T细胞的分型和其功能
T细胞的分型和其功能
T细胞是免疫系统中的重要组成部分，它们在识别和应对各种病原体（如细菌、病毒）以及异常细胞（如肿瘤细胞）中发挥着关键作用。T细胞根据其表面的CD分子（如CD4和CD8）分为不同的亚群，每个亚群都有其特定的功能和作用机制。本文将详细介绍T细胞的分型及其功能，帮助读者更好地理解免疫系统的运作机制。
1. 淋巴细胞执行适应性免疫功能
与先天免疫系统的细胞相比，适应性免疫系统的细胞以高度特异的方式与环境因子相互作用，即它们表现出特异性、异质性和记忆性。这些功能主要由参与抗原识别的两种类型的细胞执行：
- (1) 胸腺依赖性的T淋巴细胞，它们参与针对细胞内病原体、器官移植和恶性细胞的细胞反应。
- (2) 骨髓或法氏囊依赖性的B淋巴细胞，其提供体液免疫，即针对细胞外病原体、病原体的毒素和其他环境物质的抗体介导的免疫。
参与向 T 细胞呈递抗原的三类细胞，即 APC，包括树突状细胞、巨噬细胞和 B 细胞。APC 主要吸收蛋白质抗原，将其切割成肽，将肽与主要组织相容性复合体 ( major histocompatibility complex，MHC)结合，并在细胞表面展示这些抗原，它们可以被 T 淋巴细胞上的抗原受体识别和结合。
T 淋巴细胞由称为 CD3 分子识别，由两大类组成：CD4 和 CD8 类群细胞。
CD4 T细胞对其他细胞群表现出辅助活性，并依次细分为至少 Th1、Th2、Th9、Th17 和 T 调节 (Treg) 类群，每个类群都具有产生细胞因子的特征谱。
CD8 T细胞，是具有毒性细胞类型，具有杀死靶细胞功能的第二个主要 T 淋巴细胞群。它们由Tc1 和 Tc2 细胞亚群组成，其细胞因子谱与 Th1 和 Th2 细胞相似。
总的来说，T 淋巴细胞在适应性免疫系统所有功能的协调中发挥核心作用，并执行四项重要任务：
- (1) 通过细胞因子的产生促进炎症（Th1和Th17细胞）
- (2) 辅助B淋巴细胞功能 (Th2细胞)
- (3) 调节免疫抑制反应 (T调节细胞)
- (4) 杀灭不需要的靶细胞 (CTL)
2. T细胞如何“看到”抗原
因为T淋巴细胞的作用是处理细胞内感染和“异常的自身”细胞（如肿瘤细胞），所以它们必须有一种识别细胞内抗原的方法。除了在先天免疫中发挥作用外，树突状细胞和巨噬细胞还在将抗原呈递给适应性免疫系统的 T 淋巴细胞方面发挥着重要的协同作用，因此被称为 APC（表 1）。
在 APC 摄取和消化后，外来物质（通常是蛋白质）通过蛋白水解加工成肽片段，随后以高度区分的方式呈递给 T 细胞。该过程使用由 APC 膜表面分子（即 MHC 蛋白）组成的细胞受体、以及 T 细胞膜上的特异性抗原结合受体 TCR。其中，树突状细胞是最有效的 APC，对于启动和促进随后的适应性免疫反应尤其重要。除了先天免疫系统的这些细胞之外，适应性免疫系统的 B 细胞（如下所述）也可以充当 APC。
3. 细胞溶质（内源性）和囊泡（外源性）抗原的抗原加工和呈递遵循不同的途径
T 淋巴细胞在适应性免疫系统的细胞介导和体液免疫反应中发挥着关键作用。这些功能由 T 淋巴细胞通过 TCR 与抗原相互作用来执行。抗原的加工可以发生在两个位置：
- (1) 在 APC 水平或；
- (2) 在靶细胞位置。
吞噬细胞和其他 APC 在将“加工抗原”内化、加工和呈递给 T 淋巴细胞以诱导 CD4 和 CD8 T细胞类群。
抗原也可以在已被病毒感染的细胞、被化学物质或恶性转化修饰的细胞中被处理、并呈递给附近的 T 淋巴细胞。图 1两种抗原加工模式的示意图，这两个位置决定了加工后的抗原将与哪种 MHC 发生反应。
图 1. 两种抗原处理模式的示意图。图A：内源性途径，该途径在 MHC-I 的背景下将加工后的抗原（即肽）从靶细胞呈递至 CD8+ 淋巴细胞。图B：外源途径，该途径将肽产物从 APC 呈递到 MHC-II 背景下的CD4+ 淋巴细胞。
对于由APC通过外源途径处理的抗原，CD4 T细胞识别已被加工成肽片段（表位）的抗原，然后将其放置在MHC-II分子的凹槽中，并呈递给辅助T细胞亚群（称为CD4 +细胞）上的TCR。细胞内发现的其他抗原，例如异常细胞，通过内源途径进行加工，并由MHC-I递送至“细胞毒性”T细胞（CD8+细胞）的TCR。
4. APC 和 T 细胞之间的相互作用影响哪些 T 细胞被激活
CD4+ T 细胞激活导致细胞因子的分泌，以辅助和调节其他细胞。以细胞因子表达模式定义了 CD4+ T 细胞的亚群：Th1、Th2、Treg1、Th3 和 Th17 细胞。
Th1 细胞分泌 γ干扰素 (IFN-y) 并创造一个免疫环境。在该环境中，关键的细胞毒性效应物（巨噬细胞、自然杀伤细胞和细胞毒性 CD8+ T 淋巴细胞）被激活，从而产生细胞介导的免疫。
Th2 细胞分泌 IL-4、IL-4、IL-10和IL-13，帮助抗原引发的 B 淋巴细胞分化为浆细胞并分泌抗体（体液反应的效应分子）。
Treg 细胞具有 CD4+CD25+ 表型，表达标志性转录因子FOXP3，通常分泌 IL-10 和转化生长因子 β (TGF-B)。具有这种表型的细胞被认为能够识别自身抗原并起到预防自身免疫的作用，并且还参与慢性病毒感染、过敏、移植和恶性肿瘤。
Th3细胞的表型特征为CD4+CD25low，在黏膜免疫应答中分化而成，主要通过分泌TGF-β而下调Th1细胞和Th2细胞功能。
Th17 细胞代表了最近描述的多种细胞，它们通过产生促炎细胞因子、并与 IL-23 相互作用而参与炎症。
产生 Th1、Th2、Th17 以及两个 Treg 细胞群 Th3 和 TR1（图 2），它们在执行以下功能时与其他细胞有多种相互作用：
- 通过细胞因子的产生（Th1 淋巴细胞）促进炎症；
- 帮助B淋巴细胞（Th2淋巴细胞）；
- 调节免疫抑制反应（Treg 淋巴细胞）。
图 2.A：两个主要 T 细胞群是 CD4+ 和 CD8+ 细胞。CD4是辅助 T 细胞，并以 CD4+ 子集 Th1、Th17、Th2、Th3 和 Tr1 突出显示，下面显示的是 CD8 细胞毒性 T 细胞（褪色）。B：显示 CD4+/树突细胞界面处的免疫突触中的分子事件、以及诱导 Th0 分化为每个亚群的细胞因子。
5. 决定 T 细胞亚群的细胞因子
特定细胞因子参与形成 T 细胞系统的两个子集：CD4+ Thelper (Th) 和 CD8+ 细胞毒性 T 淋巴细胞 (CTL)。Th 群体有多个效应子亚群（图 1），包括 Th1、Th2、Th17 和 Treg，分别在延迟型超敏反应、抗体产生、炎症和免疫抑制（或调节）中发挥作用。它们是哺乳动物适应性免疫的关键协调者，每个效应器细胞子集都调动了不同的抗菌免疫模块：
- 直接消除细胞内微生物病原体和肿瘤
- Th2 诱导蠕虫排出
- Th17 促进对细胞外细菌和真菌的抵抗力，在保护粘膜表面、促进自身免疫炎症以及参与抗肿瘤免疫反应中发挥重要作用
- Treg 抑制炎症反应、并确保宿主自身反应性淋巴细胞不会对宿主组织或无害环境抗原产生反应
- CTL 具有 Tc1 和 Tc2 细胞子集：Tc1 破坏病毒感染或恶性细胞（图 3
图 3.T 细胞分化的两个主要途径的示意图：Th 和 Tc 群体及其子集。图中所示为树突状细胞的 APC 摄取和加工抗原后，肽被呈递给 MHC-I 背景下的 CD8 群体或 MHC-II 背景下的CD4 亚群，随后级联一系列细胞淋巴增殖和分化步骤在细胞因子的诱导影响下启动，最终决定其效应子功能。
6. T细胞分类
表2. T细胞类型的功能或定义特征。
7. 与 CD4+ T 细胞的相互作用
抗原引发的 B 细胞表达抗原特异性 BCR，通过 MHC-II 与 Th2 CD4+ T 细胞（位于生发中心）相互作用。这种细胞间相互作用对于 B 细胞分化为浆细胞至关重要。
8. Th1 细胞向巨噬细胞发出信号，杀死并吞噬的细胞内细菌病原体
结核分枝杆菌是可以被巨噬细胞吞噬的细菌的一个例子，并且能够凭借其在吞噬溶酶体内的细胞内位置来保护自身不被杀死。该病原生物表现在可以在吞噬体中复制，并免受体液抗体免疫反应的有害影响。
Th1 细胞识别巨噬细胞膜上与 MHC-II 相关的肽，产生细胞因子，并用 IFN-γ 和其他细胞因子向巨噬细胞发出信号以杀死细菌。其他Th1细胞因子也会吸引更多的巨噬细胞到感染部位并激活它们产生炎症细胞因子，导致延迟型超敏反应，例如TST。巨噬细胞与结核杆菌细胞内位置之间宿主-微生物相互作用的一个结果是结核杆菌的杀伤，这是由于IL-12的激活以及后来的Th1产生的IFN-g增强了巨噬细胞对杆菌的杀伤力。或者当结核杆菌的复制超过巨噬细胞的能力时，就会导致杀灭的失败。
9. 激活的 CD8 细胞毒性 T 淋巴细胞杀死靶细胞
细胞毒性 CD8+ T 细胞通过识别与 MHC-I 结合的肽来影响其功能。该肽已直接（源自病毒基因，例如 HIV）或通过交叉呈递（源自衰弱或死亡的细菌感染细胞，例如 结核分支杆菌）间接内源加工。图4显示激活的 CD8+ 细胞毒性 T 淋巴细胞识别由 HLA-B27 呈递的细菌肽。这导致 CD8+ T 细胞释放细胞毒性颗粒（穿孔素和颗粒酶），然后导致受感染靶细胞裂解和凋亡。
图 4.在细菌蛋白交叉呈递和内源加工后，激活的 CD8+ 细胞毒性 T 淋巴细胞对细菌肽的识别。通过接触后活化的 CD8 细胞释放颗粒酶和穿孔素来实现杀伤。