal)或第2信号才能使T细胞活化。在T细胞膜上已发现有多种分子与协同刺激信号产生有关,如CD2、LFA-1、VLA-4及CD28分子等。称这种分子为辅助分子或协同刺激受体分子。

其中以CD28分子最为重要,已证明它的配体分子存在于B细胞或其它抗原呈递细胞上,命名为B7或BB1分子。它是50KD单体分子的穿膜蛋白,也属Ig基因超家族。B7/BB1分子在静止期B细胞、巨噬细胞或树突状细胞等表达弱,而活化型细胞表达增强。

(五)CD2分子

此分子亦称为LFA-2、Len-5或羊红细胞受体等名称。为55KD单体分子,属Ig基因超家族,亦为穿膜糖蛋白分子。可存在于成熟T细胞及胸腺细胞,亦可发现于NK细胞。

CD2分子是细胞间粘附分子,其配体分子称为白细胞功能相关抗原-3(LFA-3,CD58),为55-70KD糖蛋白分子。可广泛表达于造血细胞和非造血细胞。CD2分子与羊红细胞上LFA-3结合形成花环,称为E-花环,可用鉴定和分离人T细胞。

CD2也是信号传导分子,可使T细胞活化,它不依赖于TCR途径,是T细胞活化第二途径。特别是在胸腺内早期发育阶段的胸腺细胞尚未表达TCR,此时胸腺细胞的活化与增殖可能是通过CD2分子与胸腺上皮细胞表面的LFA-3分子结合而使之活化。

(六)极迟活化分子

极迟活化分子(very late activation,VLA)或称β1粘合素(β1 integrins),本族分子具有共同的β链(CD29),计有3种分子即VLA-4、VLA-5和VLA-6分子。它们可表达于静止T细胞上,但活化T细胞有仅数量增多而且对特异配体的亲和力也增强。VLA分子可与细胞外基质(ECM)配体分子相结合,可为T细胞活化提供协同刺激信号。VLA-4还可使淋巴细胞与Peyer小体的高内皮微静脉以及炎症部位的内皮细胞结合,其配体分子称为血管细胞粘附分子-1(VCAM-1)。

(七)细胞因子受体

细胞因子受体(cytokine receptor,CKR)可表达于静止及活化T细胞表面,静止T细胞表面的细胞因子受体亲和力弱,数量少,而活化T细胞表面CKR亲和力高且数量多。

T细胞表面可有多种细胞因子受体,包括IL-2R、IL-4R、IL-6R及IL-7R等。其中IL-2R由α(P55)及β(P70)链组成,α链为低亲和力,β链为中等亲和力,而αβ异聚体分子则为高亲和力受体。

(八)CD44及CD45分子

CD44分子亦称Pgp-1细胞外基质受体Ⅲ或Hermes分子。它可表达于多种细胞,包括T细胞、胸腺细胞、B细胞、粒细胞、巨噬细胞、红细胞、神经细胞、上皮及纤维母细胞等。CD44分子可使淋巴细胞与高内皮微静脉(HEV)结合,移行于血管,组织和淋巴之间,与淋巴细胞再循环密切相关,可视为一种归巢受体(homing receptor,HR)。人记忆T细胞比未受体抗原刺激的天然T细胞可表达高水平CD44分子。

CD45分子亦称白细胞共同抗原(leukocyte common antigen)包括一组膜糖蛋白,只表达于不成熟和成熟白细胞,可包括T和B细胞、胸腺细胞、单核-巨噬细胞以及中性粒细胞。CD45分子的异构体(isofoums)常限定在某些T细胞表面表达,故称之为CD45R。

未受抗原刺激的天然T细胞可表达CD45RA,而记忆T细胞可表达CD45RO。另外,CD45R分子胞浆区含有内源性酪氨酸磷酸酶活性,它可能对各种活化途径具有重要调节作用。

二、T细胞亚群的分类及功能

T细胞是不均一的群体,按其抗原识别受体,可将T细胞分为二大类。一类是TCRαβ、T细胞,另一类是TCRγδ细胞(表8-2)。

表8-2 TCRαβ+T细胞与TCRγδT细胞的特性

 

TCRαβT细胞

TCRγδT细胞

分子结构

二硫键相连的异二聚体分子

二硫键相连的异二聚体分子

多样性

分布

周围血60%~70%

周围血1%~10%表皮及肠粘膜上皮

表型

CD4+CD8+(DP)60%

CD4-CD8-(DN)35%

CD2+100%

CD5+>95%

CD4-CD8-(DN)

CD2+

CD5-

发育

胸腺(发生晚)

胸腺(发生早)存在胸腺外途径

功能

识别与MHC分子结合的多肽复合

分子抗原

可能的作用

  1. 第一线防御细胞的原始受体
  2. 可识别MHC或MHC样分子
  3. 识别由MHC 样分子呈递的抗原

TCRαβT细胞也是不均一的群体,根据其表型(phenotype)即其细胞表面的特征性分子的不同,可将成熟T细胞分为二个亚类(subsets)即CD4+T细胞和CD8+细胞。

根据TCRαβT细胞的功能可将其分为二类。一类为调节性T细胞,可包括辅助性T细胞(helper T lymphocte,TH)和抑制性T细胞(suppressor T lymphocyte,Ts)。另一类为效应性T细胞(effector T cell),可包括杀伤性T细胞(eytolytie T cell,CTL,或TC)和迟发型超敏性T细胞(delayed type hypersensitivity T lymphoctye,TDTH)。

(一)TCRαβT细胞

二类T细胞表型分子均呈CD2+、CD3+阳性,但γδT细胞为CD4-、CD8-双阴性细胞(double negative cell,DN)或CD8+,而αβT细胞其表型为CD4+或CD8+单阳性细胞(single positive cell,SP)。

在末梢血主要为αβT细胞可占95%,而γδT细胞只占1%~10%。αβT细胞为主要参予免疫应答的T细胞,而对γδT细胞功能不十分了解,可能是具有原始受体的第一防线的防御细胞,与抗原感染有关。

(二)CD4+细胞

TCRαβTCD4+细胞(简称为CD4+细胞)的分子表型为CD2+、CD3+、CD4+、CD8-。其TCR识别抗原是MHCⅡ类分子限制性。CD4+T细胞也是不均一的细胞群,按其功能可包括二种T细胞,即辅助性T细胞(TH),和迟发型超敏性T细胞(TDTH)。前者为调节性T细胞,后者为效应性T细胞。

CD4+T细胞能促进B细胞、T细胞和其它免疫细胞的增殖与分化,协调免疫细胞间的相互作用。T细胞在静止状态不产生细胞因子,活化后才能产生。

近年来,根据建立的小鼠TH细胞克隆,分析其产生的细胞因子种类,发现具有不同的调节功能,可将TH细胞分为二类,即TH1和TH2(表8-3)。TH1与细胞免疫及迟发型超敏性炎症形成有关,故亦称为炎症性T细胞,相发于TDTH细胞。TDTH细胞。TH2可辅助B细胞分化为抗体分泌细胞,与体液免疫相关,相当于TH细胞。

表8-3 小鼠TH1及TH2特性

特性

TH1(炎症性T,Tinf)

TH2(辅助性T,TH)

功能

   

Ig产生

+

++

B细胞增殖

+

++

迟发型超敏性(DTH)

++

-

细胞毒性(CTL)

++

-

MФ活化

+

+

细胞因子

   

IL-2

++

-

IFN-γ

++

-

TNF-β

++

-

IL-3

++

++

GM-CSF

+

++

TNF-α

+

++

IL-4

-

++

IL-5

-

++

IL-6

-

++

IL-10

-

++

细胞因子受体

    

IL-1

-

++

IL-2

++

++

IL-4

+

++

近年一些学者在过敏性疾病的患者及健康人末硝血中也建立了人TH1和TH2克隆,也证实了在人也存在TH1和TH2细胞(表8-4)。这二类细胞是互相制约的,它们的失调与感染性疾病以及自身免疫性疾病相关。

(三)CD8+T细胞

CD8+T细胞也是不均一的细胞群,按其功能可包括抑制性T细胞(TS)和杀伤性T细胞(TC),前者为调节性T细胞,后者为效应性T细胞。

1.TC细胞 杀伤T细胞(TC)其分子表型为CD2+、CD3+、CD4+、CD8+。其TCRαβ只能识别自己MHCⅠ类分子与抗原肽片段结合的复合分子,所以是MHCⅠ类分子限制性。TC细胞主要识别存在于靶细胞表面上的MHCⅠ类分子与抗原结合的复合物,如被病毒感染的靶细胞或癌细胞等。因此,TC效应细胞与抗原病毒免疫、抗肿瘤免疫以及对移植物的移植排斥反应有关。

表8-4 人TH1及TH2特性

, 百拇医药

特性

TH1

TH2

细胞因子

    

IL-2

+

±