简述TH1细胞和CTL的免疫效应机制
【细胞免疫机制】
一、T细胞
MHC-I 限制的CD8+细胞毒性T细胞(CTL):为抗肿瘤免疫的主要效应细胞,其杀伤肿瘤细胞的机制:
①其抗原受体识别结合肿瘤细胞上的肿瘤抗原,通过溶细胞作用直接杀伤肿瘤细胞;②通过分泌多种细胞因子(如IFN-γ、TNF等),间接杀伤肿瘤细胞。
MHC-II 限制的CD4+辅助性T细胞(Th):其参与抗肿瘤免疫效应主要是通过其释放的细胞因子(如IFN-γ、IL-2等)激活NK细胞、巨噬细胞,并增强CD8+CTL的杀伤功能而实现,但也有一定的直接杀伤肿瘤的作用,其在很多情况下对 抗肿瘤细胞免疫应答的诱导及免疫记忆的维持是必不可少的。
γδ+T细胞与CTL相似,可直接杀伤肿瘤细胞,发挥抗肿瘤作用,但不受MHC限制,此类细胞还可分泌IL-2/4/5、GM-CSF和TNF-α等细胞因子,发挥抗肿瘤作用。此外,在IL-2的作用下,γδ+T细胞能够以肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)或淋巴因子激活杀伤细胞(LAK)的形式杀伤肿瘤细胞。
二、NK细胞
是一类在抗肿瘤免疫早期起重要作用的效应细胞,是机体抗肿瘤的第一道防线。NK细胞是细胞免疫中的非特异性成分,不依赖抗体或补体,无需预先致敏即可直接杀伤肿瘤细胞,可能的机制:
①释放细胞毒性因子或穿孔素介导溶细胞作用,其杀伤作用无肿瘤特异性、MHC限制性和免疫记忆性;②通过Fas/FasL途径诱导肿瘤细胞凋亡;③NK细胞表面的FcγR可与覆盖在肿瘤细胞表面抗体的Fc段结合,通过ADCC作用而杀伤肿瘤细胞;④il-2/12/15、IFN等可在体内外增强NK细胞的细胞毒作用,故T细胞免疫应答可增强NK细胞活性。
三、巨噬细胞
既可作为抗原提呈细胞(APC)启动免疫应答,也可作为潜在效应细胞溶解肿瘤细胞。其杀伤肿瘤细胞的机制如下:
①作为APC将肿瘤抗原提呈给T细胞,并通过分泌IL-2/12促进其激活,以诱导特异性抗肿瘤细胞免疫应答;②活化的巨噬细胞与肿瘤细胞结合后,通过释放溶酶体酶等直接杀伤肿瘤细胞(其强弱与进入肿瘤细胞内的酶的量有关);③巨噬细胞表面有FcR,可通过特异性抗体介导的ADCC效应杀伤肿瘤细胞;④活化的巨噬细胞可分泌TNF、NO等细胞毒性分子简介杀伤肿瘤细胞(TNF可能是介导巨噬细胞杀伤作用的主要成分)。
四、树突状细胞(DC)
可高度表达MHC-I/II、B7和ICAM-1等免疫相关分子,参与肿瘤抗原的提呈,在体内外均有激发针对肿瘤的初次和再次T细胞应答的功能;内皮细胞被TNF-α,IFN-γ等激活后具有细胞毒活性,也可杀伤某些肿瘤细胞。
【体液免疫机制】
一、提呈肿瘤抗原
B细胞以其BCR捕捉肿瘤细胞释放(或分泌、脱落)的可溶性抗原,加工处理后与MHC-II 类分子结合,诱导CD4+ T细胞对肿瘤的免疫应答。
二、分泌抗体介导肿瘤杀伤效应
①补体依赖的细胞毒作用(CDC):细胞毒性抗体IgM和某些IgG亚类(G1/G3)与肿瘤细胞结合后,在补体参与下溶解肿瘤细胞,但CDC仅可杀伤单个肿瘤细胞,对实体瘤无效。
②抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(ADCC):IgG抗体通过Fab段与肿瘤细胞结合后,又可通过Fc段与表达FcγR的多种效应细胞(如巨噬/NK/中性粒细胞)结合发挥ADCC效应,溶解肿瘤细胞。该类细胞介导型抗体比上述补体依赖型抗体产生快,肿瘤形成早期即可在血清出现。
③抗体的调理作用:吞噬细胞在有IgG类抗体存在时,通过其表面的FcγR,可显著增强对以结合抗体的肿瘤细胞的吞噬能力。
④抗体封闭肿瘤细胞表面的某些受体:例如转铁蛋白可促进某些肿瘤细胞生长,而其抗体可通过封闭肿瘤表面的转铁蛋白受体抑制肿瘤生长。
⑤抗体使肿瘤细胞的粘附特性改变或消失:抗体与肿瘤细胞结合后,使肿瘤细胞的粘附特性改变甚至消失,从而限制肿瘤细胞的生长及转移。
CTL细胞:细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic lymphocyte,CTL)是白细胞的亚部,为一种特异T细胞,专门分泌各种细胞因子参与免疫作用.对某些病毒、肿瘤细胞等抗原物质具有杀伤作用,与自然杀伤细胞构成机体抗病毒、抗肿瘤免...
细胞毒性T细胞(CTL)为主体介导的特异杀伤细胞,CTL的命名是根据体外与一定比例的特异性靶细胞孵育后杀伤一定百分率的靶细胞这一功能来确定的.因此,CTL不是一种特定的细胞,而是一个具有特异性杀伤活性的T细胞群体.在组成上,它包括CD8+T细胞和CD4+T细胞.。 CTL杀伤靶细胞的分子机制包括胞质颗粒依赖机制和FasL-Fas介导的凋亡机制: 1,胞质颗粒依赖机制 CTL可以通过外吐胞质颗粒,释放颗粒内含物,导致靶细胞的损伤.CTL胞内含许多颗粒,直径0.5~1m,主要有两种成分:颗粒核心核多囊泡结构.颗粒核心中包含穿孔素,颗粒酶和粘蛋白,而多囊泡结构则包含溶酶体酶和溶酶体的一些膜标志.穿孔素是胞质颗粒中参与靶细胞损伤过程的最主要蛋白,穿孔素似乎唯一地表达于CTL颗粒中.它可在靶细胞膜上聚合,形成穿膜孔道,以穿孔方式裂解靶细胞. 1)穿孔素的穿孔机制 穿孔素是一个含555个氨基酸的糖蛋白,分为两个重要的 功能区:补体同源区和C2区.穿孔素以单体存在,插入靶细胞膜中,发生聚合,产生多种不同聚合数目的多聚体. CTL通过可咯外吐方式释放出穿孔素,进入细胞间隙.穿孔素在Ca++存在下,引起构象变化,暴露其疏水基团,附着并插入脂质双层膜中,在靶细胞膜表面形成多个孔洞,最终引起靶细胞解体。 2)胞质颗粒内其它酶或分子依赖的非穿孔素机制 A 丝氨酸脂酶/颗粒酶;B 粘蛋白; TNF. 2,非胞质颗粒依赖机制—FasL/Fas机制 CTL对靶细胞的杀伤主要引起靶细胞的膜结构破裂以及核DNA的快速降解,但胞质颗粒依赖机制只能引起靶细胞的膜结构破裂,而不能导致靶细胞核DNA的降解,目前认为Fasl/Fas介导的细胞凋亡是CTL杀伤靶细胞的非胞质颗粒依赖机制. Fas/Apo-1即CD95分子,编码分子量45103单位 的跨膜蛋白,是TNF受体相关蛋白(TNFR)的一种.Fas蛋白由胞外区,跨膜区和胞内区组成,其中胞内区含一个与细胞凋亡相关的死亡区域.Fas主要以膜受体形式存在,广泛表达于外周活化T,B细胞,NK细胞,单核细胞,成纤维细胞等.FasL是分子量为30103单位 的TNF相关II型膜蛋白,也由细胞外区,跨膜区和胞内区组成,其胞外区与TNF家族成员高度同源.FasL除了在淋巴细胞表达外,还在其他一些细胞表达,包括巨噬细胞,树突细胞,中性粒细胞,神经元细胞和若干肿瘤细胞.因靶细胞上的Fas与CTL等具有杀伤功能的细胞上的FasL结合是诱导靶细胞产生凋亡的主要途径之一,因此Fas可称死亡分子,FasL则称死亡因子. FasL-Fas机制介导的杀伤过程可分为两个时期:激活启动期和FasL-Fas结合期.FasL-Fas机制的启动仍然必需CTL上的TCR对靶细胞MHC I-肽复合物的识别,同样需要CTL与靶细胞发生Mg++依赖的结合和粘连.激活期依赖于细胞外Ca++/Mg++环境的存在以及细胞内RNA合成与蛋白合成所需的酶与基质.TCR对靶细胞MHC I-肽复合体的识别与结合同时启动了CTL染色体DNA上FasL基因以及靶细胞染色体DNA上Fas基因的转录和翻译,随后,FasL表达在CTL细胞膜上,Fas表达于靶细胞膜上.在一些粘附分子的辅助下,二者有效地发生结合. Fas在配体的诱导下,形成三聚体,三聚体的形成导致一种级联反应衔接子——Fas相关的含死亡区域的蛋白(FADD/MORT1)的募集.而FADD含一个蛋白-蛋白作用区域,又称死亡效应区域,可使FADD与其他含死亡效应区域的蛋白(如FLICE/MACHI/Mch5—caspase-8/胱冬肽酶8,N端含2个独立的死亡效应区域)形成二聚体.Fas三聚体对FADD的募集又导致对caspase-8前体的募集,这样便形成了Fas信号传导复合物.caspase-8前体发生自催化剪切,释放有活性的蛋白酶亚基.一旦被激活,caspase-8可连续激活其他的下游caspase,并可降解其在胞内的底物.经过caspase的一系列反应,细胞最终走向细胞凋亡。
T细胞作为机体免疫系统中的中流砥柱,种类众多,跨越适应性免疫(αβT细胞)和天然免疫(γδT细胞)。而一般我们常说的在抗感染/肿瘤免疫中起主要作用的都是αβT细胞,因此后面如果没有特殊声明均是指这一类T细胞。
T细胞还可以进一步根据CD4和CD8分子的表达分为CD4+ T细胞和CD8+ T细胞,分别对人体 MHCⅡ 类分子所提呈的抗原和 MHCⅠ 类分子所提呈的抗原进行识别,这两种T细胞也因此在人体中承担着不同的角色。
T细胞这两种不同功能的分化方向是在中枢免疫器官--胸腺中就完成的,并且经过严密的调控机制维持机体内这两种T细胞的平衡。胸腺中新产生的双阳性(SP)T细胞如果识别MHCⅡ类分子就会朝着CD4 T细胞的方向分化,这个过程主要受转录因子ThPOK调控,而Runx3会调控识别MHCⅠ类分子的T细胞朝着CD8 T细胞方向分化,并且这两个转录因子的作用是相互拮抗的。
如果把人体看作是世上最精密的机器,那么机体给这两种T细胞不同的角色分配是有原因的。长期以来,CD8+ T细胞被认为是具有强大的直接杀伤作用(CTL)的细胞;而CD4+ T细胞一直被认为承担着辅助性作用,如Treg是一种具有很强抑制功能的免疫细胞,和很多自然规律一样,机体也需要一个平衡的免疫系统来维持健康的身体状况。任何一方打破平衡均会引起相应的疾病:免疫功能太强会引起各种自身免疫病,而免疫抑制会促使肿瘤生长。
虽然细胞毒活性通常存在于CD8+ T细胞中,但不断有许多细胞毒CD4+ T细胞的案例被不断发现。在1996年发表的一项研究中,作者发现在CD8+ T细胞耗尽后,短期体外混合淋巴细胞培养的CD4+ T细胞具有很强的抗原特异性的细胞毒活性。这种CD4+ CTL能够裂解Fas+和Fas-靶细胞,并且可以在缺乏Fas配体的小鼠中发育成熟,这些CD4+ CTL的细胞毒活性并不依赖于Fas-Fas配体相互作用。然而,以类似方式从穿孔素敲除小鼠中获得的CD4+细胞,对胞靶细胞裂解作用明显降低,这表明它们的细胞毒活性主要依赖于穿孔素的机制。Fas-Fas配体通路已被证明在维持外周耐受性方面很重要,但在抵御病毒和细菌病原体方面作用甚微。因此,利用穿孔素的CD4+ CTL群体的存在再次强调了这些细胞在抵御外来病原体的经典防御作用中可能的重要性,除了它们已经暗示的作为免疫反应调节剂的作用。
随着对CD4+ T细胞的研究不断深入,研究者发现 ThPOK 作为CD4+ T细胞谱系命运的主要调控因子,其可以通过对抗 Runx3 在胸腺细胞的发育中驱动Th细胞的命运。ThPOK继续抑制成熟MHC II类限制性CD4 +T细胞中runx3控制的细胞毒性程序。而CD4+ T细胞成熟后,ThPOK又可以通过抑制自身的locus来控制其自身的表达。抑制Thpok后,Thpok转录终止,Thpok表达缺失后可重新激活Runx3控制的CTL基因表达程序。
一项肠道黏膜的研究显示,大多数肠上皮内CD4+ T细胞表达低水平的ThPOK,而Runx3表达较高。这些CD4+ T细胞失去了向Th17亚群的分化和诱导结肠炎的潜能,从而避免了肠道中炎症反应的过度激活。因此,Runx3不仅干预了ThPOK表达并且抑制Th17方向的分化。此外,Runx3还诱导了编码T-bet的 Tbx21 mRNA的表达水平增加。这种转录因子与 Eomes 一起,控制CTL细胞的效应功能。特别是体外实验已证明,仅引入Eomes就足以将完全分化的Th细胞的逆转化为CD4+ CTL细胞。Eomes的异位表达导致Th辅助功能的关键分子-- CD154 (即CD40配体)表达水平降低,而引起穿孔素和 Fas配体 (FasL)的表达上调。
如上图所示,CD4+ CTL中常见的标志物还包括 CD57 和NK受体,如杀伤免疫球蛋白样受体 CD158j、KARAP/DAP12 (杀伤细胞活化受体相关蛋白)。此外,CD4+ CTL还可以表达凝集素受体 NKG2D (但没有NK/NKT特异性标记 CD16 、 CD56 和 CD161 ),以及脱颗粒标记 CD107a (LAMP-1)。主要表达在活化的CD8+ T细胞和NK/NKT细胞上的另一个典型的标志物:细胞毒性相关、MHC I类限制性的T细胞相关分子 CRTAM ,在一小部分CD4+ CTL细胞中也可观察到。在黏膜组织和炎症部位观察到CRTAM+CD4+ T细胞的特殊群体,可能代表CD4+ CTL的前体细胞。既然CD4+ CTL表达如此多的具有细胞杀伤作用的分子,然而它具有什么样的功能还有待进一步研究。
今年发表在 medRxiv 预印刊上的一项研究表明,COVID-19患者肺部中的CD4+ CTL细胞显著扩增。常规情况下,我们认为发挥主要病毒杀伤,清除病毒作用的是CD8 T细胞,而目前较多的研究表明在重症COVID-19患者中的支气管肺泡灌洗和血液中CD8+ T细胞已经消耗殆尽,但尚未在肺实质中系统地研究CD4+ T细胞。这项研究表明,肺中CD4 CTL数量随着疾病的严重程度和进展而增加,伴随着肺上皮细胞和内皮细胞HLA-DR广泛表达,上皮细胞凋亡增加和组织重塑。基于肺环境中再激活的定量证据,CD4+ CTL与CD8 T细胞一样可能发挥重要的病毒清除作用,并可能在严重COVID-19的患者中导致肺部炎症,并最终导致肺纤维化。
PD-1免疫治疗在较多的肿瘤类型中都取得较好的应答反应,但在膀胱癌中PD-1的疗效并不显著,而且目前缺少对介导膀胱癌排斥反应的特定T细胞亚群的研究。2020年发表在 Cell 上的一项研究,通过对7例患者的30,604个T细胞进行单细胞RNA和配对T细胞受体(TCR)测序分析,综合评估了来自人膀胱癌和非恶性组织中浸润的T细胞。作者发现,与非恶性组织相比,肿瘤中CD8+ T细胞的状态和结构差异并不明显。相比之下,CD4+ T细胞的单细胞分析呈现出多种肿瘤特异性的状态,包括具有多种不同状态的Treg。
令人惊喜的是,作者还发现了多种细胞毒性CD4+ T细胞在应答较好的膀胱癌患者中存在显著扩增。这些CD4+ T细胞能够以MHC Ⅱ类依赖的方式杀死自肿瘤细胞,其功能仍可被Treg抑制。此外,肿瘤中CD4+ CTL细胞的基因特征能够较好的预测244例接受抗PD-L1治疗的转移性膀胱癌患者的应答反应。
紧接着今年发表在 SCIENCE ADVANCES 的一项研究,同样发现在黑色素瘤患者中存在CD4+ CTL这群细胞,而且这群细胞可以通过特异性识别肿瘤抗原达到清除肿瘤的作用。研究者发现,虽然肿瘤浸润的CD4 T细胞的比例相对于CD8+ T细胞少,但是却在肿瘤免疫中发挥着重要的作用,特别是CD4+ CTL可以以MHC Ⅱ类依赖的方式特异性识别肿瘤细胞来行驶直接杀伤作用。此外,这个过程不同于CD8+ CTL的调控机制,CD4+ CTL拥有自己特异的信号通路,其中 SLAMF7 基因可作为调节CD4+ CTL浸润的重要功能分子。
CD4+ CTL的研究目前正在如火如荼的进行中,通过深入揭示这类细胞的功能将有利于我们将这类细胞运用于抵抗各种疾病中,特别是肿瘤治疗。相对于CD+ 8T细胞,CD4+ CTL可以更精准的识别肿瘤抗原,而且具有较强的抵制抑制性免疫细胞的潜能,利用好这类细胞的特点将会为肿瘤患者的临床治疗提供新的治疗方案。
细胞毒T淋细胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL),即在细胞内能够通过释放穿孔素、颗粒酶直接杀伤靶细胞的一类细胞亚群。
如果你当一般性知识了解(本科及以下)的话你可以认为就是CD8+T细胞。
如果你当作科学知识了解的话,这是一类以细胞功能作为标志分类的细胞亚群。其中主要是CD8+T细胞。
细胞毒性T淋巴细胞(CTL),是白细胞的亚部,为一种特异T细胞,专门分泌各种细胞因子参与免疫作用。对某些病毒、肿瘤细胞等抗原物质具有杀伤作用,与自然杀伤细胞构成机体抗病毒、抗肿瘤免疫的重要防线。
关键词:免疫中ctl是什么细胞