T 淋巴细胞基础生物学：从起源到功能

从基础研究到临床应用还有很长的路要走，但这也是每个新技术都必须经历的过程，但基础研究必不可少。

T 淋巴细胞 ，简称T细胞，即胸腺依赖性淋巴细胞，是淋巴细胞的主要组分。T 细胞具有多种生物学功能，如直接杀伤靶细胞、辅助或抑制B细胞产生抗体，对特异性抗原和促有丝分裂原的应答反应以及产生细胞因子等，是身体中抵御疾病感染、肿瘤形成的“斗士”。 T 细胞产生的免疫应答是 细胞免疫 ，细胞免疫的效应形式主要有两 种： 与靶细胞特异性结合，直接杀伤靶细胞；另一种是释放淋巴因子，使免疫效应放大和增强 。

1、T 细胞的起源

T细胞和B细胞是适应性免疫的主要力量。T细胞是机体抗感染，抗肿瘤的主力军，同时也参与自身免疫病。

不同于其他免疫细胞，T细胞 需要在胸腺中发育 。T细胞发育始于 造血干细胞 （来源于胎儿骨髓和肝脏） ，T细胞的祖细胞达到胸腺，在那里完成了复杂的发育过程。

2、胸腺：T细胞发育的场所

T细胞的 发育依赖于胸腺的存在 。若胸腺不存在，T细胞的产生受到严重损害。DiGeorge综合征的患者，22q11染色体缺失和罕见的FOXN1缺陷患者，均为无法生成完整的胸腺，两种类型的患者表现出免疫缺陷T细胞。这两类疾病，胸腺组织的移植能够恢复T 细胞的发育和功能。 这些表明： 胸腺在成熟和外周T细胞的产生中的基础作用 。 胸腺提供了支持T细胞发育所必需的独特的微环境 。胸腺不仅是T细胞前体的家园，也是各种基质细胞的家园，包括内皮细胞、成纤维细胞，以及重要的 胸腺上皮细胞 （TECs） ，这些细胞是选择功能性T细胞的基础。

胸腺分为内外区，皮层和髓质，在T淋巴细胞发育中有不同功能。原因是不同区域TECs不同：皮质胸腺上皮细胞（cTECs）和胸腺髓质上皮细胞(mTECs)。cTECs和mTECs通过它们在胸腺内的位置来区分。胸腺上皮细胞分泌不同的蛋白等，促进成熟T 细胞发育和自身反应性T 细胞的清除。

胸腺T细胞的发育，是一个精确编排的过程，包括与特定部位，特定细胞类型的相互作用。循环中的T细胞前体，首先通过皮质髓质交界处的血管进入胸腺。在来自基质细胞 （如cTECs） 的引导下，未成熟的胸腺细胞进入皮质区域，在那里获得T细胞谱系发育倾向。随着胸腺细胞分化，经过双阴性 （DN） 阶段，细胞进一步迁移到皮质，进入囊下区域。αβT细胞受体重排后，双阳性 （DP） 胸腺细胞分布在皮质区，与cTECs的相互作用介导阳性选择。伴随着这些细胞进入胸腺的髓质。一旦进入髓质区，与mTECs的相互作用支持了成熟T细胞的阴性选择，从而确保了自身反应性T淋巴细胞的清除。存活的单阳性 （SP） 胸腺细胞作为成熟T淋巴细胞离开胸腺.

3、常见淋巴祖细胞

个体发育早期，造血祖细胞 （HPC） 产生共同髓系祖细胞 （CMP） 和共同淋巴系祖细胞 （CLP） 。淋巴系祖细胞可产生T淋巴细胞，髓系祖细胞则不可以。在命运分岔事件中，髓系祖细胞中建立了一系列表观遗传修饰，使细胞内的淋巴分化程序沉默，并进一步是红细胞、粒细胞和髓样细胞潜力。相反，淋巴系祖细胞启动程序，可使其后代发育成T淋巴细胞、B淋巴细胞、NK细胞等。

T 细胞的 发育仅在迁移进入胸腺后发生 ，而B 细胞、NK 细胞发育则发生在骨髓和胎儿肝脏中，也不需要迁移。 T 细胞移入胸腺不是随机事件，造血祖细胞是利用特定的归巢分子来促进这一过程的。循环淋巴系祖细胞有一部分表达趋化因子受体 （如CCR 7和CCR 9） 和归巢分子 （P-选择素糖蛋白配体-1，PSGL-1） 。正是它们使循环的淋巴系祖细胞重新进入胸腺，进一步变成T淋巴细胞。 早期胸腺祖细胞（ETP）

第一个胸腺的造血细胞：早期胸腺祖细胞（Early Thymic Progenitor，ETP）。ETP细胞不会在胸腺中一直存在，必须源源不断地从骨髓中的造血干细胞中产生。进入胸腺后，这个造血细胞群的B细胞分化潜力就会消失，但可分化为NK细胞。

双阴性胸腺细胞（DN）

在胸腺中，T细胞从ETP细胞发育而来，其特征是特定的表面分子的表达。最早阶段的特征是，在成熟胸腺 T细胞表面上没有CD3 、CD4和CD8表达，此时成为 双阴性胸腺细胞 （DN） 。严格意义上，理论上的的“DNT细胞”就是这些。但实际获取的细胞中含有很多的γδT细胞。

4、T淋巴细胞受体重排和β选择

T 细胞谱系发育的一个重要步骤是功能TCR的重排，从而表达αβ或γδTCR。RAG蛋白在双阴性胸腺细胞早期被诱导表达，引发TCRγ，δ和β的重组。VDJ（或VJ）基因座重组产生成功的、框内重排；否则细胞将停滞并且死亡。

γδT细胞 γδT细胞谱系信号，通过新重排的γδTCR复合物传导，促进T细胞的成熟向外周输出。检查点的发育对于γδT细胞谱系的选择是重要，如果不成功，则重新向αβT细胞发育。 αβT细胞 进入αβT细胞发育，其检查点不同于γδT细胞。当TCRβ基因产生重排时，该蛋白将与preTα链配对，形成pre-TCR复合体。pre-TCR复合物与CD3分子相互作用，诱导细胞内的本构信号传导. β选择和双阳性胸腺细胞 pre-TCR复合物在DN胸腺细胞中的信号传递，促进β选择过程，细胞发生增殖爆发，并抑制β链重排。β选择之后，胸腺细胞开始表达CD4和CD8，称之为 双阳性胸腺细胞 （DP ）。随后DP细胞表达αβTCR，其实有少部分进入外周变成CD4+或者CD8+单阳性T细胞。

5、阳性选择和阴性选择

阳性选择，会促进双阳性 （DP） 胸腺细胞的存活，其αβT细胞受体 （TCR） ，可与胸腺皮质上皮细胞表达的MHC-自身肽复合物相互作用。

阳性选择

胸腺中的阳性选择，是由αβTCR与MHC结合的能力决定的。选择时，未成熟T细胞必须协调CD4+或CD8+共受体与MHC的表达。如果胸腺细胞被MHC-I所选择，T细胞将利用CD8共受体，形成CD8+单阳性T细胞。如果双阳性（DP）胸腺细胞被MHC-II所选择，则T细胞将维持CD4共受体的表达，形成CD4+单阳性T细胞。

阴性选择

阴性选择通过诱导胸腺细胞中的细胞凋亡，来清除自反应性T细胞 （这群胸腺细胞表达对自身肽具有高亲和力的TCR ），从而促进中心耐受性。

T细胞发育的决定因子

T细胞分化成CD4+和CD8+T细胞有两种关键转录因子，分别是POZ-kruppel因子（ThpOK）和Runt相关的转录因子3（Runx 3）。这两种因子起反调节作用。ThPOK通过抑制Runx 3的表达，促进CD4+T细胞的发育，抑制CD8+T细胞的发育。相反地，Runx3促进CD8+T细胞的发育，抑制CD4+T细胞的发育。

T淋巴细胞迁移到外周血

转录因子kruppel样因子2 （Klf 2） ，是负责T细胞迁移的分子。经阳性和阴性选择后的单阳性细胞，Klf2表达增加，增加S1P1和L-选择素的表达。S1P1和L-选择素则在T细胞向外周血迁移中起重要作用。 注：原文作者挑食的喵，首发公众号“闲谈Immunology”，已获授权，干细胞者说对其进行润色，部分内容重新翻译，以飨读者。

主要参考文献 [1]Laurie E. Harrington，T-Cell Development，Chapter 8， Clinical Immunology ，2019 [2]Mohammed S. Chaudhry，Thymus: the next (re)generation， Immunological Reviews 2016Vol. 271: 56–71 [3]The Mechanismsof T Cell Selection in the Thymus， Trends inImmunology ,2017 来源：干细胞者说 2023-03-13