T细胞在免疫反应中发挥着重要作用,其功能通过直接分泌可溶性介质或依赖细胞接触的机制实现。目前已鉴定出许多T细胞亚群。尽管效应T细胞最初被认为已经分化到终端,但越来越多的证据挑战了这一观点,并提示效应T细胞的表型并非完全固定,而是更具灵活性或可塑性。
T细胞可以具有“混合”表型(即具有通常与多个T细胞亚群相关的特征),并且可以从一种亚群表型转换为另一种,尽管指导性信号可导致细胞因子记忆的长期固定。T细胞的可塑性对于免疫反应在不同微环境中的适应性很重要,对于宿主防御定植于不同组织的病原体可能尤其相关。
图1. T细胞亚群
可以根据特定T细胞群体表达的细胞表面标志物和/或产生的效应分子来识别不同的T细胞亚群或分化状态。下面让我们通过董晨院士公布的海报中一起来了解这些T细胞亚群是如何被调节以及它们是如何相互协作的,这将为我们更好的理解免疫相关疾病并开发出更好的工具来治疗疾病。
图片来源:Nature
初始T细胞
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CD4+αβ T细胞
细胞表面Marker:αβ TCR、CD3、CD4、CCR7、CD62Lhi、IL-7R(CD127)
转录因子:THPOK,对于CD4+ T细胞的发育至关重要。
功能:在淋巴结中巡逻,扫描APCs(抗原呈递细胞)上肽-MHC II类分子复合物,寻找其特异性抗原。在APCs激活后,初始CD4+T细胞分化为效应T细胞或调节性T细胞;激活的初始T细胞还会产生记忆T细胞。
其他特征:CD45RA在人细胞表达。
CD8+αβ T细胞
细胞表面Marker:αβ TCR、CD3、CD8、CCR7、CD62Lhi、IL-7R(CD127)
转录因子:RUNX3。在T细胞发育过程中促进CD8+谱系的形成,同时抑制CD4+谱系的发育。RUNX3与THPOK存在拮抗关系。
功能:在淋巴结中巡逻,扫描抗原呈递细胞(APCs)上肽-MHC I类分子复合物,寻找其特异性抗原。在APCs激活后,它们分化为细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)和记忆T细胞。
其他特征:CD45RA在人细胞表达。
细胞毒性T细胞
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细胞毒性T细胞
细胞表面Marker:αβ TCR、CD3、CD8
转录因子:EOMES、T-bet、BLIMP1。EOMES:主要在细胞毒性T细胞(CTLs)的终末分化和记忆T细胞的形成中发挥关键作用。T-bet:主要调控Th1细胞的分化和细胞毒性T细胞的发育,通过调控细胞因子的表达来调节免疫反应。BLIMP1:主要在CTLs的终末分化和调节性T细胞的功能中发挥作用,通过抑制某些基因的表达来维持免疫平衡。
分泌的效应分子:穿孔素(Perforin)、颗粒酶(Granzyme)、干扰素γ(IFNγ)
功能:细胞毒性;通过杀死感染和转化的细胞来保护宿主免受病毒感染和癌症的侵害。直接杀伤作用是通过分泌穿孔素和颗粒酶实现的,这些分子能够诱导靶细胞凋亡。
其他特征:在人类中,主要表达CD45RO+。部分终末分化的细胞毒性T细胞(CTLs)在人类中会重新表达CD45RA。
耗竭性T细胞
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耗竭性T细胞
细胞表面Marker:CD3、CD8、PD-1、TIM-3、1B11、LAG-3
转录因子:BLIMP1。
功能:在慢性抗原介导的T细胞受体(TCR)刺激下产生。这些细胞表达抑制性受体,并且缺乏效应细胞因子的产生;因此,它们无法有效发起抗病毒免疫反应。
失能性T细胞
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失能性T细胞
细胞表面Marker:αβ TCR、CD3、BTLA
效应因子:GRAIL、CBL-B、ITCH、NEDD4
功能:这些细胞在缺乏共刺激信号的情况下,经T细胞受体(TCR)激活后产生,导致它们对后续的刺激信号无反应。它们是功能上不活跃的细胞,无法增殖或产生IL-2。它们的产生可能对于避免自身免疫反应具有重要意义。
其他特征:p27KIP1表达增加,导致细胞周期停滞。
辅助T细胞
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TH1细胞
细胞表面Marker:αβ TCR、CD3、CD4、IL-12R、IFNγR、CXCR3
转录因子:T-bet、STAT4、STAT1
分泌的效应分子:IFNγ、IL-2、LTα
功能:促进针对细胞内病原体的保护性免疫。通过分泌IFNγ,它们诱导巨噬细胞的活化和iNOS的上调,从而杀死细胞内病原体,如利什曼原虫(Leishmania major)、单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)和分枝杆菌属(Mycobacterium spp.)物种。它们的发育受IL-12的调控。
TH2细胞
细胞表面Marker:αβ TCR、CD3、CD4、IL-4R、IL-33R、CCR4、IL-17RB、CRTH2
转录因子:GATA3、STAT6、DEC2、MAF
分泌的效应分子:IL-4、IL-5、IL-13、IL-10
功能:促进体液免疫反应和宿主对细胞外寄生虫的防御。然而,它们也可能加剧过敏反应和哮喘。它们的发育和维持受IL-4、IL-25和IL-33的调控。
其他特征:IRF4也是一种重要的转录因子。
TH9细胞
细胞表面Marker:αβ TCR、CD3、CD4
转录因子:PU.1
分泌的效应分子:IL-9、IL-10
功能:参与宿主对细胞外寄生虫(主要是线虫)的防御。尽管它们分泌抗炎细胞因子IL-10,但它们仍能促进过敏性炎症。由于这一亚群是最近才被表征的,因此它们在其他炎症性疾病中的作用仍不清楚。
TH17细胞
细胞表面Marker:αβ TCR、CD3、CD4、IL-23R、CCR6、IL-1R、CD161(仅限人类)
转录因子:RORγt、STAT3、RORα
分泌的效应分子:IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22、CCL20
功能:促进针对细胞外细菌和真菌的保护性免疫,主要在黏膜表面发挥作用。同时也促进自身免疫性疾病和炎症性疾病的发生。在TGF-β和IL-6和/或IL-21的存在下产生,并通过IL-23和IL-1维持。
其他特征:还表达BATF、IκBζ、IRF4和AHR等转录因子。人类TH17细胞还分泌IL-26。
TH22细胞
细胞表面Marker:αβ TCR、CD3、CD4、CCR10
转录因子:AHR
分泌的效应分子:IL-22
功能:在炎症性皮肤病中被发现。由于这一亚群是最近才被表征的,因此它们在宿主防御中的作用尚不清楚。它们作为一个独立的TH细胞亚群的身份仍需进一步确认。
TFH细胞(滤泡辅助性T细胞)
细胞表面Marker:αβ TCR、CD3、CD4、CXCR5、SLAM、OX40L、CD40L、ICOS、IL-21R、PD-1
转录因子:BCL-6、STAT3
分泌的效应分子:IL-21
功能:这些细胞参与促进生发中心反应,并为B细胞的类别转换提供辅助。
其他特征:表达SAP(信号转导蛋白相关磷酸蛋白)。
调节性T细胞
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TR1细胞
细胞表面Marker:αβ TCR、CD3、CD4
转录因子:尚未明确
分泌的效应分子:IL-10
功能:通过产生IL-10介导免疫抑制。这些细胞在TGF-β和IL-27的存在下,或在免疫抑制药物维生素D₃和地塞米松的存在下,由初始T细胞产生。
自然调节性T细胞(Natural TReg细胞)
细胞表面Marker:αβ TCR、CD3、CD4、CD25、CTLA4、GITR
转录因子:FOXP3、STAT5、FOXO1、FOXO3
分泌的效应分子:IL-10、TGFβ、IL-35
功能:通过依赖接触和不依赖接触的机制介导免疫抑制和耐受性反应。这些细胞在胸腺中产生。
适应性调节性T细胞(Inducible TReg细胞)
细胞表面Marker:αβ TCR、CD3、CD4、CD25、CTLA4、GITR
转录因子:FOXP3、FOXO1、FOXO3、STAT5、SMAD2、SMAD3、SMAD4
分泌的效应分子:IL-10、TGFβ
功能:通过依赖接触和不依赖接触的机制促进免疫抑制和耐受性。这些细胞由外周的初始T细胞产生,在某些情况下,TGFβ和IL-2对其分化至关重要。
记忆T细胞
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中央记忆T细胞(Central memory T cell)
细胞表面Marker:CCR7hi、CD44、CD62Lhi、TCR、CD3、IL-7R(CD127)、IL-15R
转录因子:BCL-6、BCL-6B、MBD2、BMI1
分泌的效应分子:IL-2、CD40L
低水平分泌:IL-4、IFNγ、IL-17A
功能:主要驻留在次级淋巴器官中,对抗原产生回忆反应。尽管这些细胞缺乏即时的效应功能,但在抗原刺激后能够迅速增殖并分化为效应T细胞。
效应记忆T细胞(Effector memory T cell)
细胞表面Marker:CD62Llow、CD44、TCR、CD3、IL-7R(CD127)、IL-15R、CCR7low
转录因子:BLIMP1
分泌的效应分子:快速且大量产生炎症性细胞因子
功能:主要存在于外周组织中。它们通过快速产生效应细胞因子(例如)在抗原挑战时提供即时保护。
自然杀伤T细胞
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NKT细胞

细胞表面Marker:NK1.1、SLAMF1、SLAMF6、TGFβR、Vα14、Jα18(小鼠)、Vα24、Jα18(人类)

转录因子:PLZF

分泌的效应分子:IL-4、IFNγ、IL-17A

功能:既可以发挥促炎作用,也可以发挥抗炎作用。已被证明在多种不同的情况下调节免疫反应,包括癌症、自身免疫、过敏、感染以及移植物抗宿主病。

其他特征:表达SAP。TCR受CD1限制。MAIT细胞表达一个不变的TCR α链(小鼠为Vα33Jα19;人类为Vα7.2Jα19)。MAIT细胞受MR1限制(非CD1限制),但与NKT细胞具有相似性。

γδ T细胞

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γδ T细胞
细胞表面Marker:γδ TCR、CD3
分泌的效应分子:IFNγ、IL-17A、IL-17F、IL-22
功能:在上皮表面富集,根据γδ TCR和所处环境的不同,既可以发挥促炎作用,也可以发挥抗炎作用。具有天然免疫和适应性免疫的双重特征。
其他特征:产生IFNγ和IL-17A的细胞是不同的群体,可以通过CD27和CCR6的表达加以区分。通过表达Toll样受体(TLRs)实现天然免疫识别。
CD8αα T细胞
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CD8αα T细胞
细胞表面Marker:αβ或γδ TCR、CD3、CD8αα、B220
分泌的效应分子:IL-10、TGFβ
功能:位于肠道内的上皮内淋巴细胞。它们可以在胸腺内或胸腺外发育。它们表达αβ或γδ TCR。γδ TCR阳性的细胞表达角化细胞生长因子(KGF),而αβ TCR阳性的细胞则不表达。大多数αβ TCR具有自身反应性。它们的生成和/或稳态需要依赖β2微球蛋白的MHC I类分子表达。它们可以通过产生IL-10和TGFβ发挥调节功能

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