第二节 T淋巴细胞

    1. T细胞的分化发育

    2. T淋巴细胞表面分子及其主要作用

    3. TCR-CD3复合物

    4. T细胞表面分子：CD4和CD8

    5. T细胞表面分子：共刺激分子

    6. T淋巴细胞亚群

    7. Th亚群

    8. Treg亚群

第二节 T淋巴细胞

T淋巴细胞（T lymphocyte)来源于胸腺(Thymus)，故称T细胞。成熟T细胞定居于外周免疫器官的胸腺依赖区，它们不但介导适应性细胞免疫应答，在胸腺依赖性抗原诱导的体液免疫应答中亦发挥重要的辅助作用，所以T细胞在适应性免疫应答中占据核心地位。T细胞缺陷既影响机体细胞免疫应答，也影响体液免疫应答，可导致对多种病原微生物甚至条件致病微生物（如白色念珠菌和卡氏肺囊虫）的易感性、抗肿瘤效应减弱等病理现象。

（一）T细胞的分化发育

骨髓多能造血干细胞(hematopoieticstemcell，HSC)在骨髓中分化成淋巴样祖细胞(lymphoidprogenitorcell)。HSC和淋巴样祖细胞均可经血液循环进入胸腺，在胸腺中完成T细胞的发育，成为成熟T细胞，再随血液循环进入外周淋巴器官，主要定居于外周淋巴器官的胸腺依赖区，接受抗原刺激发生免疫应答。整个过程中T细胞在胸腺中的发育至关重要。

1．T细胞在胸腺中的发育正常机体的成熟T细胞既要对多样性的非己抗原发生免疫应答，又要对自身抗原发生免疫耐受。为达到此要求，在胸腺T细胞的发育过程中，首先要经历其抗原识别受体(TCR)的基因重排，表达多样性的TCR，然后经历阳性选择和阴性选择。因此，T细胞在胸腺中发育的最核心事件是获得多样性TCR的表达、自身MHC限制性（阳性选择）以及自身免疫耐受（阴性选择）的形成。

图  T细胞的发育

（1）T细胞在胸腺中的发育和TCR的重排在胸腺微环境的影响下，T细胞的发育经历淋巴样祖细胞→祖T细胞（pro-T)→前T细胞(pre-T)→未成熟T细胞→成熟T细胞等阶段，不同阶段T细胞表达不同的表型和功能。依据CD4和CD8分子的表达，胸腺中的T细胞又可分为双阴性细胞（doublenegative cell，DN细胞）、双阳性细胞（doublepositivecell，DP细胞）和单阳性细胞（singlepositivecell，SP细胞）三个阶段。

1）CD4^- CD8^--双阴性细胞阶段：pre-T以前的T细胞均为DN细胞。在IL-7等细胞因子的诱导下，pre-T增殖活跃，并表达CD4和CD8，细胞进入DP细胞阶段。

2) CD4⁺CD8⁺双阳性细胞阶段：DP的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的细胞即是未成熟T细胞。未成熟T细胞经历阳性选择并进一步分化为SP细胞。

3）CD4⁺CD8^-或CD4^-CD8⁺单阳性细胞阶段：SP细胞经历阴性选择后成为成熟T细胞，通过血液循环进入外周免疫器官。

（2）T细胞发育过程中的阳性选择  阳性选择（positiveselection)指在胸腺皮质中，未成熟DP细胞表达的随机多样特异性的TCR与胸腺上皮细胞表面的自身抗原肽-自身MHCⅠ类分子复合物或自身抗原肽-自身MHCⅡ类分子复合物相互作用。能以适当亲和力结合(阳性)的DP细胞成活并获得MHC限制性；不能结合或结合亲和力过高的DP细胞发生凋亡，凋亡细胞占DP细胞的95%以上。在此过程中，DP细胞分化为SP细胞：与I类分子结合的DP细胞CD8分子表达水平升高，CD4分子表达水平下降直至丢失；而与Ⅱ类分子结合的DP细胞CD4分子表达水平升高，CD8分子表达水平下降最后丢失。因此，阳性选择的意义是：①获得MHC限制性；②DP细胞分化为SP细胞（图。

图  T细胞阳性选择和阴性选择

DP：双阳性（CD4⁺、CD8⁺）；单阳性（CD4⁺、CD8^-）（CD4^-、CD8⁺）

（3）T细胞发育过程中的阴性选择  阴性选择（negativeselection)经过阳性选择的SP细胞在皮质髓质交界处及髓质区，与胸腺树突状细胞、巨噬细胞等表面的自身抗原肽-MHCI类分子复合物或自身抗原肽-MHCⅡ类分子复合物相互作用。高亲和力结合的SP细胞（即自身反应性T细胞）发生凋亡，少部分分化为调节性T细胞；而不能结合的SP细胞（阴性）存活为成熟T细胞并进入外周免疫器官。因此，阴性选择的意义是清除自身反应性T细胞，保留多样性的抗原反应性T细胞，以维持T细胞的中枢免疫耐受。

经过胸腺发育的CD4⁺T细胞或CD8⁺T细胞，进入胸腺髓质区，成为能特异性识别抗原肽-MHCⅡ类分子复合物或抗原肽-MHCI类分子复合物、具有自身MHC限制性以及自身免疫耐受性的初始T细胞，迁出胸腺，进入外周T细胞库。 

  2．T细胞在外周免疫器官中的增殖分化  从胸腺进入外周免疫器官尚未接触抗原的成熟T细胞称初始T细胞，主要定居于外周免疫器官的胸腺依赖区。T细胞的定居与它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与抗原接触后，最终分化为具有不同功能的效应T细胞亚群、调节性T细胞或记忆T细胞。

（二）T淋巴细胞的表面分子及其作用

T细胞表面具有许多重要的膜分子，它们参与T细胞识别抗原，活化、增殖、分化，以及效应功能的发挥。其中，一些膜分子还是区分T细胞及T细胞亚群的重要标志。

1．TCR-CD3复合物 

（1）TCR的结构和功能：T细胞通过TCR识别抗原。与BCR 不同，TCR 并不能直接识别抗原表面的表位，只能特异性识别APC或靶细胞表面提呈的抗原肽-MHC分子复合物（pMHC），因此，TCR识别pMHC时具有双重特异性，即既要识别抗原肽，也要识别自身MHC分子的多态性部分，称为MHC限制性（MHC restriction）。

TCR是由两条不同肽链构成的异二聚体，构成TCR的肽链有α、β、γ、δ四种。根据所含肽链的不同，TCR分为TCRαβ和TCRγδ两种，表达相应TCR的T细胞分别称为αβT细胞和γδT细胞。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转导至细胞内。

（2）CD3的结构和功能：CD3具有五种肽链，即γ、δ、ε、ζ和η链，均为跨膜蛋白，胞质区均含有免疫受体酪氨酸激活基序（immuno-receptor tyrosine-based activation motif，ITAM)。ITAM被细胞内的酪氨酸蛋白激酶磷酸化后，可通过一系列信号转导过程激活T细胞。因此，CD3分子的功能是转导TCR识别抗原所产生的活化信号。

2．CD4和CD8  成熟T细胞只表达CD4或CD8，即CD4⁺T细胞或CD8⁺T细胞。CD4和CD8的主要功能是辅助TCR识别抗原和参与T细胞活化信号的转导，因此又称为TCR的共受体。其中CD4识别MHCⅡ类分子，而CD8识别MHCⅠ类分子。

3．共刺激因子  共刺激因子是为T（或B）细胞完全活化提供共刺激信号的细胞表面分子及配体。

初始T细胞的完全活化需要两种活化信号的协同作用。第一信号(或抗原刺激信号）由TCR识别APC提呈的pMHC而产生，经CD3转导信号，CD4或CD8起辅助作用，第一信号使T 细胞初步活化，代表适应性免疫应答严格的特异性。第二信号（或共刺激信号）则由APC或靶细胞表面的共刺激分子与T细胞表面的相应的共刺激分子相互作用而产生。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，在细胞因子的作用下分化和增殖。没有共刺激信号，T细胞不能活化而克隆失能。

（1）CD28：CD28产生的共刺激信号在T 细胞活化中发挥重要作用：诱导T细胞表达抗细胞凋亡蛋白（Bcl-XL等)，防止细胞调亡；刺激T细胞合成IL-2等细胞因子，促进T细胞的增殖和分化。

（2）CTLA-4(CD152)：CTLA-4表达于活化的CD4⁺和CD8⁺T细胞，其配体亦是CD80和CD86，但CTLA-4与配体结合的亲和力显著高于CD28。

（3）ICOS：ICOS (inducible co-stimulator)表达于活化T细胞，配体为ICOSL。

（4）PD-1：PD-1（programmed death 1）表达于活化T细胞，配体为PD-L1和PD-L2。PD-1与配体结合后，可抑制T细胞的增殖以及IL-2和IFN-γ等细胞因子的产生，并抑制B细胞的增殖、分化和Ig的分泌。

（5）CD2：CD2又称淋巴细胞功能相关抗原2(LFA-2)，配体为LFA-3(CD58)或CD48(小鼠和大鼠)。CD2表达于95%成熟T细胞、50% ~70%胸腺细胞以及部分NK细胞，除介导T细胞与APC或靶细胞之间的黏附外，还为T细胞提供活化信号。

（6）CD40L：即CD40配体（CD154），是表达于活化CD4⁺T细胞和部分CD8⁺T细胞表面的协同刺激分子，能与B细胞表面CD40分子结合。

4．丝裂原受体及其他表面分子T细胞还表达多种丝裂原（mitogen)受体，丝裂原可非特异性直接诱导静息T细胞活化和增殖。刀豆蛋白A(concanavalin A，ConA)和植物血凝素（phytohemagglutinin，PHA)是最常用的T细胞丝裂原。商陆丝裂原（pokeweedmitogen，PWM)除诱导T细胞活化外，还可以诱导B细胞的活化。T细胞活化后还表达许多与效应功能有关的分子。例如，与其活化、增殖和分化密切相关的细胞因子受体（IL-1R、IL-2RIL-4R、IL-6R、IL-7R、IL-12R、IFN-γR和趋化因子受体等)及可诱导细胞凋亡的FasL(CD95L)等。

T细胞也表达Fc受体(如FcγR等）和补体受体（CR1)等。

（三）T细胞的分类和功能

T细胞具有高度的异质性，按照不同的分类方法，T细胞可分为若干亚群，各亚群之间相互调节，共同发挥其免疫学功能。

1．根据所处的活化阶段分类

（1）初始T细胞：初始T细胞（naive Tcell)是指从未接受过抗原刺激的成熟T细胞，存活期短，表达CD45RA和高水平的L-选择素（CD62L)，参与淋巴细胞再循环，主要功能是识别抗原。

（2）效应T细胞：效应T细胞存活期短，除表达高水平的高亲和力IL-2受体外，还表达整合素，是行使免疫效应的主要细胞。效应性T细胞主要是向外周炎症部位或某些器官组织迁移，并不再循环至淋巴结。

（3）记忆T细胞：记忆T细胞存活期长，可达数年。接受相同抗原刺激后可迅速活化，并分化为效应性T细胞，介导再次免疫应答。

2．根据TCR类型的分类  根据TCR类型，T细胞可分为表达TCRαβ的T细胞和表达TCRγδ的T细胞，分别简称为αβT细胞和γδT细胞。

3．根据CD分子分亚群  根据是否表达CD4或CD8，T细胞分为CD4⁺T细胞和CD8⁺T细胞。

（1）CD4⁺T细胞：CD4表达于60%~65%T细胞及部分NKT细胞，巨噬细胞和树突状细胞亦可表达CD4，但表达水平较低。CD4⁺T细胞识别由13~17个氨基酸残基组成的抗原肽，受自身MHCHⅡ类分子的限制，活化后，分化为Th细胞，但也有少数CD4⁺效应T细胞具有细胞毒作用和免疫抑制作用。

（2）CD8⁺T细胞：CD8表达于30%~35%T细胞。CD8⁺T细胞识别由8~10个氨基酸残基组成的抗原肽，受自身MHCⅠ类分子的限制，活化后，分化为细胞毒性T细胞（CTL），具有细胞毒作用，可特异性杀伤靶细胞。

4．根据功能特征分亚群  根据功能的不同，T细胞可分为Th细胞、CTL和调节性T细胞。这些细胞实际上是初始CD4⁺T细胞或初始CD8⁺T细胞活化后分化成的效应细胞。

（1）辅助性T细胞（helper T cell，Th）：Th均表达CD4，通常所称的CD4⁺T细胞即指Th。未受抗原刺激的初始CD4⁺T细胞为Th0。Th0向不同谱系的分化受抗原的性质和细胞因子等因素的调控，而最重要的影响因素是细胞因子的种类和细胞因子之间的平衡（图7-5)。例如，胞内病原体和肿瘤抗原以及IL-12、IFN-γ诱导Th0向Thl分化，其中IL-12主要由APC产生。普通细菌和可溶性抗原以及IL-4诱导Th0向Th2分化，其中IL-4主要由局部环境中NKT细胞以及嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞等所产生。

图  细胞因子对Th细胞亚群的调节作用

除细胞因子外，APC表达的共刺激分子对Th0的分化方向亦发挥调节作用。

1）Th1：主要分泌Th1型细胞因子，包括IFN-γ、TNF、IL-2等。它们能促进Th1的进一步增殖，进而发挥细胞免疫的效应，同时还能抑制Th2增殖。

2）Th2：主要分泌Th2型细胞因子，包括IL-4、IL-5、IL-10及 IL-13等。它们能促进Th2细胞增殖，进而辅助B细胞活化，发挥体液免疫的作用，同时抑制Th1增殖。

3）Th3：主要分泌大量TGF-β，起免疫抑制的作用，有人将其归入Treg的亚群。

4）Th17：通过分泌IL-17、IL-21、IL-22、IL-26、TNF-α等多种细胞因子参与固有免疫和某些炎症的发生，在免疫病理损伤，特别是自身免疫病的发生和发展中起重要作用。

（2）细胞毒性T细胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）：CTL表达CD8，通常所称的CD8⁺T细胞即指CTL，而同样有细胞毒作用的γδT细胞和NKT细胞不属于CTL。CTL的主要功能是特异性识别内源性抗原肽-MHCⅠ类分子复合物，进而杀伤靶细胞（细胞内寄生病原体感染的细胞或肿瘤细胞）。杀伤机制主要有两种：一是分泌穿孔素、颗粒酶、颗粒溶素及淋巴毒素等物质直接杀伤靶细胞；二是通过Fas/FasL途径诱导靶细胞凋亡。