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第六章细胞免疫前言机体的特异性免疫功能除B细胞介导的体液免疫外，还包括由T细胞介导的细胞免疫（cellularimmunity），也称其为细胞介导免疫（cell-indiatedimmunity）。它不同于体液免疫之处在于：并非由体液因素（如抗体）所介导的，而是由免疫活性细胞（T细胞）直接参与下产生的免疫应答。细胞免疫是一个较为广泛的概念，它包括吞噬细胞的吞噬作用、NK细胞和K细胞对靶细胞的杀伤作用等等。本章所介绍的是狭义的细胞免疫，它仅指T淋巴细胞介导的免疫应答，包括T细胞免疫应答效应和免疫调节功能。胸腺与细胞免疫1961年Miller在研究AKB品系小鼠的自发白血病时，发现在新生鼠时期切除胸腺后，不再出现同种异体皮肤的排斥现象,并且细胞免疫功能的严重衰退。Gord等在临床研究工作中，也同时发现胸腺不发育的DiGeorge综合症患儿，丧失了细胞免疫功能。人们发现新生鼠切除胸腺，当植入新的胸腺细胞后，该小鼠的细胞免疫功能得以迅速恢复。如果将出生后立即切除胸腺的CBA雌鼠，在发育成熟后与正常Tb雄鼠交配。受孕的CBA母鼠在怀孕期间受胚胎孕鼠正常胸腺的影响，其细胞免疫功能有明显的改善。以上这些研究证明了胸腺组织及其分泌物在T淋巴细胞的发育以及细胞免疫功能的建立中具有重要的地位。T细胞介导的免疫应答主要包括：对细胞内寄生病原体（病毒、细菌等）的抗感染作用。对异种或同种异体移植物排斥的应答和移植物排宿主反应。T细胞介导的迟发型超敏反应。引起某些自身免疫疾病。抗肿瘤免疫。对机体免疫应答过程中的正、负反馈调节作用。第一节T细胞表面的分化抗原概念：在T细胞发育成熟的不同阶段，其细胞表面表达不同种类、抗原性质各异的糖蛋白，与T细胞分化发育的不同阶段相关，统称为分化抗原（differentiationantigen）功能：分化抗原分子涉及T细胞的不同发育阶段、T细胞分化成熟后的静止期和活化期的差异、T细胞对抗原识别的特异性、与细胞因子的结合、细胞的活化和胞浆内的信息传递等等多种功能和特异标志。T细胞表面分化抗原是研究细胞行使免疫功能的分子基础，故而是现代免疫学研究的热点之一。研究手段：单克隆抗体技术，通过筛选而获得单克隆抗体命名：最初采用通过筛选而获得的单克隆抗体细胞株来命名。包括：OKT系统（Ortho-厂商名、Kung-姓氏和T细胞三字字首组成）单克隆抗体的OKT1-11和Leu系统（leukocyte的前缀，白血球）单克隆抗体的Leu1-9等。1983年第一届人类白细胞分化抗原国际会议上确定以分化群(clusteofdifferentiation,CD）的编号来命名，例如抗原“CD4”统一了T4、Leu3a、Q1、D6等单抗系统的各种不同的命名，为世界范围内对T细胞表面抗原的研究提供了方便。单克隆抗体技术和分子生物学技术为T细胞表面抗原研究的飞速发展作出了重大贡献采用单克隆抗体技术利用单抗的高度特异性可以分离、纯化和鉴定相应的抗原，进而可分析抗原的蛋白质结构和功能。通过生化分析了解其氨基酸组成和序列以及糖的含量和结合位置，结合细胞学、免疫学以及生物化学的研究，便可进一步了解到它在分化中的地位及生物学功能采用分子生物学的研究方法中，常常是通过CD分子的mRNA，获得互补DNA（cDNA）以此推测CD分子的肽链结构及其生物学功能。现已分离出50%以上CD分子的cDNA和至少确定了30种CD分子在染色体上的位置。通过对1000多个CD分子的单克隆抗体的分析，可将CD分子分为确定CD组（CD1-CD45）和暂定CD组（CD46-CDw78）。由于很多CD分子的结构和功能尚未搞清楚，在此只能作部分介绍一、CD1分子表达时期：当骨髓干细胞进入胸腺后逐渐发育为成熟的T细胞过程的早期，表达CD1分子。是鉴定人胸腺内不成熟胸腺淋巴细胞的标志。二、CD2分子CD2分子又称T11、LFA-2、Leu5、Tp50，它表达于全部人类T细胞表面。它是一个相对分子质量为45000~50000的糖蛋白，90%以上的成熟T细胞和50%-70%的胸腺淋巴细胞表面上都含有CD2，自然杀伤细胞（NK）上也有CD2表达。CD2可能属于免疫球蛋白超基因家族的成员，它的分子含有2个胞外球状结构域，然后是1个疏水的跨膜片段和1个长的（116个氨基酸残基）胞质尾区。CD2分子的功能1、CD2是负责细胞间粘连的分子CD2的配基是白细胞功能相关抗原-3（leucocytefunctionassociatedantigen-3,LFA-3）。CD2与LFA-3的结合促进了细胞间的粘连，这对于辅助性T细胞与抗原呈递细胞（antigenpresentingcells,APCs）、细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxicTlymphocyte,CTL）和靶细胞、成熟的淋巴细胞与胸腺内皮细胞等的彼此结合是关键性的一步。2、CD2是绵羊红血球（sheepredbloodcell,SRBC）受体人类成熟的T细胞与SRBC形成玫瑰花环，并以此检测从血液中纯化的T细胞，也是检测机体细胞免疫功能的手段之一。3、CD2也是一个信号传递分子抗CD2单抗与CD2结合后，可刺激T细胞分泌细胞分裂素及增殖，因此有人认为正常T细胞的激活可能分为CD2依赖型和T细胞抗原受体（TCR）-CD3复合物型。这两个途径可同时激活T细胞，但彼此相互关系尚不清楚。由于在T细胞发育过程中，CD2的表达早于TCR-CD3复合物，所以认为CD2对刺激未成熟T细胞分裂至关重要，CD2在传递信号的同时，有可能还传递负作用或抑制信号。传递不同性质的信号也与同时作用于T细胞的刺激原的特性有关。三、CD3复合物CD3是一个复合蛋白，至少有五种不同成分的跨膜蛋白，它们是γ、δ、ε、ζ和η，相对分子质量分别是：γ链25000~28000、δ链20000且糖基化、ε链20000、ζ链16000、η链21000。γ、δ和ε链的基因具有高度的同源性，在人类中位于11号染色体上，小鼠在9号染色体上，它们可能是同一个祖先基因倍增产生的。这三条链都包括N端的胞外区、连结短肽、跨膜片段和一个胞内的尾巴。胞外区域都具有一个单一的与免疫球蛋白类似的结构域，所以这三种蛋白属于免疫球蛋白超基因家族。这三条链的跨膜部分都含有一个带负电荷的天门冬氨酸残基，这可能对于CD3与TCR的结合和相互作用有关，因为TCR的跨膜区中含有带正电荷的赖氨酸残基。构成胞内功能区的氨基酸残基数分别为：γ链27、δ链36、ε链81。这样的长度足以用来在细胞质内部传递信号。ζ和η链的结构相似，其胞外区和跨膜区段的氨基酸序列是完全相同的，但胞内区片段不同。胞外区片段较短，有9个氨基酸残基，跨膜片段也有带负电荷的天门冬氨酸残基。它们胞内区较长，ζ有113个氨基酸残基，η有155个氨基酸残基，并含有多个个氨酸磷酸化的位点。在CD3与TCR形成的复合物中，CD3的γ、δ、ε链以单体形式存在，ζ和η链情况不同，有90%的ζ链以同聚体形式存在（ζ2），而10%是以ζ和η异二聚体的形式存在（ζ+η）。它们彼此之间以及与TCR之间都是以非共价键形式结合的。CD3和TCR在表达和功能方面是相互依赖的。在T细胞成熟过程中，γ、δ、ε基因首先表达，经过翻译后加工，形成一个核心结构（γ、δ、ε），随后表达的TCR的α、β异二聚体在内质网中和CD3的γ、δ、ε链结合，然后该复合体被运到高尔基体进行N-糖苷寡糖修饰。只有当ζζ二聚体和TCRαβ-CD3γ、δ、ε复合物结合后，蛋白质才算组装完全，此时才能运送到膜上。在这个过程还存在一个相对分子质量为28000的蛋白，称为T3w或称T细胞受体结合蛋白（Tcellreceptorassociatprotein,TRAP），是控制TCR-CD3组装的。在装配的最后阶段，它从复合物中解离出来，而不在膜上表达。CD3复合物的功能：TCR与抗原-MHC结合以后，很可能是由与TCR相连的CD3复合物把这个激活信号传导到细胞内部。在这个过程中，CD3被磷酸化，其中γ、δ链是丝氨酸残基磷酸化，ζ链是酪氨酸残基磷酸化。胞质内氨基酸磷酸化现象在许多生长因子受体中普遍存在，而且在这些分子的信息传导过程中起重要作用。所以T细胞对抗原的识别与TCR有关，而T细胞的起始激活信号与CD3复合体的传导有密切的关系。四、CD4和CD8分子CD4和CD8分子是T细胞表面跨膜糖蛋白，它们在两类不同方式的MHC限制的T细胞中表达，并在促进T细胞和抗原呈递细胞或靶细胞相互作用中作为辅助性分子发挥作用。这两种分子都是免疫球蛋白超基因家庭的成员。在α链、β链的T细胞受体的T细胞中，有65%表达CD4，35%表达CD8。1．CD4的结构CD4的相对分子质量约为55000，在外周及胸腺内的T细胞表面都是以单聚体的形式存在，CD4在人类的单核-巨噬细胞、中性粒细胞、B淋巴母细胞、中枢及外周神经细胞中也存在。CD4分子是利用单克隆抗体检测发现的，对人类称为Leu-3或T4，对小鼠称为L3T4。通过cDNA克隆的核苷酸序列预测出它的分子结构，它是一条单独的由459个氨基酸残基组成的多肽链，其中包括一个23个残基的信号肽，一个110个残基的氨基末端功能区，一个265个残基的长序列，一个21个残基的跨膜片段和一个40个残基的胞质功能区。人类的CD4基因在第12号染色体上，小鼠在第6号染色体上，人类和小鼠的CD4之间约有60%的序列是相同的。胞外区由4个与免疫球蛋白可变区相似的结构域组成，这一结构特点与其功能的关系尚不清楚。2．CD4的功能在免疫应答中，CD4的功能主要表现在两个方面：首先，CD4分子对MHCⅡ类分子有特异的亲和力，所以它是作为细胞粘连分子发挥作用的；其次，它是一个传递信号的分子，促使T细胞的激活。除上述CD4的生物学功能外，它还是人类免疫缺陷型病毒（humanimmunodeficiencyvirus,HIV）的受体。3．CD8的结构CD8分子的结构在不同种族及T细胞的不同发育阶段中都有所不同。在人类胸腺淋巴细胞中，CD8分子是以由二个相对分子质量为34000、称为CD8α的多肽链组成的同二聚体形式存在的。在外周T细胞中，CD8分子可以是由CD8α组成同二聚体的形式，也可以是CD8α和CD8β形成异二聚体的形式存在。人类和小鼠的CD8基因与CD4同在一条染色体上，分别是第2和6号染色体。α链氨基酸残基数目是198个，其中包括前导序列21个，胞外功能区113个，连接肽12个，跨膜片断25个，胞质尾部27个；β链约210个氨基酸残基，包括前导序列21个，胞外功能区102个，连接肽41个，跨膜片段27个，胞质尾部19个。CD8是免疫球蛋白超基因家庭的成员，每条CD8链都有一个约110个氨基酸残基组成的可变区样的功能区，在胞质尾部都带有碱性氨基酸。4．CD8的功能表达CD8的T细胞识别Ⅰ类MHC分子呈递的内源性抗原，具有细胞毒性，称为杀伤性T淋巴细胞（cytotoxicTlymphocyte,CTL）。CD8除具有细胞粘连功能外，还具有信号传递功能。T细胞不同亚群及名称总结如下：五、CD5分子CD5是一条单独的多肽链，是相对分子质量为67000的跨膜糖蛋白，它在所有T细胞和胸腺淋巴细胞上表达，只在一小部分B细胞中出现。在人类CD5又称为T1、Tp67或Leu-1，在小鼠中称Ly-1。CD5分子在辅助性T细胞的表达水平高于细胞毒性T细胞和抑制性T细胞。从cDNA克隆中预测小鼠CD5结构表明，它含一个由347个氨基酸残基组成的大的胞外区，30个氨基酸组成的跨膜区和94个氨基酸残基的胞质区。人类CD5分子由471个氨基酸残基组成，它与小鼠CD5之间有63%的氨基酸序列相同。在小鼠中编码CD5的基因定位于第19号染色体上，有两个等位基因：Ly1a和Ly1b，分别决定Ly-1和Ly-1-2两个同种异型抗原。当抗CD5单抗与CD5结合后，可增强TCR或CD3与配基结合时所引起的T细胞应答，其他功能尚不清楚。六、CD28分子CD28的相对分子质量约为80000~90000，由