T細(xì)胞激活和凋亡信號(hào)的識(shí)別與傳遞機(jī)制

陳雪晴

（復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，上海 200433）

T細(xì)胞激活和凋亡信號(hào)的識(shí)別與傳遞機(jī)制

陳雪晴

（復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，上海 200433）

T淋巴細(xì)胞；激活和凋亡；信號(hào)通路；調(diào)節(jié)機(jī)制

1 關(guān)于T細(xì)胞識(shí)別激活和凋亡信號(hào)的研究回顧

淋巴細(xì)胞的識(shí)別與激活是免疫應(yīng)答的核心問(wèn)題，也是近半個(gè)世紀(jì)來(lái)免疫學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。1970年已經(jīng)發(fā)現(xiàn)抗體的生成需要至少2種淋巴細(xì)胞（T細(xì)胞和B細(xì)胞）協(xié)同作用[1]。1977年MHC限制現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)，證明了所有能被激活的T細(xì)胞必定受限于特定主要組織相容性復(fù)合體（MHC）等位基因產(chǎn)物。即存在抑制性T細(xì)胞（Ts）的調(diào)節(jié)作用，為CD8+的T細(xì)胞，對(duì)B細(xì)胞、殺傷性T細(xì)胞（Tc）和Th細(xì)胞均有抑制作用，并認(rèn)為Ts是有抗原特異性并受MHC限制的[2]。這個(gè)發(fā)現(xiàn)表明正常T細(xì)胞的功能與同種異基因的反應(yīng)息息相關(guān)。1987年T細(xì)胞生長(zhǎng)因子白介素-22（IL-22）被發(fā)現(xiàn)，解決了無(wú)法長(zhǎng)期培養(yǎng)T細(xì)胞克隆的難題，使進(jìn)一步研究T細(xì)胞的激活條件成為可能[3]。Jenkins和Schwartz在T細(xì)胞克隆的增殖應(yīng)答實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，只有活的抗原提呈細(xì)胞（APC）才可提供第二信號(hào)從而激活T細(xì)胞，如果殺死或固定APC會(huì)誘導(dǎo)無(wú)應(yīng)答狀態(tài)，若抗原單獨(dú)刺激將引發(fā)“無(wú)能（Anergy）”狀態(tài)[4]。1994年，Matzinger提出危險(xiǎn)信號(hào)理論，提出缺乏第二信號(hào)的T細(xì)胞在抗原受體受到刺激時(shí)都將被滅活，因此自身反應(yīng)性T細(xì)胞接觸健康組織是無(wú)害的。組織損傷會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)信號(hào)，從而引發(fā)自身免疫應(yīng)答，如眼外傷后出現(xiàn)交感性眼炎，心肌梗死后產(chǎn)生抗心肌抗體等[5]。

近年來(lái)，關(guān)于某些信號(hào)傳遞途經(jīng)的研究已對(duì)部分問(wèn)題做出解答。2000年，中國(guó)協(xié)和醫(yī)學(xué)院研究人員發(fā)現(xiàn)，磷酸肌醇3-激酶（PI3K）和蛋白激酶B（Akt或PKB）通過(guò)其活性的改變?cè)诩?xì)胞的生命活動(dòng)中起重要調(diào)節(jié)作用[6]，如影響細(xì)胞內(nèi)糖原、蛋白質(zhì)、脂類的合成和轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)控T淋巴細(xì)胞的激活并抑制T細(xì)胞凋亡，參與某些淋巴因子和生長(zhǎng)因子介導(dǎo)的靶細(xì)胞免疫應(yīng)答等。PI3K和Akt參與了T淋巴細(xì)胞抗原受體復(fù)合物（TCR/CD3）介導(dǎo)的免疫激活過(guò)程[7]?？乖亩虝捍碳ふT導(dǎo)T淋巴細(xì)胞激活時(shí)，CD3ε胞內(nèi)區(qū)的免疫受體酪氨酸激活基序（ITAM）中的兩個(gè)酪氨酸被磷酸化，從而激發(fā)一系列蛋白激酶的級(jí)聯(lián)反應(yīng)；而抗原的持續(xù)刺激會(huì)誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞的程序性死亡[8]。

2008年，上海市免疫學(xué)研究所發(fā)表的關(guān)于Notch信號(hào)途徑對(duì)T細(xì)胞發(fā)育的研究結(jié)果表明，Notch信號(hào)途徑在早期T細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中起關(guān)鍵作用，該信號(hào)通路涉及一些蛋白質(zhì)裂解過(guò)程，隨后反式作用因子RBP-J及協(xié)同激活因子MAML等參與，最終導(dǎo)致靶基因的轉(zhuǎn)錄[9]。Notch還調(diào)節(jié)外周T細(xì)胞的活化增殖和誘導(dǎo)Th細(xì)胞亞群的分化，對(duì)轉(zhuǎn)錄因子GATA-3激活誘導(dǎo)的Th2細(xì)胞分化非常重要。Notch1信號(hào)途徑則對(duì)晚期T細(xì)胞的發(fā)育起調(diào)控作用[10]。Washburn等[11]提出的T細(xì)胞發(fā)育模型認(rèn)為，胸腺細(xì)胞在經(jīng)歷pre-TCR階段時(shí)若接受Notch1信號(hào)則發(fā)育為abTCR+雙陽(yáng)性細(xì)胞，未接受Notch1信號(hào)則發(fā)育為gdTCR+細(xì)胞。此項(xiàng)研究結(jié)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(lǐng)域中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

2009年，清華大學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)研究結(jié)果表明，CD8+T細(xì)胞的增殖受樹(shù)突狀細(xì)胞（DC）數(shù)量和抗原肽（SIINFEKL）濃度的共同調(diào)節(jié)，要獲得持久有效的CD8+T細(xì)胞免疫，必須保證CD8+T細(xì)胞得到足夠的抗原信號(hào)，同時(shí)避免抗原信號(hào)過(guò)強(qiáng)導(dǎo)致的細(xì)胞活化后死亡。DC在免疫學(xué)上具有負(fù)相調(diào)節(jié)作用，可通過(guò)誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tr）形成、促進(jìn)活化T細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)T細(xì)胞進(jìn)入“無(wú)能（Anergy）”狀態(tài)、使免疫反應(yīng)偏移等途徑使機(jī)體達(dá)到免疫穩(wěn)態(tài)[12]。DC介導(dǎo)免疫應(yīng)答途徑的類型與T細(xì)胞亞群及其成熟狀態(tài)有關(guān)。調(diào)節(jié)性DC通過(guò)活化擴(kuò)增體內(nèi)已經(jīng)存在的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tr）或清除相應(yīng)的T細(xì)胞克隆達(dá)到免疫抑制或誘導(dǎo)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(guò)CD28和CTLA24調(diào)節(jié)Treg的抑制功能方面有相反作用，阻斷CD86能夠有效地增強(qiáng)CD4+、CD25+和Treg介導(dǎo)的抑制作用，而CD80的阻斷會(huì)限制Treg細(xì)胞介導(dǎo)的抑制作用，這表明了DC可能通過(guò)CD80和CD86的相關(guān)表達(dá)調(diào)節(jié)Treg細(xì)胞的功能，維持免疫激活和抑制的平衡[13]。

2 TCR/CD3ε介導(dǎo)的T細(xì)胞激活和凋亡信號(hào)傳遞機(jī)制的最新研究成果

2000年以來(lái)，TCR/CD3ε介導(dǎo)T淋巴細(xì)胞激活和凋亡的信號(hào)傳遞途徑的研究逐步深入。多個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用抗CD3ε的單克隆抗體處理成熟的或轉(zhuǎn)化的T細(xì)胞時(shí)，1 h以下的短期刺激可使T細(xì)胞激活，而多于24 h的長(zhǎng)期刺激會(huì)促使T細(xì)胞凋亡[14]。筆者認(rèn)為這里仍然存在幾點(diǎn)疑慮：CD3ε分子通過(guò)何種機(jī)制識(shí)別激活和凋亡信號(hào)從而決定T細(xì)胞命運(yùn)？是否存在其他平行信號(hào)通路?激活與調(diào)亡信號(hào)如何傳遞下去？

目前已知的T淋巴細(xì)胞抗原受體（TCR）正常狀態(tài)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(nèi)區(qū)一般只有3～5個(gè)氨基酸殘基，長(zhǎng)度很短，TCR分子不能傳遞抗原刺激信號(hào)，由CD3分子執(zhí)行傳遞功能。TCR/CD3由可變的TCR分子和穩(wěn)定的CD3分子共同組成，承擔(dān)抗原刺激信號(hào)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(xì)胞中表達(dá)，TCR/CD3在受到抗原刺激時(shí)，會(huì)發(fā)生T細(xì)胞激活、T細(xì)胞凋亡和免疫不應(yīng)性（即“無(wú)能”狀態(tài)anergy）3種截然不同的形態(tài)變化。這3種形態(tài)變化都是經(jīng)由不同的信號(hào)傳遞途徑而實(shí)現(xiàn)的，從而決定了T細(xì)胞激活分化和凋亡的不同命運(yùn)[15]。

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

近年來(lái)另一研究熱點(diǎn)是“死亡受體”——腫瘤壞死因子（TNF）受體家族成員對(duì)T淋巴細(xì)胞凋亡的調(diào)控作用。其中，F(xiàn)as（Apo－1/CD95）亞家族起到關(guān)鍵作用，關(guān)于這個(gè)家族的研究也最為深入。Fas介導(dǎo)的凋亡信號(hào)傳遞是通過(guò)其胞內(nèi)區(qū)的死亡功能區(qū)（DD）而實(shí)現(xiàn)的[17]。Fas的死亡功能區(qū)，可與幾個(gè)蛋白發(fā)生多聚化作用而形成死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合物（DISC)。第一個(gè)被鑒定的DISC蛋白是FADD或Mort－1，它的C-末端含有死亡功能區(qū)的接頭分子，可與Fas胞內(nèi)死亡功能區(qū)相互結(jié)合。FADD/Mort－1的N-末端為死亡效應(yīng)區(qū)（DED），是誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡所必須的[18]。DED通過(guò)同種蛋白相互作用機(jī)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(zhuǎn)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(jié)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(jí)聯(lián)反應(yīng)，而誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)亡[20]。

3 基于當(dāng)前研究現(xiàn)狀存在的問(wèn)題和日后的發(fā)展方向

對(duì)于早期的研究結(jié)果，筆者認(rèn)為還是說(shuō)明了一些問(wèn)題：首先，根據(jù)MHC第二信號(hào)理論細(xì)胞激活的控制權(quán)屬于應(yīng)答性淋巴細(xì)胞本身，而Jenkins和Schwartz的APC共刺激理論則認(rèn)為激活與否的決定權(quán)在于刺激細(xì)胞且明確是APC。其次，Matzinger的危險(xiǎn)信號(hào)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(wú)免疫排斥反應(yīng)，以及超敏反應(yīng)和自身免疫疾病只出現(xiàn)在少數(shù)個(gè)體的現(xiàn)象。另外，這些理論都是定性的，對(duì)T細(xì)胞激活的信息傳遞機(jī)制未能建立定量并整合描述細(xì)胞信號(hào)的新系統(tǒng)，信號(hào)通路的分子機(jī)制（例如MHC限制的分子機(jī)制）缺少確切的研究。

Tracy L.Staton等[21]通過(guò)研究指出，生成一個(gè)多樣化的和自我耐受的T細(xì)胞指令系統(tǒng)需要適宜的由CD4+CD8+雙陽(yáng)性胸腺細(xì)胞發(fā)出的T細(xì)胞抗原受體（TCR）信號(hào)的翻譯。胸腺細(xì)胞的命運(yùn)是TCR主體組織相容性復(fù)合體（MHC）和縮氨酸相互作用的性質(zhì)與信號(hào)導(dǎo)致死亡（陰性選擇）的高強(qiáng)度信號(hào)和導(dǎo)致分化（陽(yáng)性選擇）的中強(qiáng)度信號(hào)共同引導(dǎo)的。通過(guò)調(diào)節(jié)TCR信號(hào)強(qiáng)度調(diào)控T細(xì)胞發(fā)育的分子已有描述，但詳細(xì)定義陰性和陽(yáng)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(dǎo)的死亡通路抑制對(duì)陽(yáng)性選擇信號(hào)的恰當(dāng)翻譯是至關(guān)重要的，并確定 schnurri-2（Shn2，也稱 Hivep2）為一個(gè)關(guān)鍵的死亡通路。研究結(jié)果表明，Shn2-/-雙陽(yáng)性胸腺細(xì)胞對(duì)陽(yáng)性選擇信號(hào)不經(jīng)歷陰性選擇，從而阻斷T細(xì)胞的增殖分化。Shn2-/-t雙陽(yáng)性胸腺細(xì)胞對(duì)TCR誘導(dǎo)死亡更敏感并在陽(yáng)性選擇的相互作用下死亡。然而，Shn2機(jī)能不全的胸腺細(xì)胞可在TCR誘導(dǎo)死亡基因切除的情況下做出陽(yáng)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(diào)死亡閾值。在機(jī)制上Shn2在TCR臨近的信號(hào)組分下游運(yùn)行，抑制Bax活化和線粒體死亡通路。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)至關(guān)重要的控制T細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中死亡和分化平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制。

這項(xiàng)新的研究成果無(wú)疑為T細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中對(duì)不同信號(hào)強(qiáng)度的區(qū)分機(jī)制提出了新的設(shè)想，也為T細(xì)胞信號(hào)傳遞提供新的途徑。另外，此項(xiàng)研究成果指出了schnurri-2對(duì)線粒體死亡通路的抑制作用，但其對(duì)線粒體釋放的細(xì)胞色素C（Cyt C）和細(xì)胞調(diào)亡誘導(dǎo)因子（AIF）的具體作用機(jī)制仍不為人知[22]。

綜上所述，T淋巴細(xì)胞的激活和凋亡信號(hào)通路不僅受凋亡受體和配體表達(dá)的調(diào)控，還受細(xì)胞內(nèi)決定凋亡受體敏感性的信號(hào)傳遞機(jī)制的調(diào)控，其具體途徑非常復(fù)雜，且存在不同信號(hào)通路間的協(xié)作和調(diào)節(jié)[23]。調(diào)控凋亡受體和配體表達(dá)的胞外因子及其表達(dá)載體和控制細(xì)胞凋亡敏感性的胞內(nèi)因子將成為今后T淋巴細(xì)胞信息識(shí)別和傳遞機(jī)制研究的重要課題。基于迄今對(duì)T細(xì)胞信號(hào)傳遞途徑及其調(diào)節(jié)機(jī)制的定性研究，PI3K/Akt信號(hào)傳遞途徑、Notch信號(hào)途徑、DC負(fù)相免疫調(diào)節(jié)，包括TCR/CD3介導(dǎo)的T細(xì)胞激活和凋亡信號(hào)傳遞機(jī)制中schnurri-2對(duì)線粒體死亡通路的抑制作用等，均需建立更精確的定量標(biāo)準(zhǔn)化體系，這也是日后實(shí)驗(yàn)完善的重要方向。

在T淋巴細(xì)胞抗癌的臨床應(yīng)用領(lǐng)域，現(xiàn)已明確有激活T細(xì)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(shí)驗(yàn)證明，維生素E可增強(qiáng)T淋巴細(xì)胞的活性。年老多病的人除了在醫(yī)生指導(dǎo)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(lái)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(jiān)果、粗糧食物中也含有較多的維生素E。

近年來(lái)，發(fā)現(xiàn)核糖核酸和脫氧核糖核酸能刺激T淋巴細(xì)胞和B細(xì)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(xì)胞中，但是各種生物細(xì)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(jīng)常食用，則有助于提高免疫功能，增強(qiáng)抗癌能力。

[1] Lu Q,Wu A,Richardson BC.Demethylation of the same promoter sequence increases CD70 expression in lupus T-cells and T-cells treated with lupus-inducing drugs[J].J Immunol,2005,174:6212-6219.

[2]于善謙，王洪海，朱乃碩，等.免疫學(xué)導(dǎo)論[M].北京：高等教育出版社，2010:197-198.

[3]Chang S,Aune TM.Dynamic changes in histone methylation marks across the locus encoding interferon-gamma during the differentiationof Thelpertype2cells[J].NatImmunol,2007,8（7）:723-731.

[4]Hervas-Stubbs S,Olivier A,Boisgerault F,et al.TLR3 ligandstimulates fully functional memory CD8+T cells in the absence of CD4+T-cell help[J].Blood,2007,109(12):5318-5326.

[5]Williams MA,Ravkov EV,Bevan MJ.Rapid culling of the CD4+T-cell repertoire inthe transition from effector to memory[J].Immunity,2008,28(4):533-545.

[6]Julien van Greveny nghe.Francesc AProcopio,Zhong he,et al.Transcription factor FOXO3α controls the persistence of memory CD4(+)T-cells during HIV infection[J].Nat Med,2008,14(3):266-274.

[7]Esteller M.Cancer epigenomics:DNA methylomes and histone modification maps[J].Nat Rev Genet,2007,8:286-298.

[8] 張 靜，劉彥信，劉士廉，等.PI3K_Akt信號(hào)傳遞途徑與CD3ε介導(dǎo)T淋巴細(xì)胞激活和凋亡的調(diào)控[J].科學(xué)通報(bào)，2000，45（20）：2201.

[9] PurtonJ F,TanJ T,Rubinstein MP,et al.Antiviral CD4+memory T-cells are IL-15 dependent[J].J ExpMed,2008,204(4):951-961.

[10]Halle A,Hornung V,Petzold G C,et al.The NALP3 inflammasome is involved in the innate immune response to amyloid2β[J].Nat Immunol,2008,9(8):857-865.

[11]顧 鵬，周光炎.Notch信號(hào)及其對(duì)T細(xì)胞發(fā)育和分化的調(diào)節(jié)[J].Chinese Journal of Cell Biology，2008，30（4）：440-442.

[12]Scholer A,Hugues S,Boissonnas A,et al.Intercellular adhesion molecule-1-dependent stable interactions between T-cells and dendritic cells determineCD8+T-cell memory[J].Immunity,2008,28(2):258-270.

[13]田 壘，陳棟煒，季業(yè)偉，等.抗原濃度和DC數(shù)量對(duì)OT-I小鼠CD8+T細(xì)胞分化與增殖的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，37（9）：8-12.

[14]Lodish HF,Zhou B,Liu G,et al.Micromanagement of the immune system by microRNAs[J].Nat Rev Immunol,2008,8（2）:120-130.

[15]鄭德先，劉彥信.T淋巴細(xì)胞生存與死亡的決定[J].上海免疫學(xué)雜志，2000，20（3）：132.

[16]Xiao C,Calado DP,Galler G,et al.MiR-150 controls B-cell differentiation by targeting the transcription factor c-Myb[J].Cell,2007,131(1):146-159.

[17]Rodriguez A,Vigorito E,Clare S,et al.Requirement of bic/microR-NA-155 for normal immune function[J].Science,2007,316(5824):608-611.

[18]Matzinger P.The danger model:a renewed sense of self[J].Science,2002,296(5566):301-305.

[19]Kanneganti TD,OzorenN,Body2Malapel M,et al.Bacterial RNA and small antiviral compounds activate caspase21 through cryopyrin/Nalp3[J].Nature,2006,440(7081):233-236.

[20]陸俊羽，常 城.T淋巴細(xì)胞凋亡及其調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展[J].免疫學(xué)雜志，2001,17（3）：108-109.

[21]Tracy L.Staton,Vanja Lazarevic,Dallas C.Jones,et al.Dampening of death pathways by Schnurri2 is essential for T cell development[J].Nature,2011,472(7341):105-109.

[22]MartinonF,PetrilliV,MayorA,etal.Goutassociateduricacidcrystals activate the NALP3 inflammasome[J].Nature,2006,440(7081):237-241.

[23]Hornung V,Bauernfeind F,HalleA,et al.Silica crystals and aluminum salts activatetheNALP3inflammasomethroughphagosomal destabilization[J].Nat Immunol,2008,9(8):847-856.

R730.2

A

1672-1519（2012）04-0413-04

陳雪晴（1991-），女，主要研究方向?yàn)榉肿由飳W(xué)。

2012-04-02）

·通 知·