第 十 二 章 T细胞介导的 细胞免疫应答,T淋巴细胞介导的免疫应答也称为细胞免疫应答 细胞免疫应答是从初始T细胞接受抗原刺激到分化成效应T细胞并将抗原清除的过程 细胞免疫应答可分为三个阶段： 1、T细胞特异性识别抗原阶段； 2、T细胞活化、增殖和分化阶段； 3、效应性T细胞的产生及效应阶段初始T细胞随血循环达外周淋巴器官，并不断在体内循环，以便随时识别进入机体的抗原初始T细胞识别抗原肽后，活化、增殖并分化为效应T细胞，进而清除抗原及实现对免疫应答的调节，在免疫应答过程中，部分活化T细胞分化为记忆T细胞（memory T cell）第一节 T细胞对抗原的识别,初始T细胞膜表面TCR与APC表面的抗原肽-MHC分子复合物特异性结合的过程称为抗原识别，这是T细胞特异活化的第一步 TCR在特异性识别APC所提呈的抗原肽的过程中，必须同时识别与抗原肽形成复合物的MHC分子，这种特性称为MHC限制性 MHC限制性决定了任何T细胞仅识别由同一个体APC表面的MHC分子提呈的抗原肽8,一、APC向T细胞提呈抗原的过程,APC(尤其是DC)捕获外来抗原； B7和MHC-Ⅱ类分子表达上调，迁移至引流淋巴结； 将抗原呈递给特异性T细胞。
9,,,,,,病原微生物,病原微生物复制,,,,,,,,上皮细胞层,巨噬细胞,树突状细胞,NK细胞,1、DC捕获外来抗原,10,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,巨噬细胞,引流 淋巴管,毛细血管,,,,,,,,,,,,细胞因子,,树突细胞,2、DC向引流淋巴结迁移,11,,3、树突状细胞的迁移和功能成熟,,,,12,4、向T细胞呈递抗原，活化T细胞,,,,,一、APC向T细胞提呈抗原的过程,外源性抗原可在局部或局部引流至淋巴组织，首先被APC摄取、加工和处理，以抗原肽- MHCⅡ类分子复合物的形式表达于APC表面，再将抗原有效地提呈给CD4+Th细胞识别 Th细胞通过细胞因子的产生与分泌，发挥不同的功能，从而调节细胞免疫应答和体液免疫应答内源性抗原如病毒感染细胞合成的病毒蛋白和肿瘤细胞合成的肿瘤抗原主要被宿主的APC加工处理及提呈，以抗原肽-MHCⅠ类分子复合物的形式表达于细胞表面，供特异性CD8＋T细胞识别 CD8＋T细胞活化、增殖和分化为效应细胞后，可针对病毒感染细胞和肿瘤细胞等发挥细胞毒性T细胞（CTL）的功能二、APC与T细胞的相互作用,1、T细胞与APC的非特异性结合 初始T细胞通过其表面的黏附分子（CD2等）与APC表面相应配体（CD58等）结合，可促进和增强T细胞表面TCR特异性识别和结合抗原肽的能力。
2、T细胞与APC的特异性结合 在上述分子介导的短暂结合后，TCR若识别pMHC， T与APC特异结合，CD3向胞内传递特异性抗原刺激信号， LFA-1构象改变，与ICAM-1的亲和力增强，稳定、延长T与APC间的作用，激活T细胞18,TCR的CDR1和CDR2接触MHC-Ⅱ类分子的α螺旋，CDR3接触抗原肽； CD4与MHC-Ⅱ类分子的β2结构域结合TCR识别pMHC,增殖的子代T细胞仍可与APC黏附，直至分化为效应细胞 T细胞表面CD4和CD8分子是TCR识别抗原的辅助受体，在T细胞与APC的特异性结合中，CD4和CD8可分别识别和结合APC或靶细胞表面的MHCⅡ类分子和MHCⅠ类分子，增强TCR与抗原肽-MHC复合物结合的亲合力T细胞和APC表面表达多种协同刺激分子，有助于维持和增强T细胞与APC的直接接触，并为T细胞激活进一步活化提供协同刺激信号免疫突触 （immunological synapse，IS）,介导T细胞与APC之间相互作用的特殊结构，包括TCR-pMHC的特异结合及一系列粘附分子的相互作用，导致T细胞的活化和增殖 即在细胞表面独特的区域上，聚集着一组TCR，其周围是一圈粘附分子。
21,APC通过免疫突触与T细胞相互作用,一系列免疫分子参与和调节免疫突触的形成及信号转导免疫突触形成第一阶段：接触面的形成，CD4/CD8分子在该阶段可稳定T细胞与APC的接触，为TCR-pMHC结合提供条件ⅰ免疫分子的相互连接,第二阶段即TCR-pMHC的移动:发生在第一阶段的约5分钟后， TCR-pMHC复合物向接触面的中央移动，与此同时，LFA-1-ICAM-1 向周围移动ⅱ多肽-MHC复合体的移动,第三阶段是免疫突触的形成：位于中央的TCR-pMHC复合物不再移动，在其周围 形成由LFA-1和ICAM-1等分子相互结合所形成的环状结构，这种成熟的免疫突触 可持续1h以上ⅲ免疫突触的形成,第二节 T细胞的活化、增殖和分化,一、T细胞活化涉及的分子,1、T细胞活化的第一信号 APC将抗原肽-MHC复合物提呈给T细胞，TCR特异性识别结合在MHC分子槽中的抗原肽，启动抗原识别信号（即第一信号），导致CD3和辅助受体（CD4或CD8）分子的胞质段尾部聚集，激活与胞质段尾部相连的酪氨酸激酶，使CD3分子胞质区ITAM中的酪氨酸发生磷酸化，启动激酶活化的级联反应，最终通过激活转录因子，进入核内，结合于靶基因启动子区，引起细胞增殖及分化相关基因的转录激活，发挥相应功能。
2、T细胞活化的第二信号 T细胞与APC细胞表面多对协同刺激分子相互作用产生T细胞活化的第二信号 其中如CD28与B7是重要的正性共刺激分子，其主要作用是促进IL-2基因转录和稳定IL-2mRNA，从而有效促进IL-2的合成 如T细胞缺乏共刺激信号，抗原识别介导的第一信号非但不能有效激活特异性T细胞，反而导致T细胞无能36,Anergy T cell: 活性封闭或免疫失能T 细胞，TCR与MHC-抗原肽结合，在无共刺激信号存在时，丧失了抗原应答和IL-2产生能力的T细胞Anergy T cell,3、细胞因子促进T细胞充分活化 除上述双信号外，T细胞的充分活化还有赖于多种细胞因子的参与 活化的APC和T细胞可分泌IL和IFN-γ等多种细胞因子，它们在T细胞激活中发挥重要作用静止T细胞,活化T细胞,T细胞增殖、分化,T细胞活化中IL-2的作用,,Th细胞活化的“三信号模型”,T细胞的活化,IL-1、IL-2、IL-6、IL-12 等,双信号活化,第一信号：双识别,抗原肽 MHC,CD4 / CD8,第二信号：协同剌激,B7(CD80/86),CD28,增强信号：细胞因子,,小结,二、T细胞活化的信号转导途径,T细胞抗原受体是αβ链或γδ链组成，它们的胞膜外区可识别特异性抗原肽-MHC复合物，但TCR的胞质区较短，要借助于CD3分子及CD4/CD8分子和CD28等分子的辅助，才能将抗原刺激的信号传递至细胞内部，使转录因子活化，转位到核内，活化相关基因。
这一过程称为T细胞活化的信号转导TCR结合抗原肽,TCR的位置和构象改变,受体交联,,PTK激活,T细胞活化信号的转导,,ITAM磷酸化,ZAP-70活化,转录因子活化,靶基因的转录,,,,,,,,TCR活化信号胞内转导的主要途径,1、磷酸脂酶C-γ（PLC- γ）活化途径 TCR介导的活化信号传向胞内时，首先使CD3分子多条链的胞质区ITAM中的酪氨酸被蛋白酪氨酸激酶（PTK）催化而发生磷酸化，其中ζ链ITAM磷酸化后，可结合胞内带有SH2结构域的ZAP-70分子CD4分子藕联的P56Lck使ZAP-70发生磷酸化而活化活化的ZAP-70使接头蛋白磷酸化，它们与含有SH2结构域的PLC- γ结合，并使之活化 当PLC- γ分子内的酪氨酸被磷酸化而活化后，就可裂解细胞膜上的磷酯酰肌醇二磷酸，产生三磷酸肌醇（IP3）和甘油二酯（DAG），进而开通两个信号转导通路IP3开放胞膜离子通道，使Ca2＋流入胞内， 并开放胞内Ca2＋储备，释放Ca2＋，使胞质Ca2＋浓度升高，活化胞质内钙调磷酸酶，使转录因子去磷酸化，并迅速由胞质转位到核内，活化相应的靶基因 DAG在胞膜内面结合并活化蛋白激酶C（PKC），活化PKC使抑制性亚基磷酸化并与转录因子解离，游离的转录因子随即转位至核内，活化相应的靶基因。
2、MAP激酶活化途径 ZAP-70活化后介导的Ras活化丝裂原激活的蛋白激酶（MAPK）级联反应激活的ZAP-70使接头蛋白发生磷酸化，再激活生长结合蛋白-2和鸟苷酸交换因子，在鸟嘌呤核苷酸交换因子的作用下，无活性的Ras-二磷酸鸟苷结合物转变为有活性的Ras- 三磷酸鸟苷结合物激活的Ras再与丝氨酸/苏氨酸激酶Raf结合，再由Raf经级联反应激活MAP激酶，进入细胞核，使底物发生磷酸化作用 CD28/B7分子的第二活化信号活化经MAPK及IP3-激酶途径，引起一系列级联反应，活化转录因子进入核内，结合于靶基因调控区APC,MHC II 类分子,CD4,TCR,CD3,Lck,ZAP-70,T cell,ITAM,Fyn,T细胞活化相关分子及其布局,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,APC,MHC II 类分子,CD4,TCR,CD3,Lck,ZAP-70,T cell,ITAM,Fyn,TCR活化信号胞内转导的主要途径,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,APC,MHC II 类分子,CD4,TCR,CD3,Lck,ZAP-70,T cell,ITAM,Fyn,,,TCR及其辅助受体启动T细胞活化信号,,TCR+CD3,CD4/CD8,CD45,ZAP-70,Fyn,Lck,Fyn和Lck使CD3和ζ链上的ITAMs的酪氨酸残基磷酸化，继而使含SH2功能区的ZAP-70结合其上,受体交联活化PTK（在T细胞中主要是Fyn和Lck 活化）,蛋白酪氨酸磷酸酶增强Fyn和Lck的活化,Lck活化ZAP-70进而活化PLC-γ和生长因子受体结合蛋白（GRB-2）,,,,,,,,,,,,,,,,,细胞膜,,,,,细 胞 浆,PLC-γ分解磷脂肌醇二磷酸 （PIP2）产生甘油二酯（DAG）和三磷酸肌醇（IP3）,M-SOS活化,IP3增加胞内Ca 2+浓度活化磷酸酶和钙调磷酸酶 （Calcineurin）,Ras-GDP Ras-GTP (失活状态) (激活状态),钙调磷酸酶活化转录因子NFAT（nuclear factor of activated T cells）,MAP激酶活化,转录因子(NF-κB、NFAT和AP-1)结合到基因的启动子部位，促使基因转录,DAG和Ca2+活化PKC,PKC活化转录因子NF-κB,,,,,细 胞 浆,,,,,,,,,,,,,Raf蛋白活化,,三、T细胞活化信号涉及的靶基因,T细胞活化信号通过磷脂酰肌醇代谢途径和Ras-MAP激酶途径，产生激酶磷酸化的级联反应，使T细胞内的转录因子转入细胞核内，与T细胞效应分子编码基因调控区部位结合，增强启动子的活性，促使某些基因转录。
所有信号转导最终将作用于相应的转录因子，并通过转录因子调控涉及细胞增殖及分化的细胞基因T细胞活化信号,,,,,,磷脂酰肌醇代谢途径,Ras-MAP激酶途径,激酶磷酸化的级联反应,转录因子进入细胞核内,与T细胞效应分子编码基因调控区部位结合,增强启动子的活性,调控涉及细胞增殖及分化的细胞基因,编码T细胞效应分子基因包括细胞因子基因、细胞因子受体基因、粘附分子基因和MHC等； 细胞因子基因的转录活化，使细胞分泌大量细胞因子，这些细胞因子结合于T细胞上相应受体，进一步活化与细胞增殖和分化相关的基因，细胞发生有丝分裂，使细胞克隆扩增，并向效应细胞分化因T细胞活化信号转导级联反应的复杂性，构成T细胞应答的多样性 在不同细胞因子的作用下，活化的T细胞分化成具有不同功能的效应细胞，部分细胞分化成记忆细胞转录因子活化及基因表达,转录因子活化 NF-AT NF-κB AP-1 基因表达,四、抗原特异性T细胞克隆性扩增和分化,被活化的T细胞迅速进入细胞周期，通过有丝分裂而发生克隆扩增，并进一步分化成为效应细胞，然后离开淋巴器官随血液循环到达特异性抗原聚集部位 多种细胞因子参与T细胞增殖和分化过程，其中最重要的是IL-2。