T细胞的来源与发育
T细胞激活的三大信号
信号1:TCR与MHC复合物的结合(特异性识别)
抗原呈递细胞(APC):如树突状细胞,通过MHC分子展示抗原。MHC有两类:
MHC-I:呈递内源性抗原(病毒、癌细胞)给CD8+ T细胞(细胞毒性T细胞)。
MHC-II:呈递外源性抗原(细菌、寄生虫)给CD4+ T细胞(辅助性T细胞)。
T细胞受体(TCR):T细胞通过其TCR特异性识别并结合APC展示的MHC-抗原复合物。
该结合提供了T细胞激活的第一个信号,称为特异性信号。
这种结合具有高度的特异性,TCR必须与MHC-抗原复合物完美匹配,否则不会触发反应。
CD4/CD8辅助受体帮助稳定TCR与MHC的结合:CD4与MHC-II结合,CD8与MHC-I结合。
信号2:共刺激信号(增强反应)
CD28和CD80/CD86:
T细胞表面的CD28与APC上的CD80/CD86分子结合,提供了第二个信号,这个过程称为共刺激信号。
如果没有这个共刺激信号,T细胞即使与抗原接触,也会保持无反应状态,避免误激活。
共刺激信号确保了T细胞在正确的环境中(即有抗原存在时)激活,是启动免疫反应的必要条件。
其他共刺激分子:
ICOS(诱导共刺激分子):在效应T细胞和记忆T细胞中表达,通过与APC上的ICOSL结合,维持效应T细胞的活性。
CTLA-4:与CD80/CD86结合时起到抑制作用,防止T细胞过度激活,是共刺激信号的负调控分子。
信号3:细胞因子信号(扩展与分化)
细胞因子网络:第三个信号是由APC分泌的细胞因子(尤其是IL-2)介导的。
IL-2是关键的促增殖细胞因子,它与T细胞上的IL-2受体结合,启动T细胞的增殖,形成克隆扩增。这种过程产生大量特异性T细胞,能够有效清除抗原。
其他细胞因子:
IL-12:诱导T细胞向Th1细胞分化,参与细胞介导的免疫反应。
IL-4:促使T细胞分化为Th2细胞,参与体液免疫和过敏反应。
TGF-β、IL-6:共同作用促使T细胞分化为Th17细胞,参与炎症反应。
不同类型的细胞因子可以影响T细胞向不同的效应T细胞亚型分化。例如:
激活完成后的状态:
T细胞接受了三个信号后,进入激活状态,不再处于G0期。
激活后的T细胞表现出高度的增殖能力,并分泌大量细胞因子以进一步激活其他免疫细胞。
激活后的T细胞反应
T细胞激活后,会发生一系列的生物学变化,包括克隆扩增、分化和记忆形成。
克隆扩增
激活后的T细胞迅速从静止状态进入细胞周期,并经历多次有丝分裂,产生大量克隆细胞。这些克隆细胞都表达相同的TCR,能够特异性识别并攻击原始抗原。
这个过程称为克隆扩增,是免疫系统快速扩大应答能力的重要机制。
分化为效应T细胞
T细胞在激活和克隆扩增后,会在细胞因子的引导下分化为不同的效应T细胞类型:
Th1细胞:通过分泌IFN-γ等细胞因子,激活巨噬细胞,增强其吞噬和杀灭能力,主要针对病毒和细胞内病原体。
Th2细胞:通过分泌IL-4、IL-5和IL-13,激活B细胞,促进抗体产生,主要针对寄生虫和过敏反应。
Th17细胞:通过分泌IL-17等细胞因子,促进中性粒细胞的招募,参与炎症反应和抗菌防御。
Tfh细胞(滤泡辅助T细胞):主要在淋巴滤泡中帮助B细胞进行抗体的成熟和亲和力优化。
Treg细胞(调节性T细胞):抑制免疫反应,防止免疫系统过度反应,维持免疫耐受。
形成记忆T细胞
一部分激活的T细胞分化为记忆T细胞,这些细胞在免疫反应结束后依然存活,具有长期存储抗原信息的功能。
记忆T细胞可以迅速响应同一抗原的再次入侵,提供更快、更强的免疫反应,是免疫系统“免疫记忆”的关键。
平衡机制:共刺激信号的正负调控
正调控:如CD28和ICOS等共刺激分子,确保T细胞在合适的抗原环境中激活和增殖。
负调控:如CTLA-4和PD-1等抑制分子,在T细胞活性过强时通过抑制共刺激信号来降低免疫反应,防止免疫系统攻击自身组织,维持免疫系统的自我调节功能。
共刺激信号的正负调控
正共刺激信号(增强T细胞激活)
CD28-CD80/CD86通路
作用机制:
功能:
防止无反应性(Anergy):没有共刺激信号时,T细胞即使与抗原结合,也不会被激活,反而进入无反应性状态,即T细胞无功能化,避免错误激活。
ICOS-ICOSL通路
作用机制:
功能:
增强体液免疫:ICOS对于滤泡辅助T细胞(Tfh细胞)非常重要,这些T细胞通过与B细胞相互作用,促进高亲和力抗体的产生和记忆B细胞的形成。
负共刺激信号(抑制T细胞激活)
CTLA-4-CD80/CD86通路
功能:
PD-1-PD-L1/PD-L2通路
作用机制:
功能:
免疫逃逸:肿瘤细胞通过高表达PD-L1,使T细胞在肿瘤微环境中失去杀伤力,从而逃避免疫监视。
LAG-3、TIM-3和其他负共刺激分子
TIM-3(T细胞免疫球蛋白与粘蛋白域蛋白3)与其配体结合后抑制T细胞功能,参与T细胞功能衰竭,尤其在慢性病毒感染和肿瘤中。