T淋巴細胞亞群

T淋巴細胞亞群

T淋巴細胞是機體免疫系統內功能最重要的一大細胞群,在正常機體內各個T淋巴細胞亞群相互使用,維持著機體正常的免疫功能。T淋巴細胞亞群的分類方法最常用的是根據細胞表面標誌,利用單克隆抗體將其分為不同功能亞群。

基本信息

T淋巴細胞亞群T淋巴細胞亞群

當不同淋巴細胞亞群的數量和功能發生異常時,就可導致機體免疫紊亂並發生一系列的病理變化。成熟的T淋巴細胞表面均可表達CD3分子,而CD4、CD8不能同時表達於成熟的T淋巴細胞表面,故可將成熟的T淋巴細胞分為CD4+T細胞和CD8+T細胞二個亞群。

血液中T淋巴細胞亞群的檢測是觀察機體細胞免疫水平的重要方法,對惡性腫瘤、自身免疫性疾病、免疫缺陷病、血液系統疾病的診斷、治療及預後判斷有重要作用。

分類原理

用cd4和cd8單克隆抗體可將外周淋巴器官或外周血中的t細胞分為cd4+cd8-和cd4-cd8+兩個主要的亞群。每個亞群按照某些表面標誌和功能又可分為不同的功能亞群。

分類方法

T淋巴細胞亞群的分類方法最常用的是根據細胞表面標誌,利用單克隆抗體將其分為不同功能亞群。抗CD3單抗與CD3抗原分子的ε鏈結合,是總T細胞的標誌,抗CD4單抗與輔助/誘導功能T細胞反應,抗CD8單抗與抑制/細胞毒功能T細胞反應。T淋巴細胞表面有特異性標誌,即T細胞分化抗原。用這種抗原已製備了近20種單克隆抗體。CD4細胞代表T輔助細胞(TH)CD8細胞是T抑制細胞(Ts)等。套用免疫組化染色,在顯微鏡下計數,計算某種亞群的百分數。

cd4陽性細胞群

1.th1和th2亞群 套用th細胞克隆培養技術和細胞因子產生的不同,已發現小鼠cd4陽性細胞群是一個不均一的亞群,可分為th1和th2。

th1細胞能合成il-2、ifn-γ、,lt、il-3、tnf-α和gm-csf,但不能合成il-4、iil-5、il-6、il-10和il-13;而th2能合成tnf-α、il-3、gm-csf、il-4、il-5、il-6、iil-10(細胞因子合成抑制因子,csif)和il-13,不能合成il-2、ifn-γ和lt。此外th1和th2都能分泌三巨噬細胞炎症蛋白和前腦啡肽原。th1和th2都能輔助b合成抗體,但輔助的強度和性質不同。體外實驗表明,il-4明顯促進b細胞合成和分泌ige,如使lps刺激小鼠b細胞合成ige能力增強10-100倍。少量ifn-γ能完全陰斷il-4對ige合成的促進作用。th2分泌il-4對ige合成有正調節作用,而th1分泌ifn-γ則起負調節作用。此外,th2通過分泌il-4和il-5輔助iga合成,分泌il-10(csif),抑制th1細胞合成細胞因子,而th1對igg1合成則有抑制作用,但輔助其它幾種類型ig的合成。由於th1和th2合成淋巴因子的種類不同,因而介導不同的超敏反應。il-3和il-4均能促進肥大細胞增殖,且相互有協同作用,il-5除輔助b細胞合成iga外,還能刺激骨髓嗜酸性粒細胞的集落形成,因而th2與速髮型超敏反應關係密切。th1通過產生ifn-γ阻斷ige合成,對速髮型超敏反應有抑制作用。th1與遲髮型超敏反應有關,可能與il-2、ifn-γ等對巨噬細胞活化和促進ctl分化作用有關,此外lt也有直接殺傷靶細胞作用。兩群th克隆均能誘導抗原提呈細胞(apc)表達mhcⅱ類抗原,th1通過ifn-γ誘導mφ表達ia抗原,而th2通過il-4對mφ和b細胞ia抗原表達起正調節作用。在人類th1和th2細胞亞群尚未得到最後證實。從目前發表資料來看,cd4+cd45ro+前體細胞向th2效應細胞分化,而ifn-γ則對前體細胞向th2分化過程起抑制作用,因此il-4和ifn-γ在決定cd4+cd45ro+前體細胞向th1或th2分化過程中起著重要的調節作用。人t細胞經多克隆活化後,在cd4陽性細胞中il-4mrna陽性比便不到5%,而60%的cd4+細胞有ifn-γ和il-2mrna的轉錄。

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2.抑制細胞誘導亞群和輔助細胞誘導亞群 套用cd45ra、cd45ro、cd29和CD31單克隆抗體可將cd4陽性細胞群分為抑制細胞誘導亞群和輔助細胞誘導亞群。

(1)cd31:最近發現cd31是一種新的、激活後表達水平不發生明顯變化的抑制細胞誘導亞群的表面標記。cd31是一種血小板-內皮細胞胞粘附分子(pecam,gpⅱa),分子量為140kda,其結構屬於免疫球蛋白超家族成員。從外周血新鮮分離的cd4細胞中,cd31mcab主要與cd45ra亞群反應,對b細胞合成igg輔助作用不明顯,對cona和自身mhc(自身mlr)反應較為敏感;而cd31-的cd4細胞群中,發現有大量輔助b細胞合成igg的活性和對某些抗原刺激的回憶反應。cd45ra+的cd4細胞大激活後,儘管細胞表面丟失cd45ra,但表面cd31的表達仍不發生明顯變化;而cd45ro+cd45ra-的cd4細胞激活後不能獲得cd31表達。由於cd31在cd4細胞激活後仍不變化,對於鑑別抑制細胞誘導亞群和輔助細胞誘導亞群是一種有用的標誌。

迄今為止,許多粘附分子如 cd11a/cd18(lfa-1),lfa-3,cd2和cd29(vlaβ鏈)主要表達在cd45ro+t細胞表面。而cd31則表達在cd45ra+cd4細胞表面。抗cd31mcab作用於naive t細胞能觸發其vla-4介導的粘附作用。內皮細胞表面cd31及其配體與t細胞表面cd31及其配體相互作用很可能觸發整合素介導的粘附作用。cd31如何參與cd45ra+cd4+t細胞功能以及誘導抑制性t細胞產生還有待進一步研究。

(2)cd45:cd45為異構型分子。cd45細胞膜外部多肽鏈可由a、b和c三種外顯子編碼。人幼稚t細胞只表達被抗cd45ra識別的cd45a型;記憶t細胞不表達任何a、b、c外顯子產物而被抗cd45ro識別。抗cd45ra和抗cd45ro識別的都是休止型細胞,抗cd45ro所識別的記憶t細胞往往也可低水平表達一系列活化表面標記,如cd25、mhcⅱ類抗原、cd54、cd26等,提示這類細胞可能新近被激活過,由此推論記憶t細胞可能是由於持久性抗原或交叉抗原的低劑量、持續刺激得以維持其長時間存活。體外實驗觀察到細胞活化後見有從cd45ra向cd45ro的單向性轉變,這與幼稚t細胞向記憶t細胞分化相平行。

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(3)自身混合淋巴細胞反應:外周血b細胞和單核細胞等非t細胞在體外培養時能誘導某些自身t細胞發生增殖反應,稱為自身混合淋巴細胞的應(autologous mixed lymphocyte reaction ,amlr)。這一部分t細胞稱為自身反應性t細胞。作為刺激細胞的b細胞和單核細胞主要是通過其細胞表面的mhcⅱ類抗原來刺激自身反應性t細胞,在體外培養時加入抗mhcⅱ類抗原的抗體可阻斷amlr。關玩弄amlr的生理意義尚不清楚,可能是機體的一種免疫調節機制。

cd8陽性細胞群

根據cd28陽性或陰性可將cd8+細胞分為細胞毒性t細胞(cd8+cd28+)和抑制性t細胞(cd28+cd28-)。cd28mcab能與60-80%t細胞發生反應,包括全部cd4細胞和部分cd8細胞。

1.tc(ctl)  在人類ctl表型為cd3+cd4-8+cd28+。小鼠ctl表型為thy-1+、lyt-1+、lyt-2+/lyt-3+。

(1)ctl的分化:靜止的ctl以前體細胞(precursor)(ctl-p)形式存在,外來抗原進入機體被抗原提呈細胞(apc)加工處理,形成外來抗原與apc自身mhc i類抗原的複合物,被相應ctl克隆細胞膜表面tcr/cd3所識別,抗原刺激信號和apc釋放il-1共同存在的條件下,ctl-p被活化,並表達il-2r、il-4r、il-6r等多種細胞因子受體,在il-2、il-4、il-6、ifn-γ等細胞因子誘導下,迅速增殖,並分化為成熟的效應殺傷性t細胞(effector ctl)。ctl具有識別抗原的特異性,即能殺傷具有特定的外來抗原(如病毒感染靶細胞膜表面的病毒抗原)與自身mhc i類抗原結合的複合物的靶細胞。有關ctl殺傷靶細胞受到mhc i類抗原的限制,參見第五章“主要組織相容性複合體”第四節。從腫瘤組織周圍分離獲得的ctl稱為腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor infiltrating lymphocyte , til)。til在體外加il-2培養後,具有很高的殺傷腫瘤作用,目前已用於臨床的腫瘤治療

(2)ctl的識別機制:多種粘附分子參與ctl對靶細胞的識別和粘附,主要有:①lfa-1/icam-1、icam-2、icam-3,可溶性icam-1(sicam-1)可抑制ctl殺傷腫瘤細胞;②cd2/lfa-3(cd58),抗cd2 mcab或抗cd58 mcab均可抑制ctl效應細胞對靶細胞的殺傷;③cd8/mhc i類抗原的非多態性結構域。

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(3)ctl的殺傷機制:tcl殺傷靶細胞的機理目前認為主要通過釋放多種的介質和因子介導的。

①穿孔素(perforin):又稱成孔蛋白(pore-foming protein,pfp)、c9相關蛋白(c9 related protein)或溶細胞素(cytolysin),貯存於電子稠密胞漿顆粒(electron-densecytoplasmic granules),成熟的穿孔素分子由534個胺基酸殘基組成,分子量為56-75kda,ip為6.4,穿孔素分子中央部位170-390之間的胺基酸序列與c9 328-560氨酸酸序列約有20%同源性,這個區域與穿孔素和c9的多聚化和以管狀形式插入到細胞膜有關。在殺傷相時,ctl細胞脫顆粒,穿孔素從顆粒中釋放,在ca2+存在下,插入靶細胞膜上,並多聚化形成管狀的多聚穿孔素(polyperforin),約含12-16個穿孔素分子,分子量可達1000kda。多聚穿孔素在靶細胞膜上形成穿膜的管狀結構,內徑平均16nm。這種異常的通道使na+、水分進入靶細胞內,k+及大分子物質(如蛋白質)從靶細胞內流出,改變細胞滲透壓,最終導致細胞溶解。此過程與補體介導的溶細胞過程類似,溶解細胞過程比較迅速。ctl本身可能釋放a型硫酸軟骨素蛋白聚糖(proteoglycans of chondroitinsulphate a type)、硫酸軟骨素a限制因子(homologous restriction factor,hrf),因此可避免穿孔素對ctl自身細胞的攻擊。

②絲氨酸酯酶(serine estersse):活化ctl釋放多種絲氨酸酯酶,如ctla-1(又稱ccp1或granzyme b)、ctla-3(又稱h因子或granzyme a),其作用可能類似補體激活過程中的酯酶作用,通過活化穿孔素而促進殺傷作用。

③淋巴毒素(lymphotoxin,lt):又稱腫瘤壞死因子-β(tnf-β),lt可直接殺傷靶細胞,但殺傷過程較慢,其殺傷機理參見第四章“細胞因子及其受體”第二節中腫瘤壞死因子。

ts和ts亞群

抑制性t細胞(suppressor t lymphocyte,ts)對免疫應答有重要的負調節功能,抑制性t細胞功能的異常,常與t自身免疫性疾病、第I型超敏反應等疾病發生有關。

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(1)抑制性t細胞的證實:綿羊紅細胞(sheep red blood cell , srbc)對於小鼠是良好的免疫原,合適劑量的srbc可誘導小鼠產生高效價的抗srbc抗體。當過高劑量srbc免疫小鼠時,則抗體合成水平反而明顯下降,稱為高劑量免疫耐受。動物實驗研究發現,將高劑量免疫耐受小鼠脾細胞轉移到免疫原劑量刺激的小鼠體內時,則小鼠抗體應答水平明顯下降。如高劑量免疫耐受小鼠脾細胞經抗thy-1和補體處理後再轉移到免疫原劑量免疫的小鼠體內,則高劑量免疫耐受小鼠脾細胞的抑制作用消失。實驗證明了在高劑量免疫耐受小鼠的脾細胞中存在有抑制作用的t細胞。

(2)ts細胞的亞群:ts細胞還可分為ts1、ts2和ts3不同亞群,分別起著誘導抑制、轉導抑制和發揮抑制效應的作用。它們之間相互作用的確切機理還不十分清楚,可能是通過釋放可溶性介質相互作用的。ts1(tsi,抗原特異性抑制性t細胞)分泌tsf1(tsif,抑制誘導因子)→作用於ts2(tst,抑制轉導細胞),分泌tsf2(tst f)→作用於ts3(tse,抑制效應細胞),分泌ts3f(tsef),作用於th細胞,通過對th的抑制作用,從而對各種免疫功能起負調節作用。具有高度異質性,除ts1 、ts2、ts3亞群外,還有一群反抑制性t細胞亞群(contra-suppressor t cel,tcsl)。tcs活化後分泌反抑制性t細胞因子tcsf,直接作用於th細胞,解除ts細胞的抑制作用,使th細胞恢復輔助活性。

研究意義

目前越來越多的研究表明,T淋巴細胞亞群在各種臨床疾病如自身免疫性疾病、免疫缺陷性疾病、變態反應性疾病、再生障礙性貧血、病毒感染、惡性腫瘤等都有異常改變,在各種疾病的發生,發展過程中不同的T淋巴細胞又產生著極其重要的影響。在自身免疫性疾病(如活動性系統性紅斑狼瘡)中,T抑制/細胞毒細胞(CD8+)的數量的功能低下是發病的重要因素,有時也有T輔助/誘導細胞(CD4+)數量和功能的增高;在B型肝炎、自身溶血性貧血、類風濕症,重症肌無力等患者都具有類似的T亞群異常的特徵。CD4+/CD8+比值減少是免疫缺陷病的重要特徵,在AIDS(愛滋病)病人中就存在著CD4+細胞顯著減少的現象;在一些上呼吸道感染的病人中CD8+細胞的數量和功能都有異常增高的現象。很多感染性疾病(如水痘、猩紅熱、麻疹病人)都和免疫抑制有關,CD4+/CD8+比值的倒置被認為是病毒感染性疾病的重要特徵。
在腫瘤病人外周血中T淋巴細胞亞群數值都有異常,其特徵是患者體內CD3+細胞、CD4+細胞明顯減少,而CD8+細胞明顯增加,CD4+/CD8+比值顯著降低,說明腫瘤病人的細胞免疫功能處於免疫抑制狀態,患者對識別和殺傷突變細胞的能力下降,形成了腫瘤的生長轉移。骨髓造血細胞的增殖和分化障礙也與T細胞亞群異常有關。如在再生障礙性貧血與粒細胞減少症中,患者外周血CD4+細胞數減少,CD8+細胞數增多,CD4+/CD8+比值明顯下降。因此T淋巴細胞亞群的檢測對控制這些疾病的發生、發展、了解發病機制、指導臨床治療都有極其重要的理論意義和臨床意義,它已成為臨床檢驗的一項重要指標。

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