T细胞激活和凋亡信号的识别与传递机制

陈雪晴

（复旦大学生命科学学院，上海 200433）

T细胞激活和凋亡信号的识别与传递机制

陈雪晴

（复旦大学生命科学学院，上海 200433）

T淋巴细胞；激活和凋亡；信号通路；调节机制

1 关于T细胞识别激活和凋亡信号的研究回顾

淋巴细胞的识别与激活是免疫应答的核心问题，也是近半个世纪来免疫学和细胞生物学研究的热点问题之一。1970年已经发现抗体的生成需要至少2种淋巴细胞（T细胞和B细胞）协同作用[1]。1977年MHC限制现象被发现，证明了所有能被激活的T细胞必定受限于特定主要组织相容性复合体（MHC）等位基因产物。即存在抑制性T细胞（Ts）的调节作用，为CD8+的T细胞，对B细胞、杀伤性T细胞（Tc）和Th细胞均有抑制作用，并认为Ts是有抗原特异性并受MHC限制的[2]。这个发现表明正常T细胞的功能与同种异基因的反应息息相关。1987年T细胞生长因子白介素-22（IL-22）被发现，解决了无法长期培养T细胞克隆的难题，使进一步研究T细胞的激活条件成为可能[3]。Jenkins和Schwartz在T细胞克隆的增殖应答实验中发现，只有活的抗原提呈细胞（APC）才可提供第二信号从而激活T细胞，如果杀死或固定APC会诱导无应答状态，若抗原单独刺激将引发“无能（Anergy）”状态[4]。1994年，Matzinger提出危险信号理论，提出缺乏第二信号的T细胞在抗原受体受到刺激时都将被灭活，因此自身反应性T细胞接触健康组织是无害的。组织损伤会产生危险信号，从而引发自身免疫应答，如眼外伤后出现交感性眼炎，心肌梗死后产生抗心肌抗体等[5]。

近年来，关于某些信号传递途经的研究已对部分问题做出解答。2000年，中国协和医学院研究人员发现，磷酸肌醇3-激酶（PI3K）和蛋白激酶B（Akt或PKB）通过其活性的改变在细胞的生命活动中起重要调节作用[6]，如影响细胞内糖原、蛋白质、脂类的合成和转运，调控T淋巴细胞的激活并抑制T细胞凋亡，参与某些淋巴因子和生长因子介导的靶细胞免疫应答等。PI3K和Akt参与了T淋巴细胞抗原受体复合物（TCR/CD3）介导的免疫激活过程[7]。抗原的短暂刺激诱导T淋巴细胞激活时，CD3ε胞内区的免疫受体酪氨酸激活基序（ITAM）中的两个酪氨酸被磷酸化，从而激发一系列蛋白激酶的级联反应；而抗原的持续刺激会诱导T淋巴细胞的程序性死亡[8]。

2008年，上海市免疫学研究所发表的关于Notch信号途径对T细胞发育的研究结果表明，Notch信号途径在早期T细胞发育过程中起关键作用，该信号通路涉及一些蛋白质裂解过程，随后反式作用因子RBP-J及协同激活因子MAML等参与，最终导致靶基因的转录[9]。Notch还调节外周T细胞的活化增殖和诱导Th细胞亚群的分化，对转录因子GATA-3激活诱导的Th2细胞分化非常重要。Notch1信号途径则对晚期T细胞的发育起调控作用[10]。Washburn等[11]提出的T细胞发育模型认为，胸腺细胞在经历pre-TCR阶段时若接受Notch1信号则发育为abTCR+双阳性细胞，未接受Notch1信号则发育为gdTCR+细胞。此项研究结果在器官移植的免疫排斥和自身免疫疾病的临床治疗等领域中具有较高的应用价值。

2009年，清华大学免疫学实验室的一项研究结果表明，CD8+T细胞的增殖受树突状细胞（DC）数量和抗原肽（SIINFEKL）浓度的共同调节，要获得持久有效的CD8+T细胞免疫，必须保证CD8+T细胞得到足够的抗原信号，同时避免抗原信号过强导致的细胞活化后死亡。DC在免疫学上具有负相调节作用，可通过诱导调节性T细胞（Tr）形成、促进活化T细胞凋亡、诱导T细胞进入“无能（Anergy）”状态、使免疫反应偏移等途径使机体达到免疫稳态[12]。DC介导免疫应答途径的类型与T细胞亚群及其成熟状态有关。调节性DC通过活化扩增体内已经存在的调节性T细胞（Tr）或清除相应的T细胞克隆达到免疫抑制或诱导免疫耐受。最近的研究显示DC上的共刺激分子CD80和CD86在通过CD28和CTLA24调节Treg的抑制功能方面有相反作用，阻断CD86能够有效地增强CD4+、CD25+和Treg介导的抑制作用，而CD80的阻断会限制Treg细胞介导的抑制作用，这表明了DC可能通过CD80和CD86的相关表达调节Treg细胞的功能，维持免疫激活和抑制的平衡[13]。

2 TCR/CD3ε介导的T细胞激活和凋亡信号传递机制的最新研究成果

2000年以来，TCR/CD3ε介导T淋巴细胞激活和凋亡的信号传递途径的研究逐步深入。多个实验结果表明，用抗CD3ε的单克隆抗体处理成熟的或转化的T细胞时，1 h以下的短期刺激可使T细胞激活，而多于24 h的长期刺激会促使T细胞凋亡[14]。笔者认为这里仍然存在几点疑虑：CD3ε分子通过何种机制识别激活和凋亡信号从而决定T细胞命运？是否存在其他平行信号通路?激活与调亡信号如何传递下去？

目前已知的T淋巴细胞抗原受体（TCR）正常状态下以异二聚体形式（即α/β和γ/δ）存在，由于TCRα/β的γ/δ分子胞内区一般只有3～5个氨基酸残基，长度很短，TCR分子不能传递抗原刺激信号，由CD3分子执行传递功能。TCR/CD3由可变的TCR分子和稳定的CD3分子共同组成，承担抗原刺激信号的传递功能。人类CD3分子由两种二聚体（γ、δ、ε和ζ-ζ）组成，在TCR+的T细胞中表达，TCR/CD3在受到抗原刺激时，会发生T细胞激活、T细胞凋亡和免疫不应性（即“无能”状态anergy）3种截然不同的形态变化。这3种形态变化都是经由不同的信号传递途径而实现的，从而决定了T细胞激活分化和凋亡的不同命运[15]。

T淋巴细胞的凋亡发生在发育分化和免疫激活（即激活诱导的细胞死亡AICD）两个阶段，T细胞受到抗原或抗体刺激时，TCR/CD3既可介导未发育成熟的T细胞凋亡，也可介导已发生免疫激活的T细胞和杂交瘤细胞调亡。阴性选择和克隆消除的过程都是经由TCR/CD3介导的信号传递途径完成的[16]。由此可知，TCR/CD3在T细胞的发育分化中和免疫激活后参与T细胞激活和凋亡信号的传递。

近年来另一研究热点是“死亡受体”——肿瘤坏死因子（TNF）受体家族成员对T淋巴细胞凋亡的调控作用。其中，Fas（Apo－1/CD95）亚家族起到关键作用，关于这个家族的研究也最为深入。Fas介导的凋亡信号传递是通过其胞内区的死亡功能区（DD）而实现的[17]。Fas的死亡功能区，可与几个蛋白发生多聚化作用而形成死亡诱导信号复合物（DISC)。第一个被鉴定的DISC蛋白是FADD或Mort－1，它的C-末端含有死亡功能区的接头分子，可与Fas胞内死亡功能区相互结合。FADD/Mort－1的N-末端为死亡效应区（DED），是诱导细胞凋亡所必须的[18]。DED通过同种蛋白相互作用机制招募其下游分子Caspase 8（FLICE/MACH/MCH5）。Caspase 8 属于Caspases半脸氨酸蛋白酶家族，是与IL-1转化酶类似的蛋白酶，可特异性地在底物天门冬氨酸（asp）残基处切割，因此而得名（C-asp-ases）[19]。Caspase 8 与DISC结合后，自身被降解而激活，激活的Caspase 8亚基释放到胞浆中，能够激活Caspases的级联反应，而诱导细胞调亡[20]。

3 基于当前研究现状存在的问题和日后的发展方向

对于早期的研究结果，笔者认为还是说明了一些问题：首先，根据MHC第二信号理论细胞激活的控制权属于应答性淋巴细胞本身，而Jenkins和Schwartz的APC共刺激理论则认为激活与否的决定权在于刺激细胞且明确是APC。其次，Matzinger的危险信号理论也未能解释临床上断肢再植和自体移植有组织损伤但无免疫排斥反应，以及超敏反应和自身免疫疾病只出现在少数个体的现象。另外，这些理论都是定性的，对T细胞激活的信息传递机制未能建立定量并整合描述细胞信号的新系统，信号通路的分子机制（例如MHC限制的分子机制）缺少确切的研究。

Tracy L.Staton等[21]通过研究指出，生成一个多样化的和自我耐受的T细胞指令系统需要适宜的由CD4+CD8+双阳性胸腺细胞发出的T细胞抗原受体（TCR）信号的翻译。胸腺细胞的命运是TCR主体组织相容性复合体（MHC）和缩氨酸相互作用的性质与信号导致死亡（阴性选择）的高强度信号和导致分化（阳性选择）的中强度信号共同引导的。通过调节TCR信号强度调控T细胞发育的分子已有描述，但详细定义阴性和阳性选择界限的成分仍然不清楚。在这里，研究人员在小鼠身上显示TCR诱导的死亡通路抑制对阳性选择信号的恰当翻译是至关重要的，并确定 schnurri-2（Shn2，也称 Hivep2）为一个关键的死亡通路。研究结果表明，Shn2-/-双阳性胸腺细胞对阳性选择信号不经历阴性选择，从而阻断T细胞的增殖分化。Shn2-/-t双阳性胸腺细胞对TCR诱导死亡更敏感并在阳性选择的相互作用下死亡。然而，Shn2机能不全的胸腺细胞可在TCR诱导死亡基因切除的情况下做出阳性选择。TCR刺激后Shn2水平提高，证明多样的TCR-MHC-缩氨酸相互作用整合可能微调死亡阈值。在机制上Shn2在TCR临近的信号组分下游运行，抑制Bax活化和线粒体死亡通路。这项研究发现了一个至关重要的控制T细胞发育过程中死亡和分化平衡的调节机制。

这项新的研究成果无疑为T细胞发育过程中对不同信号强度的区分机制提出了新的设想，也为T细胞信号传递提供新的途径。另外，此项研究成果指出了schnurri-2对线粒体死亡通路的抑制作用，但其对线粒体释放的细胞色素C（Cyt C）和细胞调亡诱导因子（AIF）的具体作用机制仍不为人知[22]。

综上所述，T淋巴细胞的激活和凋亡信号通路不仅受凋亡受体和配体表达的调控，还受细胞内决定凋亡受体敏感性的信号传递机制的调控，其具体途径非常复杂，且存在不同信号通路间的协作和调节[23]。调控凋亡受体和配体表达的胞外因子及其表达载体和控制细胞凋亡敏感性的胞内因子将成为今后T淋巴细胞信息识别和传递机制研究的重要课题。基于迄今对T细胞信号传递途径及其调节机制的定性研究，PI3K/Akt信号传递途径、Notch信号途径、DC负相免疫调节，包括TCR/CD3介导的T细胞激活和凋亡信号传递机制中schnurri-2对线粒体死亡通路的抑制作用等，均需建立更精确的定量标准化体系，这也是日后实验完善的重要方向。

在T淋巴细胞抗癌的临床应用领域，现已明确有激活T细胞功能的中药有：人参、黄连、黄芩、金银花、紫花地丁、黄芪、红花、柴胡、生地、阿胶、鹿茸等。实验证明，维生素E可增强T淋巴细胞的活性。年老多病的人除了在医生指导下服用维生素E制剂外，常吃一些含维生素E较多的食物也是有益的。维生素E特别良好的来源有玉米油、精炼棉子油、花生油和芝麻油。莴苣及柑橘皮和绿叶蔬菜、肉、奶油、蛋、鱼肝油、豆类、花生等坚果、粗粮食物中也含有较多的维生素E。

近年来，发现核糖核酸和脱氧核糖核酸能刺激T淋巴细胞和B细胞增殖，提高其分泌速度，从而提高免疫功能。核酸存在于所有生物细胞中，但是各种生物细胞中核酸含量不一样。鸡肉、牛肉、肝、沙丁鱼、带鱼、蟹和乌贼鱼均含有丰富的核酸，如能经常食用，则有助于提高免疫功能，增强抗癌能力。

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R730.2

A

1672-1519（2012）04-0413-04

陈雪晴（1991-），女，主要研究方向为分子生物学。

2012-04-02）

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