T淋巴細(xì)胞(T lymphocyte)來源于胸腺(Thymus),故稱T細(xì)胞。在人體胚胎期和初生期,骨髓中的一部分骨髓多能造血干細(xì)胞在骨髓中分化成淋巴樣祖細(xì)胞,淋巴樣祖細(xì)胞經(jīng)過血液循環(huán)進(jìn)入胸腺,并在胸腺中發(fā)育為成熟T細(xì)胞,成熟T細(xì)胞再經(jīng)血液循環(huán)進(jìn)入并定居在外周淋巴器官的胸腺依賴區(qū),接受抗原刺激發(fā)生免疫應(yīng)答。
一、T細(xì)胞在胸腺中的發(fā)育
正常機(jī)體的成熟T細(xì)胞既要對(duì)多樣性的非我抗原發(fā)生免疫應(yīng)答,又要對(duì)自身抗原發(fā)生免疫耐受。為達(dá)到此要求,在胸腺T細(xì)胞的發(fā)育過程中,首先要經(jīng)歷其抗原識(shí)別受體(TCR)的基因重排,表達(dá)多樣性的TCR,然后經(jīng)歷陽性選擇和陰性選擇。因此,T細(xì)胞在胸腺中發(fā)育的最核心事件是獲得多樣性TCR的表達(dá)、自身MHC限制性(陽性選擇)以及自身免疫耐受(陰性選擇)的形成(圖1)。
(一)T細(xì)胞在胸腺中的發(fā)育和TCR的重排
在胸腺微環(huán)境的影響下,T細(xì)胞的發(fā)育經(jīng)歷淋巴樣祖細(xì)胞 → 祖T細(xì)胞(pro-T) → 前T細(xì)胞(pre-T) → 未成熟T細(xì)胞 → 成熟T細(xì)胞等階段,不同階段T細(xì)胞表達(dá)不同的表型和功能。依據(jù)CD4和CD8的表達(dá),胸腺中的T細(xì)胞又可分為雙陰性細(xì)胞(double negative cell,DN細(xì)胞)、雙陽性細(xì)胞(double positive cell,DP細(xì)胞)和單陽性細(xì)胞(single positive cell,SP細(xì)胞)三個(gè)階段。
1.CD4-CD8-雙陰性細(xì)胞階段
pre-T以前的T細(xì)胞均為DN細(xì)胞。其中pro-T開始重排TCR基因:γδT細(xì)胞重排γ和δ鏈基因:而αβT細(xì)胞重排β鏈基因,此處是γδT細(xì)胞和αβT細(xì)胞分化的分支點(diǎn)。在胸腺中。αβT細(xì)胞約占T細(xì)胞總數(shù)的95%-99%,γδT細(xì)胞約占1%-5%。αβT細(xì)胞表達(dá)的β鏈與前T細(xì)胞α鏈(pre-T cell α,pTα)組裝成前TCR(pTα:β),成功表達(dá)前TCR的細(xì)胞即是pre-T。在IL-7等細(xì)胞因子的誘導(dǎo)下,pre-T增殖活躍,并表達(dá)CD4和CD8,細(xì)胞進(jìn)人DP細(xì)胞階段。
2.CD4+CD8+雙陽性細(xì)胞階段
DP的pre-T細(xì)胞停止增殖,開始重排α基因,并與β鏈組裝成TCR(α:βTCR)。成功表達(dá)TCR的細(xì)胞即是未成熟T細(xì)胞。未成熟T細(xì)胞經(jīng)歷陽性選擇并進(jìn)一步分化為SP細(xì)胞。
3.CD4+CD8-或CD4-CD8+單陽性細(xì)胞階段
SP細(xì)胞經(jīng)歷陰性選擇后成為成熟T細(xì)胞,通過血液循環(huán)進(jìn)人外周免疫器官。
(二)T細(xì)胞發(fā)育過程中的aβTCR基因重排
TCR基因群與BCR基因群的結(jié)構(gòu)相似,其重排的過程也相似。TCRβ基因群包括Vβ、Dβ和Jβ三類基因片段。重排時(shí)先從Dβ和Jβ中各選1個(gè)片段.重排成D-J,然后與Vβ中的1個(gè)片段重排成V-D-J,再與Cβ重排成完整的β鏈,最后與pTα組裝成前TCR,表達(dá)于pre-T表面。TCRα基因群包括Vα和Jα兩類基因片段。重排時(shí)從Vα和Jα中各選1個(gè)片段,重排成V-J,再與Cα重排成完整的α鏈,最后與β鏈組裝成完整的TCR,表達(dá)于未成熟T細(xì)胞表面。TCR的多樣性形成機(jī)制主要是組合多樣性和連接多樣性但其N序列插人的幾率遠(yuǎn)高于BCR和lg,故TCR的多樣性可達(dá)1016,而此階段的BCR多樣性只有1011。
(三)T細(xì)胞發(fā)育過程中的陰性選擇
陰性選擇(negative selection)經(jīng)過陽性選擇的SP細(xì)胞在皮質(zhì)髓質(zhì)交界處及髓質(zhì)區(qū),與胸腺樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等表面的自身抗原肽 -MHC Ⅰ 類分子復(fù)合物或自身抗原肽 -MHC Ⅱ 類分子復(fù)合物相互作用。高親和力結(jié)合的SP細(xì)胞(即自身反應(yīng)性T細(xì)胞)發(fā)生調(diào)亡,少部分分化為調(diào)節(jié)性T細(xì)胞;而不能結(jié)合的SP細(xì)胞(陰性)存活成為成熟T細(xì)胞并進(jìn)人外周免疫器官。因此,陰性選擇的意義是清除自身反應(yīng)性T細(xì)胞,保留多樣性的抗原反應(yīng)性T細(xì)胞,以維持T細(xì)胞的中樞免疫耐受。
經(jīng)過胸腺發(fā)育的CD4+T細(xì)胞或CD8+T細(xì)胞,進(jìn)人胸腺髓質(zhì)區(qū),成為能特異性識(shí)別抗原肽 -MHC Ⅱ 類分子復(fù)合物或抗原肽 -MHC Ⅰ 類分子復(fù)合物、具有自身MHC限制性以及自身免疫耐受性的初始T細(xì)胞,遷出胸腺,進(jìn)人外周T細(xì)胞庫(圖2)。
二、T細(xì)胞在外周免疫器官中的增殖分化
從胸腺進(jìn)人外周免疫器官尚未接觸抗原的成熟T細(xì)胞稱初始T細(xì)胞,主要定居于外周免疫器官的胸腺依賴區(qū)。T細(xì)胞的定居與它在胸腺發(fā)育中獲得相應(yīng)的淋巴細(xì)胞歸巢受體(如L-選擇素等黏附分子和CCR7等趨化因子受體)有關(guān)。T細(xì)胞在外周免疫器官與抗原接觸后,最終分化為具有不同功能的效應(yīng)T細(xì)胞亞群、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞或記憶T細(xì)胞。