T 淋巴细胞基础生物学：从起源到功能

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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，它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 淋巴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。

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T淋巴细胞的起源

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

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

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胸腺：T细胞发育的场所

淋巴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。

总之，这些表明胸腺在成熟、外周T细胞的产生中的基础作用。

胸腺的解剖提供了支持 T 淋巴细胞发育所必需的独特的微环境。胸腺不仅是T淋巴细胞前体的家园，也是各种基质细胞群的家园，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,分别称为皮层和髓质，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。它们分泌不同的蛋白等，促进多样化图谱的成熟T细胞发育和自身反应性T细胞的清除。

胸腺T淋巴细胞的发育，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淋巴细胞前体，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。αβ T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 淋巴细胞的阴性选择，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.

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常见淋巴祖细胞

个体发育早期，发生分叉事件，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细胞或DC。（如下图）

T淋巴细胞的发育仅在迁移进入胸腺后发生，而B淋巴细胞、NK细胞或DC分化发生在骨髓和胎儿肝脏中，而不需要迁移。

移入胸腺不是随机事件，造血祖细胞利用特定的归巢分子来促进这一过程。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）

第一个定植在胸腺的造血细胞称为，早期胸腺祖细胞（Early Thymic Progenitor，ETP）。ETP细胞不会在胸腺中永久居住，它们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，这个细胞群的B细胞分化潜力就会消失。但是它仍然保持一定程度的多向性，因为它可以分化为NK细胞和一些髓系细胞群体，也可以分化为 T 淋巴细胞。

双阴性胸腺细胞（DN）

在胸腺中，T淋巴细胞的发育从ETP细胞发育而来，其特征是一组特定的表面分子的表达。最早阶段的特征是，在成熟的胸腺T淋巴细胞表面上没有CD3 、CD4和CD8表达，此时成为双阴性胸腺细胞（DN）。双阴性表型的胸腺细胞是相当异质的。

• CD44是一种广泛分布的细胞表面蛋白，可介导细胞粘附于细胞外基质（ECM）成分或特定的细胞表面配体，包括透明质酸盐和软骨素等，参与淋巴细胞激活和淋巴细胞回巢。

• CD25是IL-2受体，激活后，刺激T细胞增殖。

• CD34是细胞表面糖蛋白，其可介导干细胞与ECM或直接与基质细胞的连接。

• CD38又称环腺苷二磷酸（CADP）核糖水解酶。它是一种糖蛋白，在细胞粘附、信号转导和钙信号传导等方面发挥作用。

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T淋巴细胞受体重排和β选择

T 淋巴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γδ TCR。RAG蛋白在双阴性胸腺细胞早期被诱导表达，引发TCR γ，δ和β的重组。VDJ（或VJ）基因座重组产生成功的、框内重排；否则细胞将在该阶段停滞并且死亡。

γδ T细胞

γδ T细胞谱系信号，通过新重排的γδ TCR复合物传导，促进T淋巴细胞的成熟，以及向外周输出。检查点的发育对于γδ T细胞谱系的选择是重要，如果不成功，则重新向αβT细胞发育。

αβ T细胞

进入αβ T细胞发育，其检查点是不同于γδ T细胞。当TCRβ基因产生重排时，该蛋白将与preT α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选择和双养细胞胸腺细胞

pre-TCR复合物在DN胸腺细胞中的信号传递促进了β选择过程，从而指示细胞发生增殖爆发，并抑制进一步的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。这群细胞的少部分进入外周变成CD4+或者CD8+单阳性T细胞。

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阳性选择和阴性选择

阳性选择

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。

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Ⅰ类MHC-肽复合物所选择，T淋巴细胞将利用CD8共受体，CD8+ 单阳性。如果双阳性（DP）胸腺细胞被Ⅱ类MHC-肽复合物所选择，则发育中的T细胞将维持CD4共受体的表达，CD4+ 单阳性。

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淋巴细胞分化功能性CD4+和CD8+T细胞，有两种转录因子被认为关键，分别是T 辅助诱导的POZ-kruppel因子（ThpOK）和Runt相关的转录因子3（Runx 3）。这些分子起反调节作用。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对于CD8+T细胞的产生是必需的，并且在这些细胞中消除CD4+表达。

重要的是，这两种转录因子是必要的，但不足以诱导CD4+和CD8+T细胞，而包括GATA-3在内的其他因子对这一决定至关重要。

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 淋巴细胞排出的分子。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。

主要参考文献

Laurie E. Harrington，T-Cell Development，Chapter 8，Clinical Immunology，2019

Mohammed S. Chaudhry，Thymus: the next (re)generation，Immunological Reviews 2016Vol. 271: 56–71

The Mechanismsof T Cell Selection in the Thymus，Trends inImmunology,2017

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