T細胞激活和凋亡信號的識別與傳遞機制

陳雪晴

（復旦大學生命科學學院，上海 200433）

T細胞激活和凋亡信號的識別與傳遞機制

陳雪晴

（復旦大學生命科學學院，上海 200433）

T淋巴細胞；激活和凋亡；信號通路；調節機制

1 關于T細胞識別激活和凋亡信號的研究回顧

淋巴細胞的識別與激活是免疫應答的核心問題，也是近半個世紀來免疫學和細胞生物學研究的熱點問題之一。1970年已經發現抗體的生成需要至少2種淋巴細胞（T細胞和B細胞）協同作用[1]。1977年MHC限制現象被發現，證明了所有能被激活的T細胞必定受限于特定主要組織相容性復合體（MHC）等位基因產物。即存在抑制性T細胞（Ts）的調節作用，為CD8+的T細胞，對B細胞、殺傷性T細胞（Tc）和Th細胞均有抑制作用，并認為Ts是有抗原特異性并受MHC限制的[2]。這個發現表明正常T細胞的功能與同種異基因的反應息息相關。1987年T細胞生長因子白介素-22（IL-22）被發現，解決了無法長期培養T細胞克隆的難題，使進一步研究T細胞的激活條件成為可能[3]。Jenkins和Schwartz在T細胞克隆的增殖應答實驗中發現，只有活的抗原提呈細胞（APC）才可提供第二信號從而激活T細胞，如果殺死或固定APC會誘導無應答狀態，若抗原單獨刺激將引發“無能（Anergy）”狀態[4]。1994年，Matzinger提出危險信號理論，提出缺乏第二信號的T細胞在抗原受體受到刺激時都將被滅活，因此自身反應性T細胞接觸健康組織是無害的。組織損傷會產生危險信號，從而引發自身免疫應答，如眼外傷后出現交感性眼炎，心肌梗死后產生抗心肌抗體等[5]。

近年來，關于某些信號傳遞途經的研究已對部分問題做出解答。2000年，中國協和醫學院研究人員發現，磷酸肌醇3-激酶（PI3K）和蛋白激酶B（Akt或PKB）通過其活性的改變在細胞的生命活動中起重要調節作用[6]，如影響細胞內糖原、蛋白質、脂類的合成和轉運，調控T淋巴細胞的激活并抑制T細胞凋亡，參與某些淋巴因子和生長因子介導的靶細胞免疫應答等。PI3K和Akt參與了T淋巴細胞抗原受體復合物（TCR/CD3）介導的免疫激活過程[7]。抗原的短暫刺激誘導T淋巴細胞激活時，CD3ε胞內區的免疫受體酪氨酸激活基序（ITAM）中的兩個酪氨酸被磷酸化，從而激發一系列蛋白激酶的級聯反應；而抗原的持續刺激會誘導T淋巴細胞的程序性死亡[8]。

2008年，上海市免疫學研究所發表的關于Notch信號途徑對T細胞發育的研究結果表明，Notch信號途徑在早期T細胞發育過程中起關鍵作用，該信號通路涉及一些蛋白質裂解過程，隨后反式作用因子RBP-J及協同激活因子MAML等參與，最終導致靶基因的轉錄[9]。Notch還調節外周T細胞的活化增殖和誘導Th細胞亞群的分化，對轉錄因子GATA-3激活誘導的Th2細胞分化非常重要。Notch1信號途徑則對晚期T細胞的發育起調控作用[10]。Washburn等[11]提出的T細胞發育模型認為，胸腺細胞在經歷pre-TCR階段時若接受Notch1信號則發育為abTCR+雙陽性細胞，未接受Notch1信號則發育為gdTCR+細胞。此項研究結果在器官移植的免疫排斥和自身免疫疾病的臨床治療等領域中具有較高的應用價值。

2009年，清華大學免疫學實驗室的一項研究結果表明，CD8+T細胞的增殖受樹突狀細胞（DC）數量和抗原肽（SIINFEKL）濃度的共同調節，要獲得持久有效的CD8+T細胞免疫，必須保證CD8+T細胞得到足夠的抗原信號，同時避免抗原信號過強導致的細胞活化后死亡。DC在免疫學上具有負相調節作用，可通過誘導調節性T細胞（Tr）形成、促進活化T細胞凋亡、誘導T細胞進入“無能（Anergy）”狀態、使免疫反應偏移等途徑使機體達到免疫穩態[12]。DC介導免疫應答途徑的類型與T細胞亞群及其成熟狀態有關。調節性DC通過活化擴增體內已經存在的調節性T細胞（Tr）或清除相應的T細胞克隆達到免疫抑制或誘導免疫耐受。最近的研究顯示DC上的共刺激分子CD80和CD86在通過CD28和CTLA24調節Treg的抑制功能方面有相反作用，阻斷CD86能夠有效地增強CD4+、CD25+和Treg介導的抑制作用，而CD80的阻斷會限制Treg細胞介導的抑制作用，這表明了DC可能通過CD80和CD86的相關表達調節Treg細胞的功能，維持免疫激活和抑制的平衡[13]。

2 TCR/CD3ε介導的T細胞激活和凋亡信號傳遞機制的最新研究成果

2000年以來，TCR/CD3ε介導T淋巴細胞激活和凋亡的信號傳遞途徑的研究逐步深入。多個實驗結果表明，用抗CD3ε的單克隆抗體處理成熟的或轉化的T細胞時，1 h以下的短期刺激可使T細胞激活，而多于24 h的長期刺激會促使T細胞凋亡[14]。筆者認為這里仍然存在幾點疑慮：CD3ε分子通過何種機制識別激活和凋亡信號從而決定T細胞命運？是否存在其他平行信號通路?激活與調亡信號如何傳遞下去？

目前已知的T淋巴細胞抗原受體（TCR）正常狀態下以異二聚體形式（即α/β和γ/δ）存在，由于TCRα/β的γ/δ分子胞內區一般只有3～5個氨基酸殘基，長度很短，TCR分子不能傳遞抗原刺激信號，由CD3分子執行傳遞功能。TCR/CD3由可變的TCR分子和穩定的CD3分子共同組成，承擔抗原刺激信號的傳遞功能。人類CD3分子由兩種二聚體（γ、δ、ε和ζ-ζ）組成，在TCR+的T細胞中表達，TCR/CD3在受到抗原刺激時，會發生T細胞激活、T細胞凋亡和免疫不應性（即“無能”狀態anergy）3種截然不同的形態變化。這3種形態變化都是經由不同的信號傳遞途徑而實現的，從而決定了T細胞激活分化和凋亡的不同命運[15]。

T淋巴細胞的凋亡發生在發育分化和免疫激活（即激活誘導的細胞死亡AICD）兩個階段，T細胞受到抗原或抗體刺激時，TCR/CD3既可介導未發育成熟的T細胞凋亡，也可介導已發生免疫激活的T細胞和雜交瘤細胞調亡。陰性選擇和克隆消除的過程都是經由TCR/CD3介導的信號傳遞途徑完成的[16]。由此可知，TCR/CD3在T細胞的發育分化中和免疫激活后參與T細胞激活和凋亡信號的傳遞。

近年來另一研究熱點是“死亡受體”——腫瘤壞死因子（TNF）受體家族成員對T淋巴細胞凋亡的調控作用。其中，Fas（Apo－1/CD95）亞家族起到關鍵作用，關于這個家族的研究也最為深入。Fas介導的凋亡信號傳遞是通過其胞內區的死亡功能區（DD）而實現的[17]。Fas的死亡功能區，可與幾個蛋白發生多聚化作用而形成死亡誘導信號復合物（DISC)。第一個被鑒定的DISC蛋白是FADD或Mort－1，它的C-末端含有死亡功能區的接頭分子，可與Fas胞內死亡功能區相互結合。FADD/Mort－1的N-末端為死亡效應區（DED），是誘導細胞凋亡所必須的[18]。DED通過同種蛋白相互作用機制招募其下游分子Caspase 8（FLICE/MACH/MCH5）。Caspase 8 屬于Caspases半臉氨酸蛋白酶家族，是與IL-1轉化酶類似的蛋白酶，可特異性地在底物天門冬氨酸（asp）殘基處切割，因此而得名（C-asp-ases）[19]。Caspase 8 與DISC結合后，自身被降解而激活，激活的Caspase 8亞基釋放到胞漿中，能夠激活Caspases的級聯反應，而誘導細胞調亡[20]。

3 基于當前研究現狀存在的問題和日后的發展方向

對于早期的研究結果，筆者認為還是說明了一些問題：首先，根據MHC第二信號理論細胞激活的控制權屬于應答性淋巴細胞本身，而Jenkins和Schwartz的APC共刺激理論則認為激活與否的決定權在于刺激細胞且明確是APC。其次，Matzinger的危險信號理論也未能解釋臨床上斷肢再植和自體移植有組織損傷但無免疫排斥反應，以及超敏反應和自身免疫疾病只出現在少數個體的現象。另外，這些理論都是定性的，對T細胞激活的信息傳遞機制未能建立定量并整合描述細胞信號的新系統，信號通路的分子機制（例如MHC限制的分子機制）缺少確切的研究。

Tracy L.Staton等[21]通過研究指出，生成一個多樣化的和自我耐受的T細胞指令系統需要適宜的由CD4+CD8+雙陽性胸腺細胞發出的T細胞抗原受體（TCR）信號的翻譯。胸腺細胞的命運是TCR主體組織相容性復合體（MHC）和縮氨酸相互作用的性質與信號導致死亡（陰性選擇）的高強度信號和導致分化（陽性選擇）的中強度信號共同引導的。通過調節TCR信號強度調控T細胞發育的分子已有描述，但詳細定義陰性和陽性選擇界限的成分仍然不清楚。在這里，研究人員在小鼠身上顯示TCR誘導的死亡通路抑制對陽性選擇信號的恰當翻譯是至關重要的，并確定 schnurri-2（Shn2，也稱 Hivep2）為一個關鍵的死亡通路。研究結果表明，Shn2-/-雙陽性胸腺細胞對陽性選擇信號不經歷陰性選擇，從而阻斷T細胞的增殖分化。Shn2-/-t雙陽性胸腺細胞對TCR誘導死亡更敏感并在陽性選擇的相互作用下死亡。然而，Shn2機能不全的胸腺細胞可在TCR誘導死亡基因切除的情況下做出陽性選擇。TCR刺激后Shn2水平提高，證明多樣的TCR-MHC-縮氨酸相互作用整合可能微調死亡閾值。在機制上Shn2在TCR臨近的信號組分下游運行，抑制Bax活化和線粒體死亡通路。這項研究發現了一個至關重要的控制T細胞發育過程中死亡和分化平衡的調節機制。

這項新的研究成果無疑為T細胞發育過程中對不同信號強度的區分機制提出了新的設想，也為T細胞信號傳遞提供新的途徑。另外，此項研究成果指出了schnurri-2對線粒體死亡通路的抑制作用，但其對線粒體釋放的細胞色素C（Cyt C）和細胞調亡誘導因子（AIF）的具體作用機制仍不為人知[22]。

綜上所述，T淋巴細胞的激活和凋亡信號通路不僅受凋亡受體和配體表達的調控，還受細胞內決定凋亡受體敏感性的信號傳遞機制的調控，其具體途徑非常復雜，且存在不同信號通路間的協作和調節[23]。調控凋亡受體和配體表達的胞外因子及其表達載體和控制細胞凋亡敏感性的胞內因子將成為今后T淋巴細胞信息識別和傳遞機制研究的重要課題。基于迄今對T細胞信號傳遞途徑及其調節機制的定性研究，PI3K/Akt信號傳遞途徑、Notch信號途徑、DC負相免疫調節，包括TCR/CD3介導的T細胞激活和凋亡信號傳遞機制中schnurri-2對線粒體死亡通路的抑制作用等，均需建立更精確的定量標準化體系，這也是日后實驗完善的重要方向。

在T淋巴細胞抗癌的臨床應用領域，現已明確有激活T細胞功能的中藥有：人參、黃連、黃芩、金銀花、紫花地丁、黃芪、紅花、柴胡、生地、阿膠、鹿茸等。實驗證明，維生素E可增強T淋巴細胞的活性。年老多病的人除了在醫生指導下服用維生素E制劑外，常吃一些含維生素E較多的食物也是有益的。維生素E特別良好的來源有玉米油、精煉棉子油、花生油和芝麻油。萵苣及柑橘皮和綠葉蔬菜、肉、奶油、蛋、魚肝油、豆類、花生等堅果、粗糧食物中也含有較多的維生素E。

近年來，發現核糖核酸和脫氧核糖核酸能刺激T淋巴細胞和B細胞增殖，提高其分泌速度，從而提高免疫功能。核酸存在于所有生物細胞中，但是各種生物細胞中核酸含量不一樣。雞肉、牛肉、肝、沙丁魚、帶魚、蟹和烏賊魚均含有豐富的核酸，如能經常食用，則有助于提高免疫功能，增強抗癌能力。

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R730.2

A

1672-1519（2012）04-0413-04

陳雪晴（1991-），女，主要研究方向為分子生物學。

2012-04-02）

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