第十章T淋巴细胞T淋巴细胞（Tlymphocyte）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。第一节丁细胞的分化发育骨髓多能造血干细胞（hematopoietic stemcell,HSC）在骨髓中分化成淋巴样祖细胞（lymphoidprogenitorcell）。淋巴样祖细胞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，再随血液循环进人外周淋巴器官，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。一、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。TCR是由α、β肽链或、8肽链构成的异二聚体。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10-1）。（动画10-1T细胞的分化发育”）骨髓胸腺外周DNDPSPCD8TCRαβ/CD3CD3前TCR/CD3TCR基阴性选择TCR基因重排因重排/CD8*T细胞CTL阳性选择CD4YTCRY6/CD3Th1造血祖T细胞淋巴样前T细胞2干细胞干细胞YCD4*T细胞Tho未成熟T细胞成熟T细胞Th2图10-1T细胞的发育DN：双阴性（CD4~CD8-）；DP：双阳性（CD4*CD8*）；SP：单阳性（CD4*CD8或CD4CD8*）；CTL：细胞毒性T细胞（cytotoxicTlymphocyte）（一）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-Tcell)→前T细胞（pre-T)→未成熟T细胞一成熟T细胞等阶段，不同阶段T细胞表达不同的表型并具有不同的功82
83第十章丁淋巴细胞能。依据CD4和CD8的表达，胸腺中的T细胞又可分为双阴性细胞（doublenegativecell,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。其中pro-T开始重排TCR基因。根据TCR的组成,T细胞可分为表达αβTCR的T细胞和表达8TCR的T细胞，分别简称αβT细胞和T细胞。8T细胞重排和链基因；而αβT细胞重排α和β链基因，此处是8T细胞和αBT细胞分化的分支点。在胸腺中，αβT细胞约占T细胞总数的95%~99%，8T细胞约占1%~5%。αβT细胞表达的β链与前T细胞α链（pre-Tcellα，pTα）组装成前TCR（pTα：β），成功表达前TCR的细胞即是pre-T。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：βTCR）。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。（二）T细胞发育过程中的αβTCR基因重排TCR基因群与BCR基因群的结构相似，其重排的过程也相似。TCRβ基因群包括Vβ、Dβ和Jβ三类基因片段。重排时先从Dβ和Jβ中各选1个片段，重排成D-J,然后与Vβ中的1个片段重排成V-D-J,再与Cβ重排成完整的β链，最后与pTα组装成前TCR,表达于pre-T表面。TCRα基因群包括Vα和Jα两类基因片段。重排时从Vα和Jα中各选1个片段，重排成V-J,再与Cα重排成完整的α链，最后与β链组装成完整的TCR，表达于未成熟T细胞表面（图10-2）。TCR的多样性形成机制主要是组合多样性和连接多样性，但其N序列插入的概率远高于BCR和Ig，故TCR的多样性可达106，而此阶段的BCR多样性只有10"胚系α链LValLVanLV81LV8nD81D82J81J82LV85Jα1Ja2JαnC8CaDNA5'三中3LValLVα2 LVaJαJarCa.重排的α链DNA5'3VaJaCaαβ链异二聚体（蛋白产物）VβDβJβCβ1LVBILVDβJBCβ1Dβ2--JBCβ2LVB14重排的β链DNA5'3胚系β链DpLVBnCβ1Dβ2LVB1JBJRCβ2LVB14DNA5H=3图10-2αβTCR基因重排
84第十章干淋巴细胞（三）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细胞发生调亡，调亡细胞占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表达水平升高，CD8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10-3）。阳性选择阴性选择干细胞TCR与MHCI类CD4+单阳性细胞成熟CD4T分子适当识别细胞TCR与自身肽-MHC分字复合物强识别福祖T细胞TCR福U前TCRTCR与MHC类细胞凋亡细胞凋亡分不识别福前T细胞KCD4°CD8CD4CD8树突状细胞双阴性细胞双阳性细胞TCR与MHC类分子强识别-TCRαβTCR链CD4分子+MHCⅡ类分子CD8*单阳性细胞TCR与MHCI类LCD8分子MHCI类分子成熟CD8*T分子适当识别细胞胸腺上皮细胞图10-3T细胞的阳性选择和阴性选择DP：双阳性（CD4*CD8*）；SP：单阳性（CD4*CD8"或CD4"CD8"）（四）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）存活成为成熟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。（动画10-2“T细胞的阳性选择和阴性选择”）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-MHCIⅡ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，进人外周淋巴组织（图10-3）。二、「细胞在外周免疫器官中的增殖分化从胸腺进人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、调节性T细胞或记忆T细胞
85第章丁淋巴细胞第二节T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。一、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（MHCrestriction）。TCR的每条肽链的胞膜外区各含1个可变（V)区和1个恒定（C)区。V区中含有3个互补决定区（CDR1、CDR2和CDR3），是TCR识别pMHC的功能区。两条肽链的跨膜区具有带正电荷的氨基酸残基（赖氨酸或精氨酸），通过盐桥与CD3分子的跨膜区连接，形成TCR-CD3复合体（图10-4）。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。TCRCD3CD3CD3dC-T细胞外S-S.S-S-维胞膜OSS细胞内ITAM图10-4TCR-CD3复合物结构模式图TCRα和β(和8）链分子胞膜外区的结构与免疫球蛋白类似，远膜端为可变区，近膜端为恒定区，两条链在近膜侧以二硫键相连。跨膜区带有正电，可与CD3形成盐桥。胞质区较短。CD3的8和&由含有Ig样恒定区的胞膜外区、跨膜区及较长的胞质尾部组成，e链8e链以非共价键相连分别形成异源二聚体，而链或m链以二硫键相连。CD3各链胞质区均含有ITAM2.CD3的结构和功能CD3具有五种肽链，即、8、8、和m链，均为跨膜蛋白，跨膜区具有带负电荷的氨基酸残基（天冬氨酸），与TCR跨膜区带有正电荷的氨基酸残基形成盐桥（图10-4）。、8和ε链的胞膜外区各有一个Ig样结构域。通过这些结构域之间的相互作用，分别形成8和8e二聚体。和链的胞膜外区很短，并以二硫键连接，形成二聚体或m二聚体。8、e、和m肽链的
86第十章丁淋巴细胞胞质区均含有免疫受体酪氨酸活化基序（immunoreceptortyrosine-basedactivationmotif，ITAM）。ITAM由18个氨基酸残基组成，其中含有2个YxxL/V（即酪氨酸-2个任意氨基酸-亮氨酸或缬氨酸）保守序列。该保守序列的酪氨酸残基（Y）被细胞内的酪氨酸蛋白激酶磷酸化后，可募集其他含有SH2结构域的酪氨酸蛋白激酶（例如ZAP-70），通过一系列信号转导过程激活T细胞。ITAM的磷酸化和与ZAP-7O的结合是T细胞活化信号转导过程早期阶段的重要生化反应之一。因此，CD3分子的功能是转导TCR识别抗原所产生的活化信号。二、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，因此文称为TCR的共受体，CD4是单链跨膜蛋白，胞膜外区具有4个Ig样结构域，其中远膜端的2个结构域能够与MHCⅡ类分子β2结构域结合。CD8是由α和β肽链组成的异二聚体，2条肽链均为跨膜蛋白，由二硫键连接，膜外区各含1个Ig样结构域，能够与MHCI类分子重链的α3结构域结合。CD4和CD8分别与MHCIⅡ类和MHCI类分子的结合，可增强T细胞与APC或靶细胞之间的相互作用并辅助TCR识别抗原。CD4和CD8的胞质区可结合酪氨酸蛋白激酶p56。p56*激活后，可催化CD3胞质区ITAM中酪氨酸残基的磷酸化，参与TCR识别抗原所产生的活化信号的转导过程。CD4还是人类免疫缺陷病毒（HIV）的受体。HIV的gp120蛋白结合CD4是HIV侵人并感染CD4*T细胞或CD4*巨噬维胞的重要机制。三、共刺激分子共刺激分子（co-stimulatorymolecule）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其配体。根据功能可将其分为正性共刺激分子和负性共刺激分子（也称共抑制分子）；根据分子结构可将其分为免疫球蛋白超家族（IgSF）、肿瘤坏死因子超家族（TNFSF）和整合素家族。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（或称抗原刺激信号）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（或称共刺激信号）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（正性共刺激分子）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（图10-5）T细胞表面的正性共刺激分子主要包括：CD28家族成员（CD28和ICOS）、CD2和ICAM等，其分子结构均属于IgSF；CD28家族的配体为CD80（B7-1）、CD86（B7-2）、ICOSL、PD-L1和PD-L2等。此外，正性共刺激分子还有CD40L、FasL以及LFA-1等，根据分子结构，前两者属于TNFSF成员，后者属于整合素家族成员。除了正性共刺激分子外，有些表面分子可以提供免疫抑制信号，称为负性共刺激分子或共抑制分子T细胞表面的共抑制分子主要有CTLA-4和PD-1等，根据分子结构二者均属于IgSF成员；其配体分别为CD80、CD86和PD-L1、PD-L21.CD28是由两条相同肽链组成的同源二聚体，表达于90%CD4+T细胞和50%CD8+T细胞。CD28的配体是CD80和CD86，后者主要表达于专职性APC。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细胞表达抗细胞调亡蛋白（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是重要的共抑制分子，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。由于CTLA-4的胞质区有免疫受体酪氨酸抑制基序（immunoreceptortyrosine-basedinhibitorymotif，ITIM），故传递抑制性信号。通常T细胞活化并发挥效应后才表达CTLA-4，所以其作用是下调或终止T细胞活化