T細(xì)胞免疫識(shí)別研究進(jìn)展

吳玉章

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T細(xì)胞免疫識(shí)別研究進(jìn)展

吳玉章

400038 重慶，中國(guó)人民解放軍免疫學(xué)研究所

免疫識(shí)別是疫苗設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。T 細(xì)胞免疫識(shí)別是預(yù)防性疫苗、治療性疫苗（含負(fù)調(diào)疫苗）發(fā)展的基礎(chǔ)。通過(guò) T 細(xì)胞受體（T-cell antigen-receptor，TCR）的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的特征是依賴于對(duì)表位多肽的限制性識(shí)別。所謂限制性是指對(duì)呈遞多肽（peptide，P）的 MHC 等位基因編碼分子（MHC-encoded restricting element，R）的特異性識(shí)別（圖 1）。這種對(duì) P 和 R 的同時(shí)特異性識(shí)別方式使得 T 細(xì)胞能區(qū)分來(lái)自細(xì)胞內(nèi)的分子（P）和細(xì)胞關(guān)聯(lián)分子，其形成的進(jìn)化機(jī)制可能與病毒感染相關(guān)。自從明確 TCR識(shí)別的配體是 PR 復(fù)合物以來(lái)，在 TCR-PR 相互作用機(jī)制上就存在兩種觀點(diǎn)：“altered-self”（改變自我）和“dual recognition”（雙重識(shí)別）。其中，“altered-self”又稱為“Interaction-antigen model”、“New antigen determinant (NAD) model”、“Standard model”（標(biāo)準(zhǔn)模型）、“Single recognitive-multiple receptor model”（單一識(shí)別多受體模型）。以上兩個(gè)模型目前單一識(shí)別多受體模型沒(méi)有被推翻。而雙重識(shí)別模型因?yàn)椋孩俳忉尩氖羌?xì)胞相關(guān)抗原（而非特指胞內(nèi)抗原）；②把 P 和 R 視為各自獨(dú)立但相聯(lián)系的靶，但后來(lái)證實(shí) P 結(jié)合在 R 的多肽結(jié)合槽中。因而該模型失去生命力。

圖 1 TCR 識(shí)別 PR 復(fù)合物，至少有三對(duì)配體-受體參與：epitope-papratope、agretope-desetope、resitope-histotope

在單一識(shí)別多受體模型里，把 TCR 的配體視為由 MHC 等位基因產(chǎn)物（R）和多肽組成的新的抗原決定簇，這類似于 B 細(xì)胞受體（B-cell antigen-receptor，BCR）識(shí)別單個(gè)結(jié)合位點(diǎn)。這個(gè)模型指導(dǎo)下的研究得出了不少有價(jià)值的結(jié)論，如 TCR 分子單個(gè)位點(diǎn)的占位水平?jīng)Q定著傳入 T 細(xì)胞信號(hào)質(zhì)的不同（像陽(yáng)性選擇與陰性選擇）。這一模型的缺陷是沒(méi)能充分顯示 MHC 等位基因特異性識(shí)別，其中最有力的質(zhì)疑是存在對(duì)于同一受體，卻因?yàn)檎嘉凰讲煌蛲患?xì)胞提供不同性質(zhì)信號(hào)的現(xiàn)象。

針對(duì)單一識(shí)別多受體模型的上述問(wèn)題，2003 年 Cohn[1]提出了“三位模型”（Tritope model），又稱為“多重識(shí)別單受體模型”（Multirecognitive- single receptor model）。該模型通過(guò)區(qū)分開(kāi) P 和 R 的識(shí)別深化了 TCR 信號(hào)的認(rèn)識(shí)。P 被認(rèn)為是特異性信號(hào)，R 被認(rèn)為是 PR 復(fù)合物中形成三維結(jié)構(gòu)或功能穩(wěn)定的組分。在一個(gè)給定的免疫系統(tǒng)中，P 被通過(guò)體細(xì)胞突變而形成的隨機(jī)抗-P 庫(kù)特異性識(shí)別；R 則被非隨機(jī)的胚系選擇形成的抗-R庫(kù)特異性識(shí)別；TCR 則整合了 2 種識(shí)別信號(hào)傳入 T 細(xì)胞。三位模型假設(shè)單一受體只能給細(xì)胞傳導(dǎo)單一信號(hào)。信號(hào)的閱讀取決于細(xì)胞的分化狀態(tài)。單個(gè)受體具有三個(gè)識(shí)別位點(diǎn)。最終配體的特異性結(jié)合必須加和為單一信號(hào)（即一個(gè)受體—一個(gè)信號(hào)）。在 TCR 就是把這些結(jié)合及相互作用（圖 1）加和為一種信號(hào)給T 細(xì)胞。

1 三位模型的基本假設(shè)

⑴每個(gè) VT（variable region of the TCR，VT）基因識(shí)別 R 上的 1 個(gè)等位基因特異性決定簇（allele-specific determinant on R，a）和1個(gè)非可變區(qū)的決定簇（invariant determinant on R，i）。TCR 對(duì) a 和i 的識(shí)別稱為抗-R 且是胚系選擇。在每一種屬 a 的總數(shù)與其編碼 a 的不同 VT基因片段數(shù)相等。

⑵R上的 a 和i 是 R 類（class）特異性的（如aI，aII，iI，iII）。

⑶其分子對(duì)接模式是 TCR 的VαVβ（the variable domain encoded in the Tα-locus，Vα；the gene locus encoding the α–subunit of the TCR，Tα；the variable domain encoded in the Tβ-locus，Vβ；the gene locus encoding the β–subunit of the TCR，Tβ）能與PR在2 個(gè)相對(duì)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方向相互作用，其中一個(gè)亞基識(shí)別a，另一個(gè)亞基識(shí)別i，與另兩個(gè)R 上結(jié)合多肽結(jié)構(gòu)域或亞基成對(duì)位。

⑷抗-P 位點(diǎn)由CDR3α-CRD3β 或者說(shuō) (NJ) α-(NDNJ)β 互補(bǔ)形成?？?P 位點(diǎn)是體細(xì)胞選擇形成的，而抗-R 則是胚系選擇形成的。

⑸對(duì)于給定的一個(gè)TCR，其兩種可能的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式（方向）是在胸腺中選擇的（陽(yáng)性選擇），這使得P-抗P 相互作用在限制性識(shí)別中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中成為必須；與此相反，未經(jīng)過(guò)這一選擇的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)引起同種異體反應(yīng)，這一反應(yīng)信號(hào)僅由抗-RA（allo-R, nonself alleles of R，RA）啟動(dòng)，而不需要P-抗-P 參與或者說(shuō)是P 非特異性的。這暗示信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)必須由TCR 的兩種非結(jié)合構(gòu)象轉(zhuǎn)變來(lái)的共同構(gòu)象中間狀態(tài)引發(fā)。

⑹抗-P 位點(diǎn)是在基因重排形成的，有兩種可能構(gòu)象和由Dβ-閱讀框決定。每種構(gòu)象與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的可能性相對(duì)應(yīng)：陽(yáng)性選擇后限制性識(shí)別是以P-抗-P 依賴的方式，而陽(yáng)性選擇本身是P-抗-P 非依賴方式。

⑺P-抗-P 依賴的TCR-PR相互作用引起的限制性反應(yīng)由構(gòu)象變化引發(fā)：或P 非特異性TCR-PR 相互作用引起的同種異體反應(yīng)由>或>的構(gòu)象變化介導(dǎo)。在這兩種情況都是關(guān)鍵的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)構(gòu)象中間狀態(tài)。

⑻TCR 與配體相互作用為T(mén) 細(xì)胞輸送獨(dú)特的信號(hào)，這一信號(hào)的解讀決定于細(xì)胞不同分化狀態(tài)。所以TCR 是一個(gè)“單受體”（一個(gè)受體一種信號(hào)）。

⑼功能不同的抗-P 和P 表位庫(kù)的大小數(shù)目約105以下。

⑽進(jìn)化選擇決定了錨固P 于R 上的氨基酸殘基。錨固位點(diǎn)是在MHC 等位基因決定簇（a）。

2 三位模型概要

TCR 能以 2 種結(jié)合模式（信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方向）與 PR 結(jié)合。胸腺陽(yáng)性選擇出來(lái)的模式是介導(dǎo)[P-抗-P]依賴的限制性識(shí)別；與此相對(duì)應(yīng)的是未經(jīng)胸腺陽(yáng)性選擇的模式-介導(dǎo)非[P-抗P]依賴的同種異體反應(yīng)。同種異體識(shí)別不是進(jìn)化選擇的直接結(jié)果，因?yàn)樗鼪](méi)有功能，只是限制性識(shí)別機(jī)制的副產(chǎn)品。

以上兩種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式是這樣產(chǎn)生的：

每個(gè) VT基因片段特異性識(shí)別 R 上的 2 個(gè)決定簇：識(shí)別 MHC 等位基因特異性 a 決定簇和非可變區(qū)的i 決定簇。其中 Vα 基因片段定義了識(shí)別位于 R 的 W 結(jié)構(gòu)域（或亞基）上 a 決定簇的結(jié)合位點(diǎn)，而 Vβ 基因片段定義了 R 的 E 結(jié)構(gòu)域（或亞基）上 a 決定簇的結(jié)合位點(diǎn)。這屬于胚系基因選擇結(jié)果。

i 決定簇是 R 的 W 或 E 結(jié)構(gòu)域（或亞基）上標(biāo)志。Vα 基因片段負(fù)責(zé)識(shí)別 W 結(jié)構(gòu)域（或亞基）的決定簇：aW 和 iW；Vβ 基因片段負(fù)責(zé)識(shí)別 E 結(jié)構(gòu)域（或亞基）的決定簇：aE 和 iE。因此，只存在 2 種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式：Vα（aW）→ Vβ（iE）或Vβ（aE）→Vα（iW）（見(jiàn)圖2、圖3）。

圖 2 TCR 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式及其與構(gòu)象變化的關(guān)系示意[2]

圖 3 TCR 與 PR 相互作用后的2種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式示意[2]

表 1 2 種TCR-PR 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)要求的關(guān)系（與圖2 互參）

既然i 決定簇是非可變區(qū)決定簇，就必須考慮i 決定簇在兩類 R，即 RI（class I restricting element，RI）和 RII（class II restricting element，RII）的分布。如果i 決定簇是 RI 或 RII 類特異性，Vα 基因必須能識(shí)別[aWI，iWI]或[aWII，iWII]，相應(yīng)的 Vβ 基因必須能識(shí)別[aEI，iEI]或[aEII，iEII]。如果是這樣，新生兒大概一半的 VαVβ 是有功能的，即能與 R 對(duì)接Vα（aWI，iWI）Vβ（aEI，iEI）和Vα（aWII，iWII）Vβ（aEII，iEII），另一半無(wú)功能的VαVβ 在胸腺中被忽視而消亡；如果 iW 和 iE 決定簇在 RI 和 RII 是同一決定簇，那么新生兒所有 VαVβ 應(yīng)當(dāng)是功能性的。后者相當(dāng)于沒(méi)有i 決定簇，TCR 與 a 決定簇的相互作用就足夠與 TCR 充分對(duì)接，這似乎不大可能，況且最近也推斷出了 R 的類的 i 決定簇。

限制性識(shí)別、反應(yīng)的模式是胸腺陽(yáng)性選擇的結(jié)果。不論在那種識(shí)別模式，限制性反應(yīng)都依賴 P-抗 P 相互作用，也就是說(shuō)是P特異性的。但是陽(yáng)性選擇和同種異體反應(yīng)不需要P-抗 P 的參與（P 非特異性的）。這提示抗-P 位點(diǎn)在陽(yáng)性選擇后以2 種構(gòu)象中的一種表達(dá)功能。其最終結(jié)果是對(duì)于任何給定的 TCR 分子都存在信號(hào)傳遞方面的不對(duì)稱性：抗-P 依賴的陽(yáng)性選擇后的限制性識(shí)別與抗-P 不依賴的非陽(yáng)性選擇后的同種異體識(shí)別。

3 三位模型的進(jìn)一步解釋和修正

為了實(shí)現(xiàn)限制性識(shí)別，TCR 與 PR 對(duì)接首先是[a+c-a]（combining site (c) on VTfor a，c-a）然后以對(duì)位方式[i+c-i]（combining site (c) on VTfor i，c-i）并暴露抗-P 位點(diǎn)。如果[P-抗-P]沒(méi)有結(jié)合上則 TCR 從 PR 解離。這里 TCR 通過(guò)i 和 a 與 R 相互作用是必須的以暴露抗-P 位點(diǎn)。[R-抗-R]相互作用表明細(xì)胞一定在處理胞內(nèi)病原，而[P+抗-P]相互作用才啟動(dòng)給 T 細(xì)胞的信號(hào)（單一受體）。這就是三位模型與標(biāo)準(zhǔn)模型的不同之處：三位模型正確加和了 P 和 R 對(duì)識(shí)別的貢獻(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)模型則認(rèn)為[PR]相互作用后形成新的復(fù)合表位與 TCR 單一位點(diǎn)結(jié)合，且 TCR 的占位水平?jīng)Q定了多個(gè)可能信號(hào)的一種會(huì)傳給某一特定 T 細(xì)胞（多受體）。

3.1 抗-P結(jié)合位點(diǎn)

前已述及：TCR 兩種不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式與抗-P 構(gòu)象相關(guān)，我們把抗-P 的這兩種構(gòu)象稱為 flIp 和 flOp（圖2，表1）。flIp 和 flOp 是由 Dβ 閱讀框決定的。由于基因重排發(fā)生在陽(yáng)性選擇以前，陽(yáng)性選擇就必須定義構(gòu)象與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式之間的關(guān)系。

在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式 aW → iE，如果抗-P 位點(diǎn)構(gòu)象是 flOp，則 TCR 就被陽(yáng)性選擇；在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式 aE → iW，如果抗-P 位點(diǎn)構(gòu)象是 flIp，則 TCR 也是被陽(yáng)性選擇。在與 P 相互作用下，抗-P 的構(gòu)象就轉(zhuǎn)換為通常的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)構(gòu)象狀態(tài) Φ，實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳導(dǎo)。Φ 是從 flOp 或 flIp 轉(zhuǎn)換來(lái)的中間構(gòu)象狀態(tài)。

3.2 關(guān)于陰性選擇

胸腺細(xì)胞通過(guò)3 個(gè)過(guò)程“整肅”：

⑴“忽略死亡”（death-by-neglect）。不能識(shí)別或不能對(duì)接RT（the restricting element mediating positive selection in thymus，RT）的oT[T-cells prior to positive selection (CD4+ CD8+)，oT]，即沒(méi)有經(jīng)過(guò)陽(yáng)性選擇的這群細(xì)胞會(huì)死亡。

⑵限制性識(shí)別自身多肽[PSRT]（self-peptide，PS）導(dǎo)致凋亡。

⑶任何在限制性識(shí)別中具有不正確或不適當(dāng)構(gòu)象的 TCR，在陽(yáng)性選擇前或陽(yáng)性選擇中通過(guò)與RT的相互作用而被刪除，這是[P-抗P]非依賴性的。

假設(shè)i 決定簇是 R 類特異性的。那么新生兒 50% 左右的 oT 細(xì)胞因?yàn)椴荒芘cR對(duì)接而失去功能。剩下的又有 50% 因?yàn)闃?gòu)象錯(cuò)誤或不適當(dāng)而被刪除，這樣只有 25%（50% × 50%）的細(xì)胞進(jìn)入陽(yáng)性選擇。大約20% 的被陽(yáng)性選擇。所以總體上5%（25% × 20%）的新生兒oT 細(xì)胞被陽(yáng)性選擇出來(lái)。通過(guò)PsRT的抗原特異性刪除只占了總體oT 細(xì)胞的萬(wàn)分之五（1% × 5%）。最后就只有 5% 的oT 細(xì)胞會(huì)成為功能性 iT 細(xì)胞（T-cell after positive selection，iT）布防在外周。

3.3 關(guān)于陽(yáng)性選擇

陽(yáng)性選擇的結(jié)果是：

⑴最大化功能性限制性識(shí)別的細(xì)胞。

⑵建立嚴(yán)格的效應(yīng)細(xì)胞功能與R類識(shí)別的關(guān)系：eTc（cytotoxic effector T-cell，eTc）是 RI 限制性，eTh（effector helper T-cell，eTh）是 RII 限制性。

⑶清除雙重 RT限制性 TCR 和雙重 RT限制性細(xì)胞，因?yàn)檫@些細(xì)胞表達(dá) 2 種 TCR（1 Vα + 2 Vβ或1 Vβ + 2 Vα）。

3.3.1 信號(hào)通路 以H-2a小鼠為例說(shuō)明：oT 細(xì)胞具有約1 600 種VαVβ 組合（~20 Vβ × ~80 Vα）。有兩種可能需要考慮：i 決定簇在RI 和RII 相同（或沒(méi)有i 決定簇）；i 決定簇在RI 和RII 不同（i 決定簇是R 類特異性的）。其差別是前者外周iT 細(xì)胞有一半是同種反應(yīng)性的；后者則所有的外周血iT 細(xì)胞是同種反應(yīng)性的。

與標(biāo)準(zhǔn)模型不同，在三位模型認(rèn)為[P+抗-P]不參與陽(yáng)性選擇（即非P 特異性的）、但陽(yáng)性選擇的iT 細(xì)胞參與限制性識(shí)別時(shí)則需要[P+抗-P]信號(hào)（P特異性的）?？紤]到Dβ 基因選擇的flOp 或flip 構(gòu)象，對(duì)接信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方向?yàn)閍W → iE[即Vα（aW）Vβ（iE）]的oT 細(xì)胞必須是flOp 構(gòu)象以被陽(yáng)性選擇；如果是flIp 構(gòu)象則被刪除（非P 特異性陰性選擇）。與此相反：對(duì)接信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方向?yàn)閍E → iW [即Vβ（aE）Vα（iW）]的oT 細(xì)胞必須是flIp 構(gòu)象以被陽(yáng)性選擇，如果是flOp 構(gòu)象則被刪除（非P 特異性陰性選擇）。假定i 決定簇是R 類特異性的，在H-2a小鼠有4 群功能T細(xì)胞（圖4）。

圖 4 在H-2a 小鼠陽(yáng)性選擇后的4 群iT 細(xì)胞

3.3.2 信號(hào) 在三位模型中，oT 細(xì)胞的陽(yáng)性選擇只有R-抗-R信號(hào)啟動(dòng)而沒(méi)有P-抗P 信號(hào)參與。這就需要胸腺介導(dǎo)陽(yáng)性選擇的細(xì)胞被通知結(jié)合oT 細(xì)胞傳導(dǎo)陽(yáng)性選擇信號(hào)。這樣就建立了R 類的功能關(guān)聯(lián)及限制特異性。

一種機(jī)制是TCR 作為R 的配體、R 作為T(mén)CR 的受體，其相互作用結(jié)果是胸腺細(xì)胞給oT 細(xì)胞信號(hào)，反過(guò)來(lái)，被告知在與R的相互作用下分化為iTc 或iTh。

鑒于oT 細(xì)胞不知道限制特異性，它就必須具備向下分化為iTc 或iTh 之一的能力。胸腺選擇細(xì)胞應(yīng)能夠送出選擇作用是RI 還是RII 的不同信號(hào)，oT 細(xì)胞則應(yīng)具備2 種不同的受體以接受RI 或RII 來(lái)的信號(hào)?？赡苄叵偌?xì)胞向oT 細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)是通過(guò)CD4 或CD8。

3.4 關(guān)于同種反應(yīng)性

同種反應(yīng)性生理狀態(tài)下沒(méi)有功能，所以也不需要、也不是通過(guò)直接選擇獲得。三位模型認(rèn)為對(duì) RA（allo-R）的耐受或反應(yīng)都不是 P 特異性的。R 是 T 細(xì)胞的特殊抗原，它們不需要處理成多肽才成為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的配體。

同種反應(yīng)有 3 個(gè)特性需要解釋：

⑴同種反應(yīng)和限制性反應(yīng)涉及的 R 等位基因相同。同種反應(yīng)是 R 等位基因特異性的，這就象在限制性識(shí)別一樣。

⑵同種反應(yīng)頻率高。對(duì)于一個(gè)給定的 allo-R 等位基因，大約 1% 的陽(yáng)性選擇后限制性識(shí)別的T 細(xì)胞會(huì)反應(yīng)。這與[PR]限制性識(shí)別只有萬(wàn)分之一 T 細(xì)胞有很大反差。

⑶限制性識(shí)別的 R 類限制性與效應(yīng)細(xì)胞功能關(guān)系很嚴(yán)格。在同種反應(yīng)這一關(guān)系也同樣嚴(yán)格。

三位模型對(duì)這 3 個(gè)現(xiàn)象的解釋是：

胚系編碼的（Vα+Vβ）識(shí)別 R 等位基因，胚系編碼的（Vα+Vβ）是VT基因形成的單一庫(kù)，以[P+抗-P]非特異性的方式參與同種反應(yīng)，這就決定了同種反應(yīng)的高頻性，也決定了同種反應(yīng)與限制性識(shí)別同樣嚴(yán)格受R 等位基因限制。

所有 TCR 在陽(yáng)性選擇后，功能轉(zhuǎn)變?yōu)橄拗菩宰R(shí)別，這是合適識(shí)別模式（信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方向）依賴的。如果識(shí)別模式是另一種則具有可能介導(dǎo)同種反應(yīng)潛能。但是，如果這種潛能直接變成同種反應(yīng)性，則 R 類與效應(yīng)細(xì)胞功能關(guān)系會(huì)放松、變得不嚴(yán)格。有 2 種解釋：

⑴假定i 決定簇是 R 類特異性的：iEI、iwI、iEII、iWII。在這種情況下，只有與 R 的 a 和i 相配的 TCR 能對(duì)接 R。也就是 2 種組合 Vα（aWI，iWI）Vβ（aEI，iEI）或Vα（aWII，iWII）Vβ（aEII，iEII）是功能性的、是同種反應(yīng)性的、也是 R 類特異性的。這種解釋提示大概半數(shù)的從頭選擇的 TCR 不能經(jīng)過(guò)陽(yáng)性選擇并被 die-by-neglect。任何在不充分的同種反應(yīng)可能因 I 類和 II 類 R 分子間的順式相互反應(yīng)的疊加或 V-基因片段編碼的某些信號(hào)的混合所導(dǎo)致。

⑵假定i 決定簇是 R 類共有的或i 決定簇根本不存在。陽(yáng)性選擇授予 R 類表型功能：eTc 是 RI 限制性的、eTh 是 RII 限制性的。這依賴于 eTc 表達(dá) CD8、eTh 表達(dá) CD4。所有oT細(xì)胞的TCR都具有經(jīng)過(guò)陽(yáng)性選擇的潛能，但只有一半是同種反應(yīng)性的。任何不充分的同種反應(yīng)可能是 CD4、CD8 介導(dǎo)效應(yīng)不充分所致。

陽(yáng)性選擇建立起 P 特異性的限制性識(shí)別。在aW → iE 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方向，VαVβ 與抗-P 是 flOp 構(gòu)象，需要 P 的信號(hào)才能傳入細(xì)胞。但在另一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方向 aE → iW，因?yàn)槭?flIp 構(gòu)象或引起 flOp → Φ → ‘flIp’ 的構(gòu)象變化，當(dāng) allo-R 參與后，就不依賴[P-抗-P]而向細(xì)胞內(nèi)傳入信號(hào)。這表明 TCR 的 2 種對(duì)接方式不對(duì)稱。這種不對(duì)稱適應(yīng)在缺少[P-抗-P]情況下引發(fā)同種反應(yīng)所需要的構(gòu)象改變。

構(gòu)象變化flOp → Φ → ‘flIp’（或相反）的重要性有：①在陽(yáng)性選擇，oT 細(xì)胞表達(dá)的構(gòu)象與選擇方向相反（aW → iE 是flip 或aE → iW 是flOp）就被刪除。大約有 50% 通過(guò) TCR 選擇的 T 細(xì)胞在陽(yáng)性選擇中被刪除是通過(guò)這種構(gòu)象變化實(shí)現(xiàn)的；②表達(dá) 2 種 TCR 的細(xì)胞（1Vα+2Vβ 或1Vβ+ 2Vα）將被刪除。因?yàn)橥粋€(gè)信號(hào)方向可能被選擇，但在相反信號(hào)方向被刪除。

應(yīng)區(qū)分同種反應(yīng)性（alloreactivity）與同種限制性（allorestriction）。同種限制性是指 P 特異性識(shí)別是在同種等位基因決定簇伴隨下給 T 細(xì)胞輸送信號(hào)；而同種反應(yīng)性則僅是通過(guò)特異識(shí)別同種等位基因決定簇就輸送信號(hào)給 T 細(xì)胞，不需要抗-P 位點(diǎn)的參與。

同種反應(yīng)細(xì)胞不能從陽(yáng)性選擇而來(lái)?？赡芡ㄟ^(guò)胸腺外的一種古老方式而不需要 oT 細(xì)胞選擇而成熟。同種限制性細(xì)胞在個(gè)體是沒(méi)有功能意義的，但在實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)給予強(qiáng)抗原性[PRA]選擇壓力而激發(fā)其同種限制性。但這些實(shí)驗(yàn)沒(méi)能同種反應(yīng)性細(xì)胞是否抗-P 依賴。

3.5 a，i，c-a 和 c-i 位點(diǎn)的拓?fù)鋵W(xué)

ii 決定簇在每類R 都在固定位置。為了使 TCR 同時(shí)能結(jié)合 a 和i，a 就必須處在 TCR 折疊后可及的位置。對(duì)于一個(gè)大的 VT 基因庫(kù)有1 000種 VαVβ，每種都能與 R 以兩種結(jié)合模式（限制性識(shí)別和同種反應(yīng)）中的任何一種對(duì)接，那么 TCR-R 的相互作用都需要固定的 a 和 i 結(jié)合的拓?fù)?。進(jìn)一步還需要有需要[P-抗P]信號(hào)的限制性識(shí)別模式和不需要[P-抗P]信號(hào)的限制性識(shí)別模式的同種反應(yīng)的拓?fù)?。也就需要有上?2 種模式、flOp、flIp 兩種構(gòu)象的非對(duì)稱性。在陽(yáng)性選擇后，不管是 flOp 構(gòu)象還是 flIp 構(gòu)象，TCR 不但需要 RT 選擇性參與也需要[P-抗-P]作用以啟動(dòng)能傳導(dǎo)信號(hào)的 Φ 構(gòu)象。

構(gòu)象轉(zhuǎn)換的具體細(xì)節(jié)是重要的。在不需要[P-抗P]信號(hào)的情況，[RT-抗-RT]的親和力應(yīng)足夠低以允許快速解離。為什么在沒(méi)有[P-抗P]信號(hào)，allo-R（RA）的作用能轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)？如果構(gòu)象和模式適合限制性識(shí)別（見(jiàn)表1，圖2），[RT+抗RT]相互作用是低親和力的，如果aW → iE 方向是flOp 構(gòu)象，aE → iW 方向是flIp 構(gòu)象，加上[P-抗P]相互作用，配合[RT+抗RT]作用，則使構(gòu)象進(jìn)入Φ 狀態(tài)，從而形成低解離的穩(wěn)定的[TCR-PR]結(jié)合狀態(tài)。這里[P+抗P]的參與使得低親和力的[RT+抗RT]相互作用轉(zhuǎn)變?yōu)楦哂H和力的[TCR-PR]結(jié)合狀態(tài)。如果構(gòu)象和模式不適合限制性識(shí)別（見(jiàn)表1，圖 2），既aW → iE 方向是flIp 構(gòu)象，aE → iW 方向是flOp 構(gòu)象，[RA+抗RA]誘導(dǎo)[P+抗P]非依賴性的Φ 構(gòu)象轉(zhuǎn)變和穩(wěn)定的[TCR-RA]結(jié)合。

3.6 關(guān)于Φ

⑴Φ 的半衰期

[P-抗P]主導(dǎo)的限制性識(shí)別會(huì)形成足夠長(zhǎng)時(shí)相 Φ 構(gòu)象狀態(tài)以便進(jìn)行下一步-與靶形成突觸。這是相對(duì)緩慢的過(guò)程，即使只有少數(shù) TCR 參與也能工作。與此不同，同種反應(yīng)是[P-抗P]非依賴的，flOp → Φ → ‘flIp’ 或 flIp → Φ →‘ flOp’ 構(gòu)象轉(zhuǎn)變會(huì)產(chǎn)生 Φ 構(gòu)象狀態(tài)，進(jìn)一步通過(guò) 2 種方式中的 1 種進(jìn)入下一步。第一，半衰期很短但通過(guò)數(shù)目眾多 TCR 的參與而得到補(bǔ)償；第二，形成假構(gòu)象，‘flIp’（pseudo-flIp）、‘flOp’（pseudo-flOp），形成的 Φ 構(gòu)象狀態(tài)就時(shí)間長(zhǎng)，這樣半衰期就類似于[P-抗P]主導(dǎo)的那樣長(zhǎng)。

⑵T 細(xì)胞閱讀Φ構(gòu)象狀態(tài)而啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

有 2 種可能：每種構(gòu)象變化都能被胞膜內(nèi)側(cè)直接閱讀；構(gòu)象變化使 TCR 形成多聚物而被細(xì)胞內(nèi)側(cè)閱讀。

TCR 與 PR 的結(jié)合獲得 Φ 構(gòu)象狀態(tài)可能直接或在 TCR-CD3 復(fù)合物形成后，將信號(hào)傳遞到 CD3 并激活 CD3 通路傳遞信號(hào)。目前還沒(méi)有跨膜傳遞構(gòu)象信號(hào)的證據(jù)，已有的證據(jù)支持第 2 種可能。

3.7 關(guān)于抗P 庫(kù)

抗P 庫(kù)是體細(xì)胞生成并隨機(jī)識(shí)別自我與非我。原則上每個(gè)陽(yáng)性選擇的VαVβ 對(duì)都可能成為抗-P 庫(kù)。表位有~105，抗-P 庫(kù)也是~105，這是個(gè)“封頂”的庫(kù)。

R 結(jié)合約 10 個(gè) AA 的肽。每個(gè)肽有 2 個(gè)進(jìn)化選擇，而獲得固性殘基的2 個(gè)錨：1 個(gè)是結(jié)合在 N 末端的 W 結(jié)構(gòu)域或亞基，另 1 個(gè)是結(jié)合在 C 末端的 E 結(jié)構(gòu)域或亞基?？?P 識(shí)別的肽序列庫(kù)應(yīng)與每個(gè) R 相當(dāng)，但不依賴于 R 識(shí)別的錨固性殘基種類。假定識(shí)別 5 個(gè)氨基酸殘基能定義 1 個(gè)表位，且 20 個(gè)可能氨基酸替換時(shí)只有一半導(dǎo)致產(chǎn)生功能不同表位，就可推算 T 細(xì)胞功能不同的表位庫(kù)就在~105數(shù)量級(jí)，起碼不多于 106，不少于104。這個(gè)表位庫(kù)被含~105不同功能抗-P 庫(kù)所識(shí)別。從基因多樣性計(jì)算，如果抗-P 是 (NDNJ)β 和 (NJ)α 互補(bǔ)形成，那么組合就有 Jα × DβJβ × 30，組合就在~105數(shù)量級(jí)。

抗-P 庫(kù)實(shí)際應(yīng)該包括激動(dòng)劑和阻斷劑。一種給定的 TCR 的激動(dòng)劑可被看作另外一個(gè)TCR 的阻斷劑。但是阻斷劑又不明顯引起 Φ 構(gòu)象狀態(tài)。結(jié)合 R、不結(jié)合抗-P，與結(jié)合 R 而不被 TCR 識(shí)別這 2 種情況不能很好區(qū)別，這是 iT 細(xì)胞通常有的情況?，F(xiàn)在還不清楚阻斷劑是不是激動(dòng)劑的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，如果阻斷劑能特異性結(jié)合抗-P 位點(diǎn)又不啟動(dòng)構(gòu)象變化，那么激動(dòng)劑和阻斷劑在正常的穩(wěn)定多肽負(fù)載狀態(tài)的意義就成為重要的問(wèn)題。

目前免疫識(shí)別機(jī)制包括多肽與 R 的結(jié)合和 TCR 的識(shí)別，使得病原體在識(shí)別這一環(huán)節(jié)逃逸的概率很小，可能病原體逃逸是顛覆了效應(yīng)細(xì)胞功能，通過(guò)抗原非特異性方式顛覆了多肽呈遞機(jī)制，或者使免疫細(xì)胞功能失活。也必然有少數(shù)病原體在識(shí)別環(huán)節(jié)逃逸，不能被抗-P 識(shí)別或者不能提供 R 結(jié)合的多肽。選擇性壓力依然存在，況且從來(lái)不會(huì)完美。

三位模型解釋了為什么體細(xì)胞突變對(duì)抗體多樣極端重要，但對(duì) TCR 庫(kù)卻沒(méi)有貢獻(xiàn)。在已經(jīng)“封頂”的抗-P庫(kù)，任何特異性的突變只會(huì)變成已經(jīng)存在的另一種特異性，突變不會(huì)帶來(lái)新東西。

3.8 關(guān)于區(qū)分自我（self，S）-非我（non-self，NS）

給定表位庫(kù)~105、每種動(dòng)物 T 細(xì)胞系統(tǒng)表達(dá) 105不同蛋白，每種蛋白在胚系都表達(dá)，也就都表達(dá)了整個(gè)表位庫(kù)。那么，區(qū)分S-NS 的基礎(chǔ)是什么？

“自我”是自動(dòng)生成的 PSRT復(fù)合物。通過(guò)進(jìn)化選擇，其中只有一部分自動(dòng)生成的PR 復(fù)合物是作為“自我”的PSRT。S 必須有個(gè)PSRT在細(xì)胞膜表面表達(dá)密度的域值。如果 1% 的 P 庫(kù)是自身（Ps），那么 1 × 103的 P 是 S，9.9 × 104的 P 是 NS。S 的密度域值不但與耐受有關(guān)，也與反應(yīng)有關(guān)。為了應(yīng)對(duì)細(xì)胞內(nèi)病原（ns），必須在細(xì)胞表面有超過(guò)域值密度的[PnsRT]（nonself-petide，Pns）。

以病毒為例，免疫系統(tǒng)只能在細(xì)胞膜上的病毒多肽足夠高密度多肽時(shí)（即超過(guò)域值）才會(huì)反應(yīng)。進(jìn)化的壓力會(huì)讓病毒保持低于域值的密度。病毒會(huì)借用細(xì)胞內(nèi)的合成機(jī)器復(fù)制，如果復(fù)制過(guò)快，則細(xì)胞膜上病毒多肽密度會(huì)升高并活化 iT 細(xì)胞。誘導(dǎo)生成的效應(yīng) T 細(xì)胞（effector T-cell，eT）可能需要同樣密度域值啟動(dòng)效應(yīng)功能。而在自身免疫則密度域值要低一些。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，效應(yīng)細(xì)胞的密度域值比耐受或活化的密度域值低一些。病原體表位也會(huì)是內(nèi)源生成多肽庫(kù)的一部分，密度在域值以下則是耐受狀態(tài)。這樣看來(lái)效應(yīng)細(xì)胞的密度域值就是一個(gè)進(jìn)化相關(guān)的兩難選擇：域值低于自身免疫則在清除病原時(shí)有可能引起自身免疫；域值與耐受接近則不容易引起自身免疫，但病原體已經(jīng)不是早期階段了。這個(gè)矛盾在腫瘤也存在。

iT 是區(qū)分自我-非我的惟一階段。eT 細(xì)胞是免疫效應(yīng)的惟一階段。因?yàn)?iT 和 eT 分別與其相應(yīng)靶細(xì)胞作用，前面述及的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)都適合于這2 個(gè)分化階段的細(xì)胞，不同的是這 2 種分化狀態(tài)細(xì)胞對(duì) TCR-PR 相互作用的信號(hào)解讀。

3.9 所提出的構(gòu)象轉(zhuǎn)換邏輯

為什么有 2 種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式（aW → iE 和aE → iW）？

進(jìn)化選擇使得 RII 的 W 和 E 亞基互補(bǔ)識(shí)別表位的概率很高。VαVβ 識(shí)別單一的 RII 亞基是必須的，Vα 識(shí)別 RII 的 W 亞基上的等位基因特異性決定簇，Vβ 識(shí)別 RII 的 E 亞基上的等位基因特異性決定簇，功能優(yōu)化就要求 TCR 在 2 個(gè)方向（2 種模式）與 R 結(jié)合：Vα（aW）→ Vβ（iE）或Vβ（aE）→ Vα（iW）。

為什么 2 種結(jié)合模式（信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)）方向需要 flOp 和flIp 兩種起始構(gòu)象？

一個(gè)受體只轉(zhuǎn)導(dǎo)一種信號(hào)。這種信號(hào)必須由與 TCR 相互作用而形成的構(gòu)象而引發(fā)。每種結(jié)合模式的相應(yīng)構(gòu)象 flOp 和 flIp 必須能夠在[P-抗-P]參與后轉(zhuǎn)換為共同構(gòu)象 Ф，后者啟動(dòng)限制性識(shí)別反應(yīng)。

同種反應(yīng)性是 TCR 與 R 相互作用的結(jié)果：識(shí)別模式（信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方向）和構(gòu)象不協(xié)調(diào)。陽(yáng)性選擇去除不協(xié)調(diào)構(gòu)象有其單獨(dú)機(jī)制。

[1] Cohn M. The tritope model of restrictive recognition by TCR. Trends Immunol, 2003, 24(3):127-131.

[2] Cohn M. The Tritope Model for restrictive recognition of antigen by T-cells I. What assumptions about structure are needed to explain function? Mol Immunol, 2005, 42(12):1419-1443.

2009-10-15

10.3969/cmba.j.issn.1673-713X.2010.02.001