免疫细胞研究指南:T细胞的标志物如何选择

【字体: 时间:2021年12月16日 来源:生物通

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  多年来,科学家对哺乳动物免疫系统进行了广泛的研究,这加深了我们对T淋巴细胞复杂性的了解。我们现在知道,T淋巴细胞(T细胞)包含多个子集,可按照某些特性进行分类。在此,我们将回顾可用来鉴定各种T细胞的表型标志物。

多年来,科学家对哺乳动物免疫系统进行了广泛的研究,这加深了我们对T淋巴细胞复杂性的了解。我们现在知道,T淋巴细胞(T细胞)包含多个子集,可按照某些特性进行分类。在此,我们将回顾可用来鉴定各种T细胞的表型标志物。

特定T细胞的功能和身份是由其细胞表面蛋白决定的。T细胞前体起源于骨髓,然后迁移到胸腺,在那里发育成熟并根据受体活性进行进一步选择。对于这些发育中的胸腺细胞,T细胞受体(TCR)的β基因座会经历基因重排。

那些成功表达完整的αβ TCR复合物的细胞会继续发育成双阳性胸腺细胞,表达CD4和CD8。经过阳性选择,对MHC II类分子有亲和力的细胞将发育成CD4+ T细胞,而对MHC I类分子的亲和力将导致CD8+ T细胞的形成。

最后,通过阴性选择的过程去除那些对正常组织的抗原反应性太强的T细胞。大多数成功离开胸腺的未活化细胞可大致分为两类:CD4+ 辅助性T细胞和CD8+ 细胞毒性T细胞,每一类都有自己的一些亚群。

辅助性T细胞

CD4+ T细胞,又称为辅助性T细胞(Th),几乎没有细胞溶解或吞噬活性,主要通过信号传导支持其他免疫细胞。在活化后,Th细胞可进一步分为具有不同作用的亚型,这在很大程度上取决于它们分泌的细胞因子。

Th1细胞分泌促炎性细胞因子,包括IFNγ、TNFα和IL-2。这些细胞主要将细胞介导免疫引向细胞内的病原体(如细菌和病毒),并促进炎症。Th2细胞的主要功能是防御细胞外寄生虫,并促进血浆B细胞和树突状细胞的分化。这个亚群分泌IL-4、IL-5、IL-9和IL-10。

Th17细胞分泌多种细胞因子,包括IL-21、IL-22和IL-25。值得注意的是,它还分泌IL-17A,从而促进对细胞外病原体的防御,包括细菌、真菌和真核生物。Th22细胞则分泌IL-22等,被认为有助于控制肠道细菌数量和预防慢性炎症。Th22还与表皮免疫和重塑有关。

Th9是新定义的一个Th细胞亚群,可以分泌IL-9,促进粘液产生,激活肥大细胞,并在自身免疫疾病和炎症疾病中发挥作用。另一个亚群Tfh(滤泡辅助性T细胞)促进B细胞的发育并分泌IL-21。除了细胞因子,辅助性T细胞亚群的特征还在于表达不同的表面蛋白标志物和转录因子。


(图片来自赛默飞世尔科技)

检测辅助性T细胞标志物的抗体包括:CD4抗体、CXCR3抗体(Th1)、CCR4抗体(Th2)、CCR6抗体(Th17)和CCR10抗体(Th22)

细胞毒性T细胞

成熟的CD8+ T 细胞被称为细胞毒性T细胞(Tc),因为它们能够识别感染、受损或癌变的体细胞,并通过细胞毒性蛋白触发死亡通路。这些细胞的活化是由TCR、CD8和CD28受体介导的,产生的成熟细胞可进一步分为不同Tc亚群。

像各种辅助性T细胞亚群一样,细胞毒性T细胞也表达特异性转录因子,并生成不同细胞因子和效应分子。例如,Tc1细胞在IL-2和IL-12存在的情况下生成,分泌细胞因子INFγ和TNFα等。Tc2细胞则在IL-4存在的情况下被诱导并分泌IL-5和IL-13。

表型

分化所需的
细胞因子

转录因子

效应分子

功能

Tc1

IL-2IL-12

T-betBLIMP1Id2IRF-4

IFNγTNFα
颗粒酶、穿孔素

对抗细胞内病原体和肿瘤免疫

Tc2

IL-4

GATA-3

IL-5IL-13IL-4、颗粒酶、穿孔素

加剧Th2细胞介导的过敏,与关节炎有关

Tc9

TGFβIL-4

IRF-4

IL-9IL-10

加剧Th2细胞介导的过敏,抗肿瘤反应

Tc17

TGFβIL-6
IL-21

ROR-γTRORaIRF-4

IL-17IL-21

加剧自身免疫,病毒感染免疫,抗肿瘤反应

检测细胞毒性T细胞标志物的抗体包括:CD8抗体、TNFα抗体、T-bet抗体

调节性T细胞

另一群T细胞的功能是调节或抑制免疫反应。这些调节性T细胞(Treg)分泌抗炎性细胞因子,表达抑制蛋白,并诱导效应T细胞的凋亡。调节性T细胞大致可分为胸腺来源的tTreg、外周体内诱导的pTreg和体外诱导的iTreg等。常用的标志物是FOXP3和IL2RA(CD25)。其他显著表达的蛋白质包括STAT5A、CTLA4以及细胞因子IL-10和TGFβ。

检测调节性T细胞标志物的抗体包括:FOXP3抗体、CD25抗体

初始、记忆和效应T细胞

CD4+和CD8+ T细胞在活化前一直处于初始(naïve)状态,随后它们会扩增并分化成效应和记忆T细胞。效应T细胞是数量较多但寿命较短的细胞,会产生T细胞应答。同时,另一部分细胞会成为更持久的记忆细胞,以便快速建立第二次抗原特异性免疫应答。通过CD45RA和CD45RO的表达可轻松确定初始T细胞和记忆T细胞。

初始细胞的活化可导致不同的记忆/效应亚群的出现,其表型逐渐变化,可进一步分类。分化谱系包括胸腺新迁出细胞(RTE)、干细胞记忆T细胞(Tscm)、中央记忆T细胞(Tcm)、效应记忆T细胞(Tem)和效应T细胞(Teff)。

这些亚型的表型标志物已经确定,如PECAM1、CD103(初始和RTE);CCR7、CD127、CD62L(Tscm和Tcm);IL2RA(Tcm);HLA-DR、CCR5、TBX21、GZMA(Tem和Teff)。组织驻留记忆T细胞(Trm)是一个独特的亚群,可以通过标志物CD69、ITGAE(CD103)和CTLA4(CD152)进行鉴定。需要注意的是,多个标志物可在不止一种细胞类型上检测到,但表达水平不同。


(图片来自赛默飞世尔科技)

检测初始、效应和记忆T细胞标志物的抗体包括:CD45RA抗体、CD45RO抗体、CCR7抗体、CD38抗体

其他类型的T细胞

除了上面提到的那些以外,还有一些不太常见的T细胞类型。自然杀伤T细胞(NKT)大约占外周血中T细胞的1%,可通过它们对抗原呈递CD1d分子的选择性识别来定义。NKT细胞的标志物包括NCAM1(CD56)和CD16。

大多数循环的T细胞表达αβ T细胞受体,由TCR α链和β链组成。另一个罕见的亚群被称为γδ T细胞,它们表达由γ链和δ链组成的独特TCR同种型。

延伸阅读:

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