? ? ? ?來源：芒果先生聊生信 免疫起源 ? ? ? ?如同宇宙起源、人類起源一樣，免疫系統(tǒng)，尤其是獲得性免疫起源一直是免疫學家關心的問題。免疫系統(tǒng)是生物進化到一定程度后的高級產(chǎn)物，那么獲得性免疫起源如何呢？是由于抗原長期的被動刺激還是生物進化主動形成的呢？ ? ? ? ?目前，免疫學家更愿意相信，在所有高等脊椎動物中，獲得性免疫出現(xiàn)是因為免疫“大爆炸”。也就是說，在某一時刻，生物是沒有獲得性免疫功能的，但是，在下一秒，奇跡發(fā)生了，生物具備了免疫功能。 ? ? ? ?原因在轉座子上。 ? ? ? ?轉座子是一段閉環(huán)染色體DNA或游離基因。轉座子基因侵入一段DNA，假定是一個與免疫球蛋白基因或T細胞受體基因類似的基因中時，通過自身編碼的轉座酶使轉座子移動并整合轉座酶識別的序列；轉座酶切斷宿主DNA并插入游離基因，從而使轉座子通過其識別的序列而將轉座子DNA整合進基因組。因此，獲得性免疫是生物進化到一定程度主動形成的！這個理論也跟抗體的克隆選擇學說、免疫球蛋白和T細胞受體基因重排理論相吻合。 ? ? ? ?獲得性免疫中的抗體或T淋巴細胞都是預先存在于機體中，就像國防部隊一樣，在敵人入侵之前，國防部隊已經(jīng)經(jīng)過征兵選拔、訓練和兵種劃分等一系列有序、規(guī)范的培訓。國防部隊（獲得性免疫）對本國公民（自身正常細胞）沒有防御作用，但是可以防御入侵的外敵（外來微生物等），監(jiān)視本國違法公民（自身免疫病抗原、過敏抗原）以防其擾亂社會安定（細胞穩(wěn)態(tài)）。同時，在國防部隊不健全（免疫系統(tǒng)缺陷）的情況下，會導致社會動蕩（免疫缺陷病）。
B細胞發(fā)育
? ? ? ?免疫細胞是發(fā)揮免疫反應的“士兵”。這些“士兵”不是無組織、無紀律地運作，而是條理、有序地分布在機體各個部位，構成免疫組織，也叫淋巴組織。免疫組織“駐扎”在機體的不同部位，“軍民一家親”，組成免疫器官。 ? ? ? ?根據(jù)功能不同，免疫器官分為中樞免疫器官和外周免疫器官。中樞免疫器官由骨髓和胸腺組成，外周免疫器官由脾臟、外周淋巴結、粘膜相關免疫組織和皮膚免疫系統(tǒng)組成。 ? ? ? ?骨髓是造血器官，含有多能造血干細胞，是各種血細胞的發(fā)源地，是人類和哺乳動物B細胞發(fā)育成熟的場所。多能造血干細胞→多能前體細胞→共同淋巴細胞前提→原B細胞（pro-B cell）→前B細胞（pre-B cell）→未成熟B細胞。未成熟B細胞遷出骨髓，隨血液循環(huán)遷移至脾臟（此時稱過渡B細胞），并發(fā)育為成熟B細胞。B細胞免疫不是該總結的重點，僅作簡要總結。 ? ? ? ?病原體通過血液循環(huán)進入被膜下淋巴結，被巨噬細胞內(nèi)吞并分解成可溶性小分子抗原（如蛋白抗原）。抗原識別、結合Na?ve B細胞膜表面受體后，部分B細胞上調(diào)表達CCR7，并遷移至次級淋巴濾泡組織。在此處，B細胞與活化的樹突狀細胞，使B細胞進一步分化為漿細胞，產(chǎn)生低親和力的抗體（IgM）。 ? ? ? ?還有部分B細胞上調(diào)表達CXCR5，遷移至濾泡生發(fā)中心，與表達CXCL13的濾泡樣樹突狀細胞（ follicular DCs, FDCs）相互作用。在濾泡樣樹突狀細胞和濾泡輔助T細胞（follicular helper T, Tfh)提供的信號刺激后，這些B細胞會分化為產(chǎn)生針對單一特定蛋白抗原單克隆抗體的漿細胞或記憶性B細胞。此時產(chǎn)生的單克隆抗體已經(jīng)完成抗體轉換（IgG），具有更強大的親和力。 ? ? ? ?當發(fā)生病毒感染或進行再次加強免疫發(fā)生時，機體內(nèi)已經(jīng)存在相應的單克隆抗體和記憶性B細胞。記憶細胞識別相應蛋白抗原，快速分化為效應B細胞，產(chǎn)生具有強大殺傷力的IgG型抗體，從而防御病原體的感染。
T細胞發(fā)育
? ? ? ?T細胞來源于骨髓中的淋巴樣祖細胞，在胸腺中分化、發(fā)育、成熟。在胚胎發(fā)育早期，T細胞的前體干細胞經(jīng)血流輸送到胸腺，從胸腺的淺皮質向深皮質、髓質移行，并發(fā)育為成熟的T細胞。在接受有序、規(guī)范的“培訓”之后，成熟T細胞進入血液，轉移至外周淋巴組織（如脾臟、淋巴結等），在接受刺激后，再分化為效應性或記憶性T細胞，參與適應性免疫。 
? ? ? ?T細胞為什么從骨髓遷移至胸腺發(fā)育、成熟？T細胞的準確定位與其表達的歸巢受體有關，如L-選擇素。但是，這個問題不是該總結的重點。T細胞從淺皮質→深皮質→髓質的時序移行才是T細胞發(fā)育的關鍵之所在！ ? ? ? ?a) 活下來——Notch信號通路 ? ? ? ?Notch信號通路在T細胞發(fā)育過程中起關鍵性作用。胸腺基質細胞表達的Notch配體與T細胞前體細胞的Notch（受體）相互作用后，傳遞的信號以及其他細胞因子和胸腺激素的作用，決定了T細胞的定向分化。 ? ? ? ?在T細胞發(fā)育早期，敲除 Notch1基因后, 胸腺細胞呈現(xiàn)出B細胞譜系的表型，而Notch1基因存在時，胸腺細胞呈現(xiàn)為T細胞譜系的表型。上述研究說明，Notch信號通路是T細胞活下來的必要條件。 ? ? ? ?而在晚期，Washburn等提出的T細胞發(fā)育模型認為, 胸腺細胞在經(jīng)歷pre-TCR階段時，接受Notch1信號則發(fā)育為αβTCR+雙陽性細胞；未接受Notch1信號則發(fā)育為γδ TCR+細胞。 ? ? ? ?b) T細胞受體（TCR）發(fā)育 ? ? ? ?T細胞發(fā)育過程中，圍繞TCR的發(fā)育和成熟，一系列基因有序地表達和關閉。在TCR發(fā)育、成熟過程中，按時間順序依次表達：CD3δ→pTα的mRNA（pre-TCR替代輕鏈）→TCRβ的胚系轉錄本→RAG-1（recombination activationgene-1）和RAG-2。 ? ? ? ?在胸腺細胞雙陰性階段（此時CD44lowCD25+），RAGs開始發(fā)揮作用，TCRβ基因開始進行V、D、J基因重排，β鏈、pTα蛋白相繼表達，并組裝成pTα：β二肽鏈（pre-TCR）表達在胸腺細胞表面（此時CD44-CD25-）。pTα：β二肽鏈與低水平表達的CD3γ、δ、ε鏈組成復合物，行使信號轉導功能，終止TCRβ基因的重排，分化為CD4+CD8+pTα：βCD3low的雙陽性T細胞。細胞停止增殖，TCRα基因開始重排，表達成熟的TCRαβ。 ? ? ? ?只有表達功能性TCRαβ的T細胞才經(jīng)歷陽性選擇和陰性選擇。 ? ? ? ?c) 陽性選擇 ? ? ? ?表達功能性TCRαβ的CD4+CD8+雙陽性（DP）T細胞仍屬于未成熟細胞。在胸腺皮質中，該類細胞與胸腺上皮細胞表達的抗原肽-MHC復合物以適當親和力進行特異結合，則可繼續(xù)分化為CD4+或CD8+單陽性（SP）細胞。 ? ? ? ?若DP細胞的TCRαβ與胸腺上皮細胞表面的MHC-I類分子中等親和力結合，則DP細胞表面CD8分子表達上調(diào)，CD4分子表達下調(diào)直至丟失，轉變成CD8+單陽性T細胞； ? ? ? ?若DP細胞的TCRαβ與胸腺上皮細胞表面的MHC-II類分子中等親和力結合，則DP細胞表面CD4分子表達上調(diào)，CD8分子表達下調(diào)直至丟失，轉變成CD4+單陽性T細胞； ? ? ? ?若DP細胞的TCRαβ與胸腺上皮細胞表面的MHC分子以高親和力結合或不結合，則在胸腺皮質中發(fā)生凋亡而被清除（95%）。 ? ? ? ?上述過程即為胸腺的陽性選擇。 ? ? ? ?d) 陰性選擇 ? ? ? ?經(jīng)歷陽性選擇的T細胞，還必須通過陰性選擇，才能發(fā)育為能識別外來抗原的成熟T細胞。 ? ? ? ?在胸腺皮質和髓質交界處的樹突狀細胞和巨噬細胞均表達高水平的MHC-I類和MHC-Il類分子。這些MHC分子與自身的抗原肽結合形成抗原肽-MHC復合物。 ? ? ? ?經(jīng)過胸腺皮質陽性選擇的T細胞，若能與皮、髓質交界處樹突狀細胞或巨噬細胞表達的抗原肽-MHC復合物高親和力結合，則會被激活而發(fā)生程序性死亡，或處于無能狀態(tài)，從而獲得對自身抗原的耐受； ? ? ? ?不能識別該復合物的T細胞則繼續(xù)發(fā)育為能識別外來抗原的成熟T細胞。因此，對于模擬人類抗原的病原體成分，T細胞是耐受的，這或許是病原體和腫瘤逃逸的策略之一。 ? ? ? ?e) 走出去——在外周淋巴結的發(fā)育 ? ? ? ?從胸腺髓質遷移至血液、然后進入外周淋巴組織、尚未接觸過抗原的T細胞稱為初始（na?ve）T細胞，主要定居于外周淋巴器官中的胸腺依賴區(qū)。這種定居與其表達的歸巢受體有關。 ? ? ? ?在與抗原接觸后，初始T細胞分化發(fā)育為不同功能的T細胞亞群，并表達新的歸巢受體，從而“歸巢”到新的部位。
?T細胞分群
? ? ? ?細胞表面的分子是T細胞分群的依據(jù)，是方便研究和交流而進行的人為標志。下面就按照T細胞的部分表面分子對其進行分群以及功能總結。 ? ? ? ?1. TCR-CD3復合物（所有T細胞） ? ? ? ?該復合物是T細胞特有的分子標志，在所有T細胞表面均有表達。由T細胞的抗原識別受體TCR和一組CD3分子以非共價鍵結合而成。TCR識別特異性抗原，CD3向細胞內(nèi)傳遞信號，共同完成信號傳導功能。 ? ? ? ?每個T細胞表面約有3000~30000個TCR分子。TCR分子是由α鏈和β鏈（TCRαβ，95%）或γ鏈和δ鏈（TCRγδ，5%）通過二硫鍵組成的異二聚體。在TCR分化發(fā)育過程中，TCRβ鏈基因座先發(fā)生重排（V-D-J基因，或許是CD44lowCD25+誘導了RAGs的活化）。TCRβ鏈的重排和表達，誘導TCRα基因重排（V-J基因）和肽鏈的表達。 ? ? ? ?2. CD4或CD8（成熟T細胞） ? ? ? ?成熟的T細胞一般只表達CD4或CD8。CD4和CD8分子是跨膜糖蛋白分子，都不具有多樣性。CD4分子以單體形式存在，與MHC-II類分子的β2結構域結合；CD8分子是由α鏈和β鏈組成的異二聚體，與MHC-I類分子的α3功能區(qū)結合。 ? ? ? ?3. CD45分子（所有白細胞） ? ? ? ?CD45分子是單鏈跨膜蛋白，在所有白細胞上都有表達。不同T細胞亞群表達不同的CD45分子亞型，常用來區(qū)分T細胞的分化狀態(tài)。 ? ? ? ?初始T細胞——CD45RA、CD62Lhigh ? ? ? ?效應T細胞——CD45RO、IL2Rhigh ? ? ? ?效應型記憶T細胞——CD45RO、CCR7- ? ? ? ?中央型記憶T細胞——CD45RO、CCR7+或CD44、CD62Lhigh ? ? ? ?4.? CD28家族 ? ? ? ?CD28分子是CD28家族的活化性受體，組成性表達于初始T細胞表面。CD28識別專職性抗原呈遞細胞（APC）表面的B7-1（CD80，誘導性表達）和B7-2（CD86，組成性表達），提供T細胞活化的第二信號。 ? ? ? ?CD279（PD-1）分子是CD28家族的抑制性受體，表達于活化的T細胞表面，與其配體結合后，阻斷T細胞的活化。PD-1有兩個配體：PD-L1和PD-L2（PD-L1、PD-L2與B7-1、B7-2結構高度同源，在活化的APC表面表達）。 ? ? ? ?5. CD152（CTLA-4） ? ? ? ?CD152（CTLA-4）組成性表達于調(diào)節(jié)性T細胞或誘導性表達于CD4+、CD8+T細胞表面，是B7家族分子的第二個受體。配體B7與CTLA4相互作用傳導T細胞活化的抑制信號（第二信號），終止T細胞應答。 ? ? ? ?6. CD134（OX40） ? ? ? ?CD134（OX40）表達于全活化的T細胞表面，在靜息初始T細胞表面無表達。在激活24~72h后，T細胞表面出現(xiàn)OX40，與表達于活化APC表面的OX40L識別、結合后，提供T細胞長期活化的信號。 ? ? ? ?初始T細胞：CD45、TCR-CD3、CD28、CD4/CD8 ? ? ? ?活化T細胞：CD152（CTLA4）、CD279（PD-1） ? ? ? ?全活化T細胞：CD134（OX40） 殺傷性T細胞（CTL） ? ? ? ?殺傷性T細胞（CTL）是腫瘤免疫和腫瘤治療的關鍵細胞，在制備針對腫瘤或病毒感染的治療性納米疫苗研究中也是關鍵。CTL的分子特征為CD3+、CD4-和CD8+，可識別MHC-I類分子呈遞的抗原肽。CTL發(fā)揮殺傷作用的機制有兩種：（a）介質和細胞因子介導的細胞凋亡，如穿孔素、顆粒酶；（b）CTL表面的FasL配體與靶細胞表面的Fas相互作用，從而介導靶細胞凋亡，發(fā)揮殺傷靶細胞的功能。 ? ? ? ?那么，如何在體內(nèi)和體外檢測CTL的功能呢？體內(nèi)檢測CTL功能的方法： ? ? ? ?1）體內(nèi)細胞毒性殺傷實驗； ? ? ? ?2）抗原肽-MHC分子四聚體技術； ? ? ? ?3）ELISPOT； ? ? ? ?4）LDH釋放法。 
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