摘要: T细胞是起源于骨髓,成熟于胸腺的一类淋巴细胞。根据功能差异可将T细胞分为辅助性T细胞(Th 细胞)、抑制性T细胞(Ts细胞)和细胞毒性T细胞(Tc 细胞)三大类型。
T细胞产生的免疫应答主要体现在细胞免疫和由淋巴因子辅助活化B细胞形成浆细胞的体液免疫2个方面。通过对T细胞相关知识的诠释,帮助师生突破教与学的重难点。
关键词:高中生物学,T淋巴细胞,免疫
在人教版 (选修)及新课标版(必修3)中都涉及到人体免疫调节相关知识。人体免疫调节的特异性免疫中,T细胞有着举足轻重的地位;但限于中学生对知识的理解能力,没有着重讲解T细胞自身所涉及的具体知识。这给师生在教与学中带来了诸多问题,如T细胞是如何发生及分类的?为何细胞免疫为体液免疫的基础?T细胞在体液免疫中起什么作用?等等。所以有必要对T细胞相关知识进行全面的诠释,以利于师生的教与学。
1 T细胞概念、来源及分布
T细胞是指一群功能不同的异质性淋巴细胞,由于它在胸腺(thymus)微环境内分化成熟而得名。事实上,T细胞是一类起源于骨髓,成熟于胸腺的多功能淋巴细胞。早期胚胎发育时的胚胎干细胞在胎儿肝和脾内分裂与分化,此时淋巴细胞仍无表面标志,进入骨髓后转化为前T细胞,之后前T细胞经血液进入胸腺。
当前T细胞进入胸腺后主要在胸腺皮质进行分裂、分化,且在皮质内有规律地排列。靠近被膜和胸腺隔的为较原始的大淋巴细胞,中层为淋巴细胞,深层为小淋巴细胞(成熟后的T淋巴细胞)。
由此可知,胸腺皮质中T细胞成熟过程是从浅层向深层发展的,在此过程中胸腺内的巨噬细胞能分泌白细胞介素Ⅰ来促进前T细胞增殖分化,而胸腺分泌的胸腺素可进一步促进前T细胞最终分化成成熟的T淋巴细胞。所以,我们认为胸腺分泌的胸腺素与T细胞成熟有直接关系。T细胞成熟后由胸腺输送到周围免疫器官和淋巴组织中,而且主要在此聚集分布。T淋巴细胞是淋巴细胞中数量最多、功能最复杂的一类细胞。
2 T细胞分类及功能
一般将T细胞分为3个亚群:①辅助性T细胞(Th 细胞),占T细胞总数的65%左右。Th细胞的主要功能是能识别抗原、分泌多种淋巴因子。淋巴因子既能辅助B细胞活化为浆细胞,产生抗体增强体液免疫应答,又能辅助T细胞产生细胞免疫应答,从多方面引起和增强免疫能力。②抑制性T细胞(Ts细胞),占T细胞总数的10%左右,数量较少。Ts细胞常在免疫应答后期增多。它能识别可溶性抗原,分泌抑制因子,减弱或抑制免疫应答。
所以,当Ts细胞功能过低或过强时,就会有大量自身抗体形成。也有人认为,Ts细胞功能过低是诱发一些自身免疫病(如系统性红斑狼疮)的重要原因之一。③细胞毒性T细胞(Tc 细胞),占T细胞总数的20%~30%。在抗原刺激下,Tc 细胞首先转化为淋巴母细胞,再增殖分化,产生大量效应Tc细胞和记忆Tc细胞。其中效应Tc细胞与靶细胞结合,激活靶细胞中的溶酶体酶,从而释放穿孔蛋白,使靶细胞的膜通透性增强,吸水、裂解而死亡;记忆Tc可以针对相同抗原的再次侵入而进行快速、高效的应答。
所以说,Tc细胞是细胞免疫的主要细胞,特别是抗病毒感染及抗肿瘤的主要效应细胞。在器官移植中,由于不同人的HLA(人类白细胞抗原)差异,会产生排斥作用。此时人体对异体器官细胞进行攻击的主要淋巴细胞,也是由Tc细胞增殖分化产生的效应Tc细胞。总体来说,由T细胞产生的'免疫应答主要在2个方面来扩大和增强免疫效应:1)细胞免疫,2)由淋巴因子辅助活化B细胞形成浆细胞的体液免疫。
3 T细胞与艾滋病。
艾滋病是由人类免疫缺陷病毒(HIV)引起的获得性免疫缺陷综合症(AIDS)。HIV是一种由2条单链RNA作为遗传物质的病毒,当HIV进入机体后,主要感染T辅助淋巴细胞(Th 细胞),最终能够使①Th细胞数量的减少,②Th细胞功能受损,③异常的免疫激活。
HIV在Th细胞内的复制是一个细胞死亡过程。实验观察发现,感染HIV的Th细胞的死亡发生在有丝分裂原刺激后的7~10d;随着HIV的迅速增殖,受感染的Th细胞大量死亡。同时,受HIV感染的Th细胞的表面具有HIV侵入细胞后遗留的病毒被膜蛋白。这种被膜蛋白可以和未受HIV感染的Th细胞的表面CD4受体相融合,形成巨型多核合胞体,接着被感染Th细胞也被杀死,从而加速了Th细胞数量的下降。具体过程如下图:
HIV感染损伤Th细胞的机制
受HIV感染者的Th细胞减少必然会引起Tc细胞的功能异常,因为没有Th细胞的辅助,Tc细胞往往不能对外来抗原进行识别,更谈不上对异体器官细胞进行攻击的效应了。这最终会使机体丧失免疫机能,随及各种病原体接踵而来。这就是临床上出现的多发性感染和肿瘤发生的重要原因之一。
综上所述可知T细胞可分为Th 细胞、Ts细胞和Tc 细胞三大类型。Th 细胞具有辅助B细胞识别抗原和产生淋巴因子来活化B细胞的作用,Ts细胞功能异常是造成自身免疫病原因之一,Tc 细胞主要通过增殖、分化产生效应Tc 细胞来执行细胞免疫功能。以上归纳希望对教师更好地把握教学内容和知识点整合方法有一定的借鉴作用,对学生有效掌握教材中的相关内容有所帮助。
(1)大量出汗会导致细胞外液渗透压升高,这时位于下丘脑中的渗透压感受器感知会促进垂体释放抗利尿激素减少尿液.另一方面通过主动饮水后由图可知信息反馈到下丘脑属于体内的反馈调节机制,使尿量恢复正常.整个过程既有神经调节又有体液调节,所以是神经调节和体液调节共同的结果.(2)此图中通过①过程将抗原消灭属于非特异性免疫中的第二道防线,通过②⑥(首次入侵)或②④⑥(再次入侵)过程属于特异性免疫中的细胞免疫途径,甲是效应T细胞;通过③⑦(首次入侵)或③⑤⑦(再次入侵)过程属于特异性免疫中的体液免疫,乙是浆细胞,因此可见吞噬细胞既能参与非特异性免疫,又能参与特异性免疫.
(3)①在细胞免疫过程中,T细胞受抗原刺激迅速增殖分化形成记忆细胞和效应T细胞,同时T细胞还能分泌淋巴因子,增强免疫细胞的功能;红细胞和淋巴细胞都起源于骨髓中的造血干细胞.
②哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器,因此病毒在成熟的红细胞中不能繁殖.
③HIV是RNA病毒,其遗传物质是RNA;噬菌体是DNA病毒,其遗传物质是DNA.
故答案为:
(1)升高 下丘脑 抗利尿激素 负反馈(反馈) 神经调节和体液调节
(2)吞噬细胞 ②⑥
(3)①分泌淋巴因子、分化为效应T细胞和记忆细胞 (骨髓)造血干
②成熟的红细胞没有细胞核及核糖体等细胞器
③HIV的遗传物质为RNA,T2噬菌体的遗传物质是DNA.
辅助性T 细胞17(T helper cell 17, Th17)是一种新发现的能够分泌白介素17(interleukin 17, IL-17)的T 细胞亚群,在自身免疫性疾病和机体防御反应中具有重要的意义。β 转化生长因子 (transforming growth factor b, TGF-β)、IL-6、IL-23 和IL-21 在Th17 细胞的分化形成过程中起着积极的促进作用,而γ 干扰素 (interferon γ, IFN-γ)、IL-4、细胞因子信号传送阻抑蛋白3(suppressor of cytokine signaling 3, Socs3)和IL-2则抑制它的分化。
Treg具有免疫抑制功能,参与多种免疫性疾病的发生和发展过程。根据其免疫抑制机制不同分为CD4+CD25+Tr细胞、Tr1、Th3等
CD4+CD25+Tr细胞通过活化T细胞的CTLA-4,抑制活化的T细胞的免疫功能
Tr1分泌IL-10抑制T细胞的增殖分化
Th3分泌TGF-β抑制效应细胞增殖和分化,同时抑制细胞因子的产生以降低其免疫功能。
间充质干细胞具有以下特性:
1)具有强大的增殖能力和多向分化潜能,在适宜的体内或体外环境下不仅可分化为造血细胞,还具有分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞、基质细胞等多种细胞的能力。
2)具有免疫调节功能,通过细胞间的相互作用及产生细胞因子抑制T细胞的增殖及其免疫反应 ,从而发挥免疫重建的功能。
3)具有来源方便,易于分离、培养、扩增和纯化,多次传代扩增后仍具有干细胞特性,不存在免疫排斥的特性。
正是由于间充质干细胞所具备的这些免疫学特性,使其在自身免疫性疾病以及各种替代治疗等方面具有广阔的临床应用前景。通过自体移植可以重建组织器官的结构和功能,并且可避免免疫排斥反应。
当受精卵分裂发育成囊胚时,内层细胞团(Inner Cell Mass)的细胞即为胚胎干细胞。胚胎干细胞具有全能性,可以自我更新并具有分化为体内所有组织的能力。
若在显微镜下观察,存活5-7天的胚胎由大约140个细胞所组成,看上去就像黏稠的浆果或花粉粒。它们通体毛绒绒,相互依赖着星空心的圆球状,这被称做胚泡。其外层组织即滋养层,由一层扁平的细胞组成,会发展成胎盘。胚泡中心的腔称“囊胚腔”,腔内一侧的细胞群即“内细胞团”,胚胎干细胞便是由此分离培养建系的。这时的内层细胞尚未决定今后生长发育的走向,但它们均具有“全能性”,亦即可演变为200多种构成从心脏、肝脏、肾到皮肤、神经元等人体中任何一种器官组织的组成细胞。内层细胞团在形成人的内、中、外三个胚层时开始分化,每个胚层特分别分化形成人体的各种组织器官。如外胚层将分化为皮肤、眼睛和神经系统等,中胚层将形成骨骼、血液和肌肉等组织,内胚层将分化为肝、肺和肠等。由于内细胞群可以发育成完整的个体,因而这些细胞被认为具有发育全能性。
胎盘和脐带原本在胎儿出生后,就是作为废物扔掉的,脐血采集是在胎盘、脐带与母体和胎儿完全分离以后进行的,因此对母亲和孩子没有任何不良影响,属于“废物利用,变废为宝”。脐带血里头含有大量的干细胞;而干细胞其实是人体的主要细胞,人的身体可以说是由干细胞所组成。
平成时代的怪物松坂大辅,终于为他的职业棒球生涯拉上了帷幕。 这本追溯其职业生涯的《松坂大辅:完整保存版》刚刚上市。
在他职业生涯的后半段,他因反复手术和受伤,但仍继续投球,"直到他成为一个残废"。 因为经历了如此多的伤害,松坂说他现在对运动员的伤害和治疗很感兴趣。
裙本:前一阵子我在《数字》杂志上读到关于松坂的专题报道,我很惊讶地看到,他只要看一下其他球员的状态就能知道他们哪里受伤了。...... 你是怎么知道的呢?
松坂:我几乎总是能看出来。 特别是对投手而言。 无论他是否意识到,我都能看到他是否捂着肘部,或者他的肩膀是否受伤了。 但我认为,球员感到身体不适是正常的,即使它没有变成疼痛。 进入职业棒球的球员已经投掷了很多。
裙本:我想改变他们的心态。 如果你一感觉到不适就立即治疗,你可以避免严重的伤害。
松坂:这只是一个你如何判断不舒服的问题。 就我而言,有很多次我都在想,"什么? 以我的肘部为例,即使我感觉到张力退得有点慢,我也认为这可能是因为我的身体状况或因为我使用了很多快球,所以我没有想到要去检查。
我甚至和我的教练谈过这个问题。 但他说,"我们的赛季只剩下大约两个月了,所以我们要坚持下去"(笑)。 如今,如果球员抱怨身体不适,你可以建议立即进行检查,但问题是球员是否会谈论它。
裙本:如果球员对干细胞疗法有充分的了解,你认为他们的意识会改变吗?
松坂:我认为会有变化。 例如,如果你在淡季对它们进行治疗,你可以让它们在明年的训练营中及时恢复。
裙本: 同样,再生医学和手术的最大区别是康复期的长度。 康复期越长,你的表现就越差,需要更长时间才能回到球场上。 在再生医学的情况下,如果我们能早期治疗损伤,只需注射一次就能控制疼痛,球员在短暂的休息后就能恢复工作。 我认为这对球员有好处,对球队也有好处。 如果他们不得不忍受痛苦,进行外科手术,他们将缺席一年左右的时间,所以我希望在早期阶段照顾好伤病的想法能在整个体育界传播。
一代人认为隐藏伤害是 "酷 "的。
松坂:那是理想,但现实是,不仅在职业棒球中,而且在其他运动中,球员处于一种环境中,即使是最轻微的疼痛或不适也很难谈及。 我认为给他们建议可能更好。
裙本: 是的。 球员们需要改变他们的心态,但我认为最好的事情是让球队改变。 从球员的角度来看,如果他们认为自己会被从常规阵容中剔除,他们可能会坚持到最后一分钟。
松坂:一代人中的大多数经理人都是忍受痛苦的人,他们认为隐藏伤病并通过它们来工作是很酷的,所以我认为他们对伤病并不敏感(笑)。 我也是这样的。
但我认为有很多球员想知道他们会持续多久,这种痛苦会持续多久。 带着这种焦虑玩耍是相当有压力的,而且很难集中注意力。 那么,作为一个理所当然的问题,性能会受到影响。
其中80%到90%的人都出现了某种故障。"
裙本:没有任何伤病就退役的职业球员与遭受伤病的球员的比例是多少?
松阪:我的感觉是,其中80%到90%的人都有某种问题。 隐藏痛苦有一种美感,我想几乎每个人在某些时候都是痛苦的。在崩溃发生之前,身体里总是有一些迹象。 我认为,一旦你觉得自己有问题,就去做检查,这是一个好主意。
裙本: 不舒服一定有原因,所以找出原因非常重要,如果可以用再生医学来治疗,那么就可以恢复更好的状态了。
松阪呼吁:"请把钱花在身体保养上"
松阪:我认为从现在开始,这种准备是必要的。 我希望每个人都能这样做。 因为受伤而退出真的很遗憾,所以我想减少这种球员的数量。
在我退休的那天,我对大家说:"你们必须支付培训和维护费用。 我在退休那天告诉大家要把钱花在训练和身体保养上。 归根结底,这是为你自己好。 现在可能要花钱,但如果你不这样做,以后会花更多的钱。
通过再生疗法,你可以在淡季治疗不适或疼痛的部位。 我希望这个循环能在球员的思维中扎根。
这不是第一位接受干细胞再生治疗的运动员,实际上干细胞疗法已经拯救了无数运动员的职业生涯。
拳击传奇人物迈克·泰森(Mike Tyson)在退休15年后重返拳击场。这位53岁的老人接受了干细胞疗法。
泰森在15年漫长的岁月后退役的决定引起了铁杆拳击迷的兴奋。尽管Iron Mike仅会参加一场慈善展览比赛,但这并不意味着Tyson在拳击场内的归来不会吸引很多人。泰森已经开始了激烈的训练方案,以便及时恢复体形以备拳击比赛之用。在最近与NBA传奇人物沙奎尔·奥尼尔(Shaquille O'Neal)进行的 Live会议中,泰森透露自己正重新成为一名拳击手,而干细胞疗法有助于他的回归。
迈克·泰森干细胞疗法透露
在Instagram现场直播中说:“你知道我做了什么吗?我接受过干细胞研究疗法。科学家可以做的事情真是荒唐。” 尽管迈克·泰森(Mike Tyson)并未详细说明使用干细胞疗法究竟能治疗哪种疾病,但这位前WBA重量级冠军却很高兴能够再次训练。
迈克·泰森拳击归来:迈克·泰森训练
几天后,Iron Mike与Rafael Cordeiro分享了他的培训课程的简短片段。泰森看起来身体状况很好,戴着拳击手套看上去很舒服。迈克·泰森(Mike Tyson)的拳击比赛预计将在今年晚些时候举行。迈克·泰森(Mike Tyson)在1986年成为有史以来最年轻的重量级冠军,他在58次职业比赛中保持50-6的赔率(双输)。
2020年12月1日讯 凯尔特人官方更新了沃克等人的伤情,肯巴-沃克在10月初与多位专家进行了磋商之后,接受了左膝干细胞注射,并且接受了为期12周的强化训练,为即将到来的赛季做准备。沃克预计在12月初返回赛场,关于他何时能够上场比赛的时间将进一步在1月的第一周公布。
2019年8月24日,美国男篮正式公布了征战2019年篮球世界杯的12人大名单,肯巴·沃克随美国国家队征战,并担任球队队长。
干细胞疗法——无数运动员的满血复活
运动员是非常容易受伤的职业。特别是膝盖,有些人还活着,可是他的膝盖已经“死了”。
跳起落地、运动冲撞、运动磨损膝盖是运动员们最容易也是最不愿受伤的部位。2013年网球巨星纳达尔的膝盖撕裂后接受了干细胞治疗,很快重回训练场。美国著名橄榄球运动员约翰逊也同样经历过左膝盖半月板撕裂,通过接受了干细胞输注成功修复受损的膝盖。
干细胞使组织再生,器官修复
这是一个相辅相成的过程。由细胞构成组织,再由组织构成器官。
所以说,人是由各种不同的细胞组成的,有的发挥收缩功能,比如肌肉细胞;有的发挥造血功能,比如造血细胞;有的发挥保护人体表面的功能,比如皮肤细胞。
如果我们的身体是一个“社会”,我们的每一个体细胞就是被训练得高度“专业”的社会精英,各司其职。而在这个社会中,干细胞像一个从未接受过任何专业训练的小学生,但是经过一定的学习(分化),干细胞具有从事各种职业的潜能(多向分化),比如 组织再生 (tissue regeneration)、 器官修复 (organ repair)等,达到治疗疾病的目的。
在干细胞中,间充质干细胞十分瞩目。 间充质干细胞来源方便,易于分离、体外培养、扩增和纯化,多次传代扩增后仍然具有干细胞特性,且间充质干细胞具有较低的免疫原性,能够减少移植排斥。
以上这些特质,使得间充质干细胞(MSC)成为研究得最为广泛,应用最为深远的 “万能细胞” 。凭借其强大的 自我复制 和 多向分化 能力,间充质干细胞在适宜的体内或体外环境下可以分化为 神经细胞、肝细胞、心肌细胞、血管内皮细胞、软骨细胞和造血细胞等,并结合相应的分泌因子修复大脑、肝脏、心脏等。
随着再生科学技术领域的突破,和与生物技术领域不断的交叉融合,我们有幸看到许多“不可思议”的案例,比如干细胞修复器官等,为目前尚无有效治疗手段的器官损伤提供可能的治疗策略,不断造福患者。
干细胞修复骨关节
骨关节炎是目前骨科领域患病率最高、患者人群最广的一种疾病。这曾是一种老年常见病,但却因马拉松等运动而成为现代人的通病。
目前治疗骨关节炎的关键,是防止软骨进一步磨损。由于软骨的再生能力极差,临床上一直没有较好的方法进行恢复性治疗。而 关节内注射间充质干细胞,可以局部再生半月板、软骨内的软骨细胞,从而治疗骨关节炎,或者静脉输注间充质干细胞,刺激患者自身软骨细胞的再生,缓解骨关节炎,恢复骨关节功能。
三组在关节内注射脂肪来源的间充质干细胞后关节镜评估内侧和股骨髁中的关节软骨再生
利用干细胞特性的再生医学
在人体中,有些细胞可以转化为各种形状,例如受精卵。这些被称为 干细胞 。干细胞在正常情况下不活跃,但是当它们感觉到细胞受损或细胞数量减少时,它们会自我分裂并替换受损或不足的细胞以修复身体功能。 干细胞的功能之一是分化能力。即转化成各种组织的细胞如红细胞,皮肤和软骨的能力。 干细胞具有修复最初受损或弱化的细胞的功能。使用干细胞进行再生可增强这些干细胞的自我修复能力,作用于磨损的软骨和不再起作用的器官,并恢复其功能以恢复其原始身体功能。
干细胞治疗有两种类型
1.静脉注射(静脉滴注)
对应疾病:肝病、糖尿病
使用干细胞的再生治疗是通过直接注射到关节或皮肤中进行的。但是,内部器官等很多地方无法直接注入体内。
如果不可能直接注射,将通过滴注进行静脉注射。通过静脉注射注射到血管中的干细胞在整个人体中传播,并可以在不可能直接注射的地方促进组织和器官的修复和功能恢复。
实际上,世界各地的医疗机构和研究机构都报告说,它们可有效治疗脊髓损伤,脑梗塞,肺部疾病,心脏病,风湿病等自身免疫性疾病以及肝病和糖尿病。
2.联合注射
对应疾病:肩膀、膝盖、髋关节等
到目前为止,减轻肩膀,膝盖和臀部疼痛的唯一方法是吃药或注射类固醇或透明质酸。如果经过这些治疗后症状仍然恶化,我们就必须进行人工关节和关节镜等手术,这给身体带来了沉重负担。
因此,存在一个问题,即那些“不想接受手术”或“不能接受手术”的人别无选择,只能忍受痛苦地生活。
通过用再生药物培养干细胞并直接或间接施用它们,可以期望通过修复和再生磨损的软骨和受损组织来抑制炎症并改善疼痛。
3.运动障碍/创伤
对应疾病:肩膀肌腱板损伤、新月板损伤|肝炎(跳膝)、膝盖韧带损伤|内侧肘(高尔夫球肘)上con炎|外侧肘(网球肘)上con炎、Osgood Schlatter病、肉分离(肌肉破裂)跟腱炎、踝关节韧带损伤、腕关节韧带损伤、腱鞘炎、TFCC损伤、单一肌腱炎
由于花费在治疗和康复上的时间,对运动员和运动员的伤害可能导致重大损失。此外,如果进行手术,则可能必须退休,因为返回需要更长的时间。因此,有效修复关节,骨骼,肌肉和韧带等组织的PRP疗法和自体脂肪衍生的干细胞疗法被用于加速组织恢复并旨在早期恢复。
关键词:间充质干细胞抑制t细胞分泌