T淋巴细胞的发生及演变

【摘要】T细胞从发生到成熟是一个极其复杂的过程，不仅形态结构在发生变化，还伴随有许多表面标志的表达或消失。T细胞在胸腺内的分化无疑是整个发育过程中至关重要的阶段，而胸腺细胞的成熟过程实质上是一个选择过程,不符合要求的细胞如自身反应性细胞随时被淘汰，而正常分化的细胞则被保留下来。最终发育成熟的T细胞除具有MHC限制性和对自身抗原的耐受性外，还具有识别多种非己抗原的能力，而TCR、分化抗原等膜表面分子则是其识别抗原并产生免疫应答的物质基础。

【关键词】T细胞；胸腺细胞；分化；选择

【中图分类号】R744 【文献标识码】B 【文章编号】1005-0515(2011)06-0286-01

T淋巴细胞(T lymphocyte)简称T细胞，是数量最多、功能最复杂的淋巴细胞群，也是适应性细胞免疫应答的执行者，并在TD-Ag诱导的体液免疫应答中发挥重要的辅助作用。T细胞及其亚群历来是组织胚胎学、医学免疫学等生物科学领域的研究重点，成果显著，理论也较为丰富，但不能否认的是，各学科在相关内容的描述上往往不够统一，或者缺乏足够的知识关联，难免会给读者带来一些理解上的困难。本文就T细胞的分化发育过程及其形态与表面标志变化进行归纳。

1 T细胞的来源

T细胞和B细胞一样，都是由多能造血干细胞(MHSC)发育分化而来。MHSC首先分化为髓样祖细胞和淋巴样祖细胞，胚胎第7周时，淋巴样祖细胞定向发育成原T(pro-T)细胞(表型为CD410、CD3-、CD8+、CD25-、C-kit+、Lin-、TCRαβ-)，在胸腺血管形成之前，胸腺原基分泌的趋化因子即吸引循环血液中的原T细胞进入其内。原T细胞先后来自卵黄囊、胎肝和骨髓，但进入胸腺的具体途径和机制还不完全清楚。有人认为是经皮-髓质交界处的毛细血管后微静脉进入胸腺实质，有人则认为是随组织液从胸腺被膜进入实质的，从发生上来说，两种观点都具有阶段性意义。原T细胞进入胸腺被膜下而未到达胸腺皮质之前，称前T(pre-T)细胞，当其进入胸腺皮质后即称为胸腺细胞。在相关文献资料中，多数对于淋巴干细胞的定位较为模糊，名词使用也比较混乱，因此有必要进行讨论，统一认识。笔者认为，淋巴干细胞是淋巴系造血祖细胞的统称，可分为两级，淋巴样祖细胞属于一级(多向)淋巴干细胞，由其分化而来的pro-T细胞、pro-B细胞和pro-NK细胞(后者尚未证实)则属于二级(定向)淋巴干细胞；从这个意义上来讲，髓系造血祖细胞也可分为二级或三级以上，髓样祖细胞为一级，可向单系(如红系)或二系(如粒单系)发展；就T细胞的发育而言，pro-T细胞以前为干细胞阶段，pre-T细胞以后为胸腺细胞阶段。

2 胸腺微环境

胸腺微环境是胸腺细胞赖以生存的场所，由诱导其增殖、分化与选择性发育的各种因素构成。淋巴干细胞早期即在胸腺内开始分化，应用小鼠胸腺细胞实验模型研究表明，在胚胎11～12天pro-T细胞已进入胸腺，在胸腺微环境的影响下胸腺细胞迅速发生增殖和分化。

目前已知诱导T细胞在胸腺内分化、成熟的主要因素包括：①胸腺基质细胞(TSC)通过细胞表面的粘附分子直接与胸腺细胞相互作用，其中胸腺内的哺育细胞(nurse cell)对于T细胞的成熟和分化起着重要的调节作用；②胸腺基质细胞分泌多种细胞因子(SCF、IL-1、IL-6、IL-7、GM-CSF等)和胸腺激素(胸腺素、胸腺α肽、胸腺生成素等)诱导胸腺细胞分化；③胸腺细胞自身分泌多种细胞因子(IL-2、IL-4、IFNy、IFNα等)对胸腺细胞本身的分化和成熟起重要的调节作用；④胸腺上皮细胞(TEC)、巨噬细胞(M )和树突状细胞(DC)对于胸腺细胞分化过程中的自身耐受、MHC限制以及功能性T细胞亚群的形成起着决定性作用；⑤细胞外基质也是胸腺微环境的重要组成部分，包括多种胶原蛋白、网状纤维蛋白、葡萄糖胺聚糖等，它们可促进上皮细胞与胸腺细胞接触，并促进胸腺细胞在胸腺内移行和成熟。

3 胸腺细胞的分化阶段

胸腺细胞从皮质浅层到皮质深层，进而经过皮、髓质交界处进入髓质，在胸腺微环境的作用下逐渐分化成熟，它们的分化程序受到严格的调控。根据对人胸腺不同部位胸腺细胞的表型分析，胸腺细胞的分化可分为4个阶段。

3.1 前T细胞:主要位于胸腺被膜下，细胞体积较大，胞质内细胞器少。pre-T细胞的表型为CD3-、CD4-、CD8-、CD25-、C-kit10、TCRαβ-，即尚未出现T细胞标志，但表达末端脱氧核苷转移酶(Tdt)，部分细胞表达CD7。

3.2 早期胸腺细胞:主要分布于被膜下、小叶间隔附近及胸腺皮质浅层。早期胸腺细胞体积大，核圆形，电子密度较低，染色质呈细粒状，核仁不明显；胞质少，呈环带状，细胞器少，仅见少量游离核糖体和球形线粒体。在胚胎10～14周时，这种细胞是构成胸腺的主要细胞成分。15～20周时，该类细胞数量相对减少，30周至足月则更少。早期胸腺细胞的表型为CD2+、CD3+、CD5+、CD4-、CD8-、CD25-、TCRαβ-，由于缺乏CD4和CD8分子，因此又称双阴性(DN)细胞。DN细胞向皮质深层迁移的同时，发生TCRβ基因重排及转录，可使自身免于凋亡(apoptosis)，更重要的是，其TCRβ-βCD3可逐渐表达于细胞表面，与基质细胞配基结合后，经p56lek传导信号，诱导CD4/CD8分子表达及TCRβ基因发生等位排斥。

3.3 普通胸腺细胞:由早期胸腺细胞经数次分裂后移向皮质深层发育而成，是胚胎20周以后胸腺皮质的主要成分。细胞中等大小，核圆形或椭圆形，染色质呈斑块状，功能活跃者多见核仁，趋向退化者核深染。普通胸腺细胞表达CD3、CD1和T细胞抗原受体(TCR)，随即出现CD4和CD8分子。这种具有完整TCR 及CD4+CD8+T细胞又称双阳性(DP)细胞，约占此类细胞总数的80～85。只有极少数普通胸腺细胞继续分化为成熟胸腺细胞，而绝大部分将在阳性和阴性选择中凋亡而被清除(后述)。

3.4 成熟胸腺细胞:主要位于皮质深层或髓质。细胞体积相对较小，与外周血小淋巴细胞形态无异，光镜和电镜下也难与普通胸腺细胞区分。成熟胸腺细胞除高表达TCR外，主要表达CD4+或CD8+，所以又称单阳性(SP)细胞。

4 胸腺选择过程

T细胞发育成熟的关键步骤是双阳性(DP)细胞向单阳性(SP)细胞分化阶段所发生的胸腺选择，包括阳性选择与阴性选择，主要组织相容性复合体(MHC)抗原(分子)在这两种选择中起决定性作用。

4.1 阳性选择过程:主要发生在DP细胞与胸腺上皮细胞之间的相互作用。在TCRαβ的介导下，若DP细胞能与胸腺皮质上皮细胞表面MHC-Ⅰ类或MHC-Ⅱ类分子以适当亲和力结合，则可能被选择而继续发育，分化为SP细胞；若DP细胞不能与MHC分子有效结合或发生高亲和力结合，则在胸腺皮质中发生程序性细胞死亡(PCD)即凋亡。在此过程中，MHC-Ⅰ类分子选择CD8共受体，而使同一个DP细胞表面CD4共受体减少；MHC-Ⅱ类分子则选择CD4共受体，使CD8共受体减少。这种选择过程赋予成熟CD8+CD4-T细胞具有识别外来抗原与自身MHC-Ⅰ类分子复合物的能力，CD4+CD8-T细胞具有识别外来抗原与自身MHC-Ⅱ类分子复合物的能力，此即T细胞获得MHC限制性的基础。阳性选择可消除所有非己MHC限制性T细胞克隆，而保存自身MHC限制性T细胞克隆，包括潜在而有害的自身反应性T细胞克隆。

4.2 阴性选择过程:主要发生于DP细胞与胸腺内巨噬细胞(M )、树突状细胞(DC)或髓质上皮细胞间的相互作用。位于皮质与髓质交界处的DC和M 均表达高水平的MHC-Ⅰ类抗原和MHC-Ⅱ类抗原，后者与自身抗原结合成复合物，对已经历过阳性选择的胸腺细胞进行阴性选择。能识别自身抗原-MHC分子复合物的胸腺细胞即被激活而发生程序性细胞死亡，而不能识别该复合物的胸腺细胞则继续发育。经阴性选择后，排除了自身反应性T细胞克隆，并获得对自身抗原的耐受性。

经历上述与MHC有关的选择过程，约有95%以上的胸腺细胞被灭活或淘汰，只有少量胸腺细胞分化成熟为具有MHC限制性、可识别非己抗原的CD4+CD8-或CD4-CD8+单阳性细胞，即具有免疫功能的成熟T细胞。

5 成熟T细胞库

成熟的胸腺细胞大部分通过皮质与髓质交界处的高内皮微静脉(HEV)进入血液，少数经淋巴管入血。成熟胸腺细胞为处女型T细胞，或称初始T细胞(Tn细胞)，它们都是未经抗原刺激的CD45RA+T细胞群，这和记忆T细胞(Tm细胞)表达CD45RO+有所不同。Tn细胞迁出胸腺后，依靠其表面的归巢受体(HR，即CD44分子)定居于周围淋巴器官并参加淋巴细胞再循环。遍布全身各处的T细胞共同构成T细胞库(T cell repertoire)。成熟T细胞库具有两个基本特性：①TCR识别抗原受MHC限制，即不仅特异性识别经抗原提呈细胞(APC)加工处理的抗原肽，而且须同时识别与抗原肽结合成复合物的MHC分子；②对自身抗原具有耐受性，一般不对自身MHC分子或与之结合的自身抗原分子产生应答，即所谓自身耐受现象。

参考文献

[1] 陈晔光,张传茂,陈.分子细胞生物学[M].北京:清华大学出版社,2006.427-438

[2] 高英茂,宋天宝.组织学与胚胎学[M].北京:人民卫生出版社,2005.172-175,472-474

[3] Bommhardt U,Cole MS,Tso JY,et a].Signals through CD8 or CD4 can induce commitment to the CD4 lineage in the thymus[J].Eur J Immunol,1997,27:1152-1163

[4] Hogquist KA,Tomlinson AJ,Kieper WC,et al.Identification of a naturally occurring ligand for thymic positive selection[J].Immunity,1997,6:389-399

[5] Ignatowicz L,Kappler J,Marrack P.The repertoire of T cells shaped by a single MHC/peptide ligand[J].Cell,1996,84:521-529

[6] Kishimoto H,Sprent J.Negative selection in the thymus includes semimature T cells[J].J Exp Med,1997,185:263-271

[7] Nehls M,Kyewski B,Messerle M,et al.Two genetically separable steps in the differentiation of thymic epithelium[J].Science,1996,272:886-889

[8] Shortman K,Wu L.Early T lymphocyte progenitors[J].Annu Rev Immunol,1996,14:29-47

[9] Zerrahn J,Held W,Raulet DH.The MHC reactivity of the T cell repertoire prior to positive and negative selection[J].Cell,1997,88:627-636

作者单位：675005 楚雄医药高等专科学校解剖学教研室