《醫(yī)學(xué)免疫學(xué)》 三、T細(xì)胞在胸腺內(nèi)的發(fā)育

在一個(gè)體內(nèi)能特異識(shí)別各種抗原的T細(xì)胞總數(shù)稱之為T細(xì)胞庫(kù)（T cell repertoire），成熟的T細(xì)胞庫(kù)具有二種基本特性。其一為T細(xì)胞識(shí)別抗原是MHC限制性的，即每一個(gè)體的T細(xì)胞只能識(shí)別與其自身MHC分子結(jié)合的異種抗原分子。另一特性為T細(xì)胞庫(kù)對(duì)自己抗原是耐受性的，即每一個(gè)體的T細(xì)胞不能單獨(dú)識(shí)別自己MHC分子或是與之結(jié)合的自己抗原分子，即所謂自身耐受現(xiàn)象。

如果不能維持自身耐受，將導(dǎo)致發(fā)生抗自己組織抗原的免疫應(yīng)答和自身免疫性疾病。所以了解成熟T細(xì)胞庫(kù)是如何發(fā)育形成的，不僅對(duì)了解T細(xì)胞特異性的產(chǎn)生是重要的，而且有助于揭示自身免疫病的致病機(jī)制。

胸腺是T細(xì)胞發(fā)育成熟的主要部位，故稱之為中樞免疫器官。胸腺微環(huán)境為T細(xì)胞發(fā)育分化創(chuàng)造了條件。對(duì)T細(xì)胞發(fā)育細(xì)胞發(fā)育分化的研究主要是在小鼠體內(nèi)進(jìn)行的，并由此推論至人類。

（一）胸腺微環(huán)境

胸腺微環(huán)境主要由胸腺基質(zhì)細(xì)胞（thymic stroma cell,TSC）細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix,ECM），和細(xì)胞因子等組成。當(dāng)T祖細(xì)胞（pro-T）自胚肝或骨髓進(jìn)入胸腺后，在胸腺微環(huán)境作用下，可誘導(dǎo)其發(fā)育分化。在其分化成熟過程中，可先后發(fā)生各種分化抗原的表達(dá)，各種細(xì)胞受體的表達(dá)，并通過正和負(fù)選擇過程，最終形成T細(xì)胞庫(kù)。最后成熟T細(xì)胞被遷移出胸腺，并定居于周圍淋巴器官，參于淋巴細(xì)胞再循環(huán)，可分布于全身組織等一系列復(fù)雜過程。

1．胸腺基質(zhì)細(xì)胞胸腺基質(zhì)細(xì)胞可包括起源于胸腺胚基內(nèi)胚層的上皮細(xì)胞和來(lái)源于骨髓的巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞（dendritic cell,DC）、纖維母細(xì)胞、網(wǎng)織細(xì)胞和肥大細(xì)胞等。在基質(zhì)細(xì)胞中以上皮細(xì)胞數(shù)量最多、分布最廣，可分為皮質(zhì)上皮細(xì)胞和髓質(zhì)上皮細(xì)胞。它們?cè)赥細(xì)胞分化不同階段都起重要作用，上皮細(xì)胞主要與正選擇過程相關(guān)，而巨噬細(xì)胞等則與負(fù)選擇過程相關(guān)。

2．細(xì)胞外基質(zhì) T細(xì)胞在胸腺內(nèi)的發(fā)育是由皮質(zhì)向髓質(zhì)移行的過程中完成的。在此過程發(fā)育中的T細(xì)胞即胸腺細(xì)胞需與胸腺基質(zhì)細(xì)胞直接相互接觸，或是通過細(xì)胞外基質(zhì)介導(dǎo)二種細(xì)胞間接觸，因此ECM在T細(xì)胞的分化發(fā)育中也起重要作用。現(xiàn)已確定的細(xì)胞外基質(zhì)有膠原蛋白（collegen）,網(wǎng)狀纖維、葡糖胺以及一些糖蛋白如纖維粘連素（fibronectin,FN）,層粘連蛋白(laminin,LN)等。

3．細(xì)胞因子胸腺細(xì)胞和胸腺基質(zhì)細(xì)胞都能分泌細(xì)胞因子，并都有一些細(xì)胞因子受體，可相互調(diào)節(jié)胸腺細(xì)胞與胸腺基質(zhì)細(xì)胞的分化發(fā)育和維持胸腺微環(huán)境的穩(wěn)定（表8-6）。

表8-6 胸腺細(xì)胞和上皮細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子及受體

細(xì)胞因子細(xì)胞因子受體胸腺細(xì)胞上皮細(xì)胞胸腺細(xì)胞上皮細(xì)胞IL-1++++IL-2+－++IL-3++－－IL-4+－++IL-6++++IL-7++++IL-8－+－－IFNγ+－++IFNα++++TGFα－－－+GM-CSF－+－－M-CSF－+－－G-CSF－+－－

（二）T細(xì)胞在胸腺內(nèi)的發(fā)育過程

通過對(duì)小鼠T細(xì)胞發(fā)育的研究表明，當(dāng)來(lái)自胚肝或骨髓的T祖細(xì)胞（pro-t）進(jìn)入胸腺后，可經(jīng)歷不同的發(fā)育階段，其TCRαβ、CD3以及協(xié)同受體CD4和CD8等分子的表達(dá)水平不同，是受高度調(diào)節(jié)的發(fā)育過程。

實(shí)驗(yàn)證明，小鼠T細(xì)胞在胸腺內(nèi)的分化發(fā)育可分為三個(gè)階段：即早期T發(fā)育為雙陰性細(xì)胞階段，其主要表型為CD4-和CD8-，故稱為雙陰性細(xì)胞（DN）。第二階段為不成熟胸腺細(xì)胞，即由DN細(xì)胞經(jīng)單陽(yáng)性細(xì)胞（CD4-、CD8+、）進(jìn)而分化為雙陽(yáng)性（CD4+、CD8+、）細(xì)胞（doublepositive,DP）。第三階段為由DP細(xì)胞經(jīng)正、負(fù)選擇過程，分化發(fā)育為具有免疫功能的成熟T細(xì)胞，只表達(dá)CD4+或CD8+，故稱為單陽(yáng)性細(xì)胞(single positive,SP),然后遷出胸腺，移居于周圍淋巴器官。

上述四群細(xì)胞都是不均一的群體，而且由一個(gè)分化階段發(fā)育為另一階段還有許多移行型細(xì)胞，因此對(duì)T細(xì)胞發(fā)育的了解尚有許多問題需待進(jìn)一步深入研究。

1．早期T細(xì)胞發(fā)育階段由胚或骨髓干細(xì)胞衍生的T細(xì)胞進(jìn)入胸腺后經(jīng)前T細(xì)胞（pre-T）發(fā)育為雙陰性細(xì)胞，這一過程可視為早期T細(xì)胞發(fā)育階段。

Pro-T細(xì)胞（表型為CD410、CD3-、CD8+、CD25-、C-kit+、Lin-、TCRαβ-）通過其表面粘附分子與胸腺毛細(xì)胞血管內(nèi)皮細(xì)胞上的配體分子結(jié)合，并在上皮細(xì)胞分泌的多種趨化因子作用下，穿過血胸屏障進(jìn)入胸腺。在皮質(zhì)區(qū)進(jìn)行增殖和分化，經(jīng)Pre-T（表型為CD3-、CD4-、CD8-、CD25-、C-kit10,其TCRβ及γ基因發(fā)生重排及轉(zhuǎn)錄）進(jìn)一步發(fā)育為DN細(xì)胞（其表型為CD3+、CD4-、CD8-、CD25-、TCRαβ-），但其TCRβ-βCD3可表達(dá)于細(xì)胞表面，與基質(zhì)細(xì)胞配基結(jié)合后，經(jīng)p56lek傳導(dǎo)信號(hào)，誘導(dǎo)CD4/CD8分子表達(dá)及TCRβ基因發(fā)生等位排斥。由此使T細(xì)胞發(fā)育進(jìn)入DP階段，并發(fā)生胸腺內(nèi)的選擇過程，最終發(fā)育為單陽(yáng)性（SP）的成熟T細(xì)胞庫(kù)。

2．胸腺選擇過程 主要發(fā)生于DP階段，此時(shí)TCRαβ基因重排、轉(zhuǎn)錄及表達(dá)，形成TCRαβ-CD3復(fù)合分子，并具有識(shí)別配基（自已MHC分子+自己抗原分子）的功能。DP細(xì)胞與不同胸腺基質(zhì)細(xì)胞（TSC）相互作用，可導(dǎo)致不同的結(jié)果。

胸腺細(xì)胞經(jīng)選擇作用后，能存活或被排除，基于它們TCRαβ的特異性，決定于TCR與MHC分子的結(jié)合和在胸腺內(nèi)表達(dá)的抗原分子。陽(yáng)性選擇過程可使能自己MHC分子限制性的T細(xì)胞克隆增殖，產(chǎn)生功能性成熟T細(xì)胞；而陰性選擇過程，可使對(duì)自己抗原反應(yīng)性T細(xì)胞克隆被排除或不應(yīng)答，形成自身免疫耐受（表8-7，圖8-3）。這是二個(gè)順序過程，提示陽(yáng)性選擇可能發(fā)生在陰性選擇之前。

圖8-3胸腺內(nèi)TCR特異選擇

1）陽(yáng)性選擇（positiveselection,PS）：主要發(fā)生在DP細(xì)胞與皮質(zhì)型上皮細(xì)胞之間的相互作用。凡TCR與自已MHc 分子有親和性的胸腺細(xì)胞可與之結(jié)合并導(dǎo)致克隆增殖，而無(wú)親和性的胸腺細(xì)胞將導(dǎo)致死亡。在此過程中大部分DP細(xì)胞死亡，只有小部分DP細(xì)胞存活并增殖。此過程可排除所有非已MHC限制性T細(xì)胞克隆，保存自己MHC限制性T細(xì)胞克隆和潛在的有害的自身反應(yīng)性T細(xì)胞克隆。此過程可使DP細(xì)胞分化為SP細(xì)胞。

2）陰性選擇（negativeselection,NS）：主要發(fā)生于DP細(xì)胞與胸腺內(nèi)巨噬細(xì)胞（MФ），樹突狀細(xì)胞（DC）或髓質(zhì)上皮細(xì)胞間的相互作用。胸腺細(xì)胞TCR與存在于上述細(xì)胞上自己抗原與自己MHC復(fù)合物有高親和性者結(jié)合，可導(dǎo)致自身反應(yīng)性T細(xì)胞克隆死亡并被排除，稱之為克隆排除（clonal deletion）或克隆存在但受抑制不能活化，稱之為克隆不應(yīng)答（clonal anergy）?，F(xiàn)已證明克隆排除與細(xì)胞程序性死亡（PCDD）相關(guān)，克隆不應(yīng)答與缺乏活化信號(hào)相關(guān)，稱這種耐受為中樞耐受。但不在胸腺表達(dá)的自己抗原，其自身的反應(yīng)性T細(xì)胞仍能發(fā)育成熟，并漏出周圍淋巴組織，可能由Ts細(xì)胞抑制其活性，導(dǎo)致周圍自身耐受，所以自身耐受的形成是由多種機(jī)制完成的。經(jīng)胸腺陰性選擇作用后，排除了自身反應(yīng)性T細(xì)胞克隆，只有識(shí)別非已抗原與自已MHC分子結(jié)合的T細(xì)胞克隆存活，并由DP細(xì)胞分化為具有功能的單陽(yáng)生（SP）細(xì)胞（CD4+或CD8+T細(xì)胞）。所以成熟T細(xì)胞庫(kù)表現(xiàn)為自己MHC限制性和自己耐受二種特征。

表8-7 胸腺內(nèi)陽(yáng)性/陰性選擇

胸腺外組織（胚肝，骨髓）T祖細(xì)胞（progenitor-T,Pro-T）胸腺皮質(zhì)↓ CD4-CD8-（DN） ↓ CD4+CD8+（DP） ↓ 陽(yáng)性選擇 獲得自己MHC限制性 CD4+ CD8+（SP） （自身反應(yīng)與非自身反應(yīng)性克隆）胸腺髓質(zhì)陰性選擇↓排除自反性克隆或不應(yīng)答（自己耐受） CD4+ CD8+ （MHCⅡ限制TH） （MHCⅠ限制性TC）周圍淋巴組織CD4+　CD8+ （TCRαβ）?。═CRαβ）