收藏贴:T细胞亚群分类图谱

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T淋巴细胞(简称T细胞,胸腺依赖性淋巴细胞,T即来源于胸腺英文Thymus的首字母;同理B细胞的B来源于骨髓Bone marrow的首字母)来源于骨髓中的淋巴样祖细胞,在胸腺中分化、发育、成熟。

在胚胎发育早期,T细胞的前体干细胞经血流输送到胸腺,从胸腺的浅皮质向深皮质、髓质移行,并发育为成熟的T细胞。在接受有序、规范的“培训”之后,成熟T细胞进入血液,转移至外周淋巴组织(如脾脏、淋巴结等),在接受刺激后,再分化为效应性或记忆性T细胞,参与适应性免疫。

T细胞为什么从骨髓迁移至胸腺发育、成熟?T细胞的准确定位与其表达的归巢受体有关,如L-选择素和S1P1蛋白。T细胞从浅皮质→深皮质→髓质的时序移行才是T细胞发育的关键之所在!在与抗原接触后,初始T细胞分化发育为不同功能的T细胞亚群,并表达新的归巢受体,从而“归巢”到新的部位。T细胞的分类依据很多,同时在外周和肿瘤微环境中的类型又有所不同,更增加了认识的难度。

细胞表面分子和细胞内转录因子是T细胞分群的依据,是方便研究和交流而进行的人为标志。T细胞分群都是以流式检测为依据来进行的。

CD45分子是单链跨膜蛋白,在所有免疫细胞上都有表达。不同T细胞亚群表达不同的CD45分子亚型,常用来区分T细胞的分化状态。TCR-CD3复合物是T细胞特有的分子标志,在所有T细胞表面均有表达。由T细胞的抗原识别受体TCR和一组CD3分子以非共价键结合而成。TCR识别特异性抗原,CD3向细胞内传递信号,共同完成信号传导功能。

目前,T细胞亚群的特征逐渐已趋于明确,芒果根据现有知识和资料进行总结。主要依据Nature Review Immunology综述和干细胞者说公众号的步步先生对其进行的中文翻译和整理(https://mp.weixin.qq.com/s/FAiBsLLe9SWVZXMV9fvgjQ)。分群特征来自步步先生的总结,特此说明和感谢。

T细胞在成熟之前的过程,包括起源、基因重排和阴阳性选择等,我们已经分享过(关注T细胞与肿瘤:起源、分化和分群),本次主要分享成熟T细胞的分化和分群过程,也就是T细胞进入外周淋巴器官之后的分化过程(个人认为,对αβ T细胞及其他免疫细胞的分群,最关键的还是细胞发育过程,而过程中最重要的就是部位和分子特征),而且以三种状态即naive、effector和memory为主线进行。

首先说γδ T细胞,γδ TCR不需与MHC分子结合,不需抗原提呈细胞(APC)的提呈,可以直接识别并结合抗原分子,不存在Naive和memory状态,只有effector状态。在健康的成年人中,γδT细胞占外周血T细胞的1%~ 5%,主要分布于肠道、呼吸道以及泌尿生殖道等黏膜和皮下组织。根据免疫微环境既可促炎也可抗炎,同时具有先天免疫和适应性免疫特点。

接下来重点说αβ T细胞。

  • Naive T 细胞

主要分为CD4+ αβ 和CD8+ αβ ,其主要功能是在淋巴结(注意部位!)巡逻,监视MHC分子。一旦被抗原递呈细胞激活,可进一步分化成Th1细胞、Th2细胞、Th17细胞、调节性T细胞(Treg)、细胞毒性T细胞等。

  • Effector T 细胞

我们常说的杀伤性T细胞、辅助性T细胞和调节性T细胞等,都是effector T细胞。

CTL细胞均表达CD8分子,可分泌穿孔素和颗粒酶,杀死被感染细胞和肿瘤细胞。

辅助T细胞(Th,Helper T cell),主要功能是放大其它免疫反应的免疫细胞,如CTL的杀伤作用,B细胞产生抗体和APC的抗原呈递。辅助T细胞均表达CD4分子。这是T细胞里最大的亚群,分类最多,功能各异。

调节T细胞(Treg,Regulatory T cell)主要功能是抑制机体免疫反应,维持自身耐受,防止免疫反应过度,与辅助性T细胞的效应相反。

调节性T细胞可分为天然产生的自然调节性T细胞(n T-regs)和诱导产生的适应性调节性T细胞(a T-regs或i T-regs),如Tr1(分泌IL-10)、Th3(分泌TGF-β),此外还有CD8 Treg、NKT细胞等。

NKT细胞(Natural Killer T)具有双重免疫调控作用,也可以归为调节性T细胞。

  • Memory T 细胞

分为中央记忆T细胞(Tcm)和效应记忆 T细胞(Tem)。前者位于次级淋巴器官,当再次受到抗原刺激,Tcm细胞可快速增殖并分化为效应T细胞;后者位于外周组织,当再次受到抗原刺激,Tem细胞可快速产生效应细胞因子。

  • T细胞耐受

上述为T细胞正调控机制,是我们一般理解的T细胞免疫。在T细胞的发育和功能过程中还有多重负调控机制,统称为“T细胞耐受”。中心耐受指胸腺细胞分化过程中的选择机制,这些机制是限制自身反应细胞存活的细胞库;而外周耐受由多种机制维持,这些机制抑制外周T细胞对自身抗原的反应。为了避免宿主组织受到伤害,这些细胞的命运是由一系列检查点决定的,这些检查点调节T细胞介导的免疫的质量和程度,称为耐受检查点

在幼稚T细胞阶段,两个积极维持耐受性的内在检查点是静止忽视。在缺乏共刺激T细胞活化的情况下,无能是T细胞的主要标志。当T细胞被成功地激活发挥效应时,耗竭衰老可以限制过度的炎症并防止免疫病理。在T细胞旅程的每个阶段,细胞死亡都是一个限制克隆扩增和终止无限制反应的检查点。

静止是一种外周耐受机制,可以限制幼稚T细胞对强烈信号的反应。静止T细胞处在细胞周期G0期,细胞小,代谢低,效应功能受限。静止在克隆选择中起着关键作用,确保结合特定抗原的大部分细胞受到抑制,并限制克隆向高亲和力克隆的扩展。

忽视是在多个系统中观察到的幼稚T细胞阶段的另一个耐受性检查点,但其机制仍不清楚。静止和忽视不同,静止是所有幼稚T细胞的普遍耐受标志,而不管其抗原特异性如何;而忽视是指避免激活特异性自身反应性T细胞,宿主组织和自身抗原的位置是决定因素。

静止、忽视和无能都限制幼稚T细胞对抗原的反应。然而,静止以一种对TCR刺激不可知的方式维持的,忽视是抗原被隐藏或呈现在极低水平的结果,而无能是原始T细胞中“不平衡”TCR刺激的直接结果,主要功能可能也是调节免疫反应。无能(或失能)T细胞,自身不能增殖或产生IL-2,或对于防止自身免疫病有用。

如耗竭T细胞(Exhausted T cell),长期暴露于持续性抗原,效应T 细胞逐渐失去产生细胞因子的功能,记忆T细胞特征也开始缺失。

衰老被定义为当“细胞达到其复制潜能的末端或暴露于各种应激源”时诱导的生长和增殖停滞阶段。对原代人类T细胞的研究表明,衰老T细胞是低增殖高分化T细胞,显示表面标记CD45RA、KLRG1和CD57,但不表达共刺激受体CD27和CD28。

在T细胞生物学中存在着复杂的死亡通路多重网络,但是这种耐受检查点机制仍然是在T细胞活动的几乎每个阶段抑制T细胞扩张的最有效和最可靠的手段。它可以控制免疫反应的大小和时间,从而防止T细胞介导的免疫病理的发生。

参考资料

  1. 干细胞者说公众号

  2. 小药说药,外周T细胞耐受专题

  3. https://www.abcam.com/index.html?pageconfig=resource&rid=13007

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