T細(xì)胞地發(fā)育過程

1、2. T細(xì)胞的發(fā)育(T Cell Develppment )及胸腺內(nèi)環(huán)境的影響2.1 T細(xì)胞的發(fā)育過程骨髓產(chǎn)生的前T細(xì)胞選擇性的遷移到胸腺，胸腺內(nèi) T細(xì)胞又稱胸腺細(xì)胞，最不成熟的胸腺細(xì)胞出現(xiàn)于皮質(zhì)，而最成熟的胸腺細(xì)胞在髓質(zhì)，并由此離開胸腺 到達(dá)外周淋巴組織。由骨髓產(chǎn)生的每個(gè)前體T細(xì)胞產(chǎn)生多個(gè)子代，在由胸腺皮質(zhì)， 髓質(zhì)交界處進(jìn)入胸腺，隨后轉(zhuǎn)移至被膜下的皮質(zhì)區(qū)(cortical zone )，在皮質(zhì)區(qū) 快速遷移，在到達(dá)髓質(zhì)前，由于選擇過程，95 %以上的皮質(zhì)胸腺細(xì)胞死亡，從而保證表達(dá)自身MHC限制的對(duì)外來抗原特異性的T細(xì)胞及其受體得到發(fā)育，并 使表達(dá)所有其他特異性受體的有可能對(duì)自身造成危害的細(xì)胞得

2、以清除。前T細(xì)胞依賴胸腺微環(huán)境，受遺傳控制，逐步分化成熟。T細(xì)胞在分化成熟不同時(shí)期，細(xì)胞表面可表達(dá)各種膜蛋白，如 CD4分子，CD8分子、T細(xì)胞抗原受體和CD3 分子等，并具有識(shí)別抗原、介導(dǎo)特異性免疫應(yīng)答和免疫調(diào)節(jié)的功能。T細(xì)胞在胸腺皮質(zhì)分化成熟的選擇過程包括以下幾個(gè)時(shí)期：(1) TCR、CD4、CD8 三陰性期進(jìn)入胸腺皮、髓質(zhì)交界區(qū)以及剛遷至被膜下皮質(zhì)區(qū)的前 T細(xì)胞不表達(dá)CD4、CD8或TCR分子，又被稱為“三陰細(xì)胞” (triple negative cells )。它們首先開 始TCRG基因(編碼TCR丫鏈)的重排。如果成功，將啟動(dòng)TCRD基因(編碼 TCRS鏈)的重排。如果TCRy和S

3、鏈均得以順利表達(dá)，細(xì)胞將作為丫 "T細(xì)胞離 開胸腺。丫T細(xì)胞僅占成人胸腺細(xì)胞總數(shù)的 0.5%-1 %，絕大多數(shù)胸腺細(xì)胞不 能順利重排并表達(dá)TCRG和TCRD基因。(2) CD4、CD8雙陰性期如果前T細(xì)胞TCRG和TCRD基因不能順利重排，編碼TCRB鏈的TCRB基因?qū)㈤_始重排。TCRB基因重排成功之后將通過等位基因排斥作用抑制另一條染 色體上TCRB基因的重排，新合成的 TCRB鏈與TCR的a鏈前體(pre-T a鏈或 pT a, gp33 ),以及CD3復(fù)合分子共同組成前 TCR (pre-TCR或pTCR，由pT a和B鏈組成)，并表達(dá)于細(xì)胞表面，細(xì)胞進(jìn)入CD4和CD8雙陰性(

4、doublenegative )的前T細(xì)胞發(fā)育階段。該T細(xì)胞不表達(dá)CD4分子、CD8分子、TCR 和CD3分子，不能識(shí)別抗原，也不具有任何功能。在T細(xì)胞的分化成熟過程中，B鏈的表達(dá)與否是一個(gè)決定T細(xì)胞命運(yùn)的重大 事件，一旦表達(dá)B鏈，就能誘導(dǎo)、促進(jìn)a鏈的表達(dá)，從而表達(dá)功能性TCR，T細(xì)胞乃得以繼續(xù)分化成熟；否則分化停止，最終導(dǎo)致TCRB-的T細(xì)胞死亡。同樣，pT a在促進(jìn)TCR基因表達(dá)及T細(xì)胞的分化成熟中起重要作用。T細(xì)胞如不能表 達(dá)pT a及pTCR，則T細(xì)胞的分化就受阻，無法進(jìn)一步分化成熟，發(fā)生細(xì)胞凋亡 遭受克隆清除。(3) CD4、CD8雙陽性期pT a和pTCR的表達(dá)可促進(jìn)T細(xì)胞的進(jìn)一步

5、分化，并誘導(dǎo) CD8分子和CD4 分子基因的活化。T細(xì)胞首先表達(dá)CD8分子，CD8分子的出現(xiàn)促進(jìn)CD4分子 的表達(dá)，CD4分子和CD8分子同時(shí)表達(dá)形成雙陽性 T細(xì)胞，它們?cè)诒磉_(dá)CD4 和CD8分子之后即進(jìn)入一個(gè)快速增殖期。在雙陽性細(xì)胞停止擴(kuò)增之后，TCRA基因編碼TCRa鏈開始重排與表達(dá)。新表達(dá)的TCRa鏈取代pre-T a與TCRB鏈以 及CD3復(fù)合分子共同組成具有識(shí)別功能的aB -TCR。TCRA與TCRB基因在重排 和表達(dá)上的時(shí)間差使得同一種 TCRB鏈可以分別在多個(gè)克隆T細(xì)胞內(nèi)與不同的 TCRa鏈配對(duì)，增加了 TCR的多樣性。如果兩條染色體上的TCRA基因重排和表 達(dá)均告失利，細(xì)胞將很

6、快凋亡。雙陽性T細(xì)胞仍然不能識(shí)別抗原也不具有任何功(4) 胸腺細(xì)胞的陽性選擇和陰性選擇雙陽性T細(xì)胞(CD4+CD8+ )在胸腺皮質(zhì)、髓質(zhì)交界處與胸腺基質(zhì)細(xì)胞、DC、M ©等細(xì)胞表面的MHC分子及其他因子相互作用，其 TCR能識(shí)別并結(jié)合 MHC分子，且具有低親和力的T細(xì)胞克隆被選擇，進(jìn)一步分化為單陽性T細(xì)胞， 此即陽性選擇。陽性選擇時(shí)，雙陽性 T細(xì)胞如與MHC I類分子作用，其 CD4 分子的表達(dá)下調(diào)至完全抑制，而 CD8分子表達(dá)上調(diào)并最終分化為CD8T細(xì)胞； 如與MHC U類分子作用，則CD8分子的表達(dá)下調(diào)至完全抑制，而 CD4分子的 表達(dá)上調(diào)并最終分化為CD4T細(xì)胞；不能識(shí)別MHC

7、分子的T細(xì)胞或與MHC分 子具有高度親和力的T細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞凋亡而被克隆清除。陽性選擇使得成熟的T 細(xì)胞能夠識(shí)別、結(jié)合 MHC，并且其在識(shí)別抗原時(shí)顯示MHC約束性(MHCrestriction )，這是成熟T細(xì)胞的一個(gè)重要的生物學(xué)特征。陽性選擇后的CD4T細(xì)胞或CD8T細(xì)胞，包括識(shí)別異己抗原的可以克隆和 自身反應(yīng)性克隆，前者是介導(dǎo)適應(yīng)性免疫應(yīng)答和維持機(jī)體免疫功能及生理平衡所 必需，后者則對(duì)機(jī)體有害。故經(jīng)陽性選擇的T細(xì)胞須在胸腺中再次經(jīng)歷選擇即陰 性選擇：TCR識(shí)別胸腺基質(zhì)細(xì)胞表面 MHC分子-自身抗原肽并具高親和力的 T 細(xì)胞克隆發(fā)生細(xì)胞凋亡而被克隆清除；與自身抗原呈低中等親和力及不能識(shí)別自 身

8、抗原肽的T細(xì)胞克隆被留下，進(jìn)一步分化為成熟的 T細(xì)胞。陰性選擇能夠清 除自身反應(yīng)性T細(xì)胞克隆(又稱中樞耐受)，是機(jī)體免疫系統(tǒng)不至于和自身組織 和自身抗原起反應(yīng)的一個(gè)保護(hù)性機(jī)制。(5) CD4或CD8單陽性細(xì)胞雙陽性期T細(xì)胞在胸腺中經(jīng)歷了二次選擇過程，分化為CD4單陽性細(xì)胞（CD4+T細(xì)胞，占胸腺細(xì)胞總數(shù)的10 %左右）或CD8單陽性細(xì)胞（CD8+細(xì) 胞，占胸腺細(xì)胞總數(shù)的5%左右），隨后遷出胸腺進(jìn)入外周。在胸腺中，TCR表 達(dá)水平與胸腺細(xì)胞的成熟程度成正比。雙陰性期細(xì)胞的TCR表達(dá)水平最低，雙陽性階段稍晚期TCR表達(dá)到中等水平，單陽性階段表達(dá)水平最高。T細(xì)胞的發(fā)育過程更傾向于形成 CD4+T細(xì)胞

9、，在胸腺中以及在外周的CD4+T細(xì)胞是CD8+T細(xì)胞的兩倍。經(jīng)過胸腺內(nèi)發(fā)育后，T細(xì)胞獲得兩個(gè)功能特征：aB -TCR 以MHC分子為其主要識(shí)別配體（即 MHC限制性）：對(duì)自身MHC/抗原肽的 親和力較低（即天然免疫耐受性）。2.2胸腺內(nèi)環(huán)境的影響胸腺微環(huán)境是T細(xì)胞分化發(fā)育的重要條件。胸腺內(nèi)環(huán)境主要由胸腺基質(zhì)細(xì)胞（thymus stromalcell，TSC）和細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix ，ECM）組成，其中胸腺基質(zhì)細(xì)胞 類型較多，包括胸腺上皮細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等。胸腺上 皮細(xì)胞是胸腺微環(huán)境中最重要的成分，可以多方面影響T細(xì)胞的發(fā)育。目前已知， TS

10、C在T細(xì)胞分化發(fā)育中起作用的主要方式是： TSC細(xì)胞通過細(xì)胞表面的黏 附分子與發(fā)育的 T細(xì)胞直接接觸是 T細(xì)胞發(fā)育分化的重要環(huán)節(jié)，LFA-1和ICAM-1作為發(fā)育T細(xì)胞和胸腺基質(zhì)細(xì)胞表面的重要膜分子，通過介導(dǎo)胸腺細(xì)胞 與胸腺基質(zhì)細(xì)胞結(jié)合，促進(jìn)兩者相互作用，從而在輔助信號(hào)傳導(dǎo)、T細(xì)胞發(fā)育分化中發(fā)揮重要作用。由于不同發(fā)育期和不同部位或類型的胸腺基質(zhì)細(xì)胞表達(dá)的粘 附分子不同，在T細(xì)胞發(fā)育中可能具有不同的功能；胸腺基質(zhì)細(xì)胞分泌多種胸 腺激素，例如胸腺素（thymosin ）、胸腺肽（以前稱為血清胸腺因子facteurthymic sreique , FTS）、促胸腺生成素（thymopoietin 、

11、胸腺體液因子（thymichumoral factor , THF）,這些激素都是蛋白質(zhì)并可促進(jìn) T細(xì)胞成熟，如胸腺肽 可促進(jìn)胸腺前體細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)樾叵偌?xì)胞和成熟的T細(xì)胞并能改變外周血 T細(xì)胞亞群，增加CD4 : CD8的比率；THF在T淋巴細(xì)胞亞群的分化、成熟，CD4+/CD8+ 正常比率的維持等方面起重要作用，同時(shí)，THF可促進(jìn)T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生IL-2和TNF- a等。胸腺基質(zhì)細(xì)胞還分泌多種細(xì)胞因子（如IL-1、IL-6和IL-7），它們與胸 腺激素共同以旁分泌的方式作用于胸腺細(xì)胞，誘導(dǎo)胸腺細(xì)胞的分化，刺激胸腺內(nèi)發(fā)育中的T細(xì)胞增殖和成熟。另外，胸腺細(xì)胞自身分泌多種細(xì)胞因子（如IL-2、IL-4）對(duì)胸腺細(xì)胞本身的分化和成熟也起重要的調(diào)節(jié)作用。此外，由胸腺內(nèi)的許多非淋巴細(xì)胞表達(dá)的 MHC分子對(duì)T細(xì)胞的成熟至關(guān)重 要。皮質(zhì)M ©、上皮細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞高水平地表達(dá) MHC U類分子；髓質(zhì)上皮 和樹突狀細(xì)胞表達(dá) MHC I類和MHC U類分子；髓質(zhì) M &