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人常规 αβ CD4+T 细胞的分化亚群

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 楼主| 发表于 2022-4-11 19:47:05 | 显示全部楼层 |阅读模式

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人类初始和记忆 CD4 + T 细胞显示出显著的异质性,可以通过使用流式细胞术以高分辨率对其进行解析。流式细胞仪可用于分析以及分离 T 淋巴细胞亚群。根据表面分子和转录因子的选择性或组合表达,以及特定细胞因子的产生,可以识别不同的 T 细胞亚群。
细胞膜上表达的蛋白质,如趋化因子受体,指导 T 细胞归巢能力;核内染色的转录因子表明分化阶段和极化;在分泌之前在细胞内检测到的细胞因子产生是 T 细胞功能的基础。
CD4 + T 细胞在适应性免疫中发挥关键作用,以保护我们的身体免受病原体的攻击。它们可以通过获得效应和细胞毒性表型直接发挥其保护功能,也可以通过释放不同类型的细胞因子来间接发挥其保护功能,这些细胞因子可优化持久的 CD8 + T 细胞反应并为 B 细胞产生抗体提供帮助。

CD4 + T 细胞以组装到暴露于 APC 细胞表面的 MHC II 类分子上的短肽形式识别 Ag。在次级淋巴器官中被树突状细胞激活后,Ag 特异性初始 T 细胞开始增殖并分化为能够迁移到外周组织发挥保护功能的效应细胞,以及迁移至B细胞滤泡为B细胞反应提供帮助。一旦病原体被清除,大多数效应 T 细胞会因凋亡而死亡,但其中一些会作为长寿命记忆 T 细胞持续存在,在再次暴露于同源 Ag 时可以提供增强的反应。

受树突状细胞在 Ag 识别时接收到的信号的影响,初始 CD4 + T 细胞可以分化成多种表型,这些表型可以根据分化阶段、功能和归巢能力进行区分。

在过去的几十年中,随着用于灵敏检测细胞异质性的改进的分析技术的可用性,已识别的 T 细胞亚群的数量有所增加。此外,不同的亚群没有被清晰的边界划分,因为 T 细胞可以表现出中间表型,并且可以根据环境线索表现出表型可塑性和功能重编程。

成熟 T 淋巴细胞表达 CD3 蛋白复合物以及异二聚体 TCR,该异二聚体 TCR 可由 α/β (αβ)或 γ/δ (γδ)链组成。大多数 αβ TCR 常规 T 细胞表达 CD4 或 CD8,尽管在循环中可以发现一小部分双阳性或双阴性 T 细胞。

在胸腺中,具有 TCR 的潜在自身反应性 T 淋巴细胞(识别由胸腺上皮细胞递呈的具有高亲和力的自身肽)通过一种称为负选择的机制被删除。然而,携带对自身肽具有中等亲和力的 TCR 的 T 细胞可以逃避负选择并优先发育成具有免疫抑制能力的独特CD4 + T 细胞群,即调节性 T 细胞 (Treg) 亚群。 Treg 细胞是外周耐受所必需的,可以根据 IL-2 受体 α 链 (CD25) 的组成型高表达和 IL-7 受体 α 链 (CD127) 的低表达与常规 CD4 + T 细胞区分开来。
传统的初始 T (Tn) 细胞在身体中巡逻,特别是在次级淋巴组织中,寻找它们的同源抗原。遇到抗原后,它们开始增殖并迅速分化为效应 T 细胞。清除病原体后,大多数效应细胞会死亡,而其中少数会发育成长寿的记忆细胞。根据其迁移能力和即时效应功能,记忆 T 细胞可分为在次级淋巴器官中再循环并具有高增殖能力的中央记忆 (Tcm) 细胞和具有外周即时反应能力的效应记忆 (Tem) 细胞,并通过产生效应细胞因子提供快速有效的二次反应。初始和记忆淋巴细胞可以根据 CD45 同种型 CD45RA 和 CD45RO 的互斥表达来区分:初始 T 细胞表达 CD45RA 而缺乏 CD45RO;反之亦然,记忆细胞优先表达 CD45RO 而错过 CD45RA 表达。此外,淋巴归巢标志物 CCR7 和 L-选择素 (CD62L) 可分出Tem、naïve 和 Tcm,不过CD62L 表达易受到冷冻保存的影响,从而使得CD62L只能用在新鲜分离的细胞。因此,CD45RA 和 CCR7 的联合染色可以更稳定地区分初始 (CD45RA + CCR7 + )、Tcm (CD45RA – CCR7 + ) 和 Tem (CD45RA – CCR7 – ) 细胞。除此之外,其实还有第四种亚群,就是重新获得 CD45RA 表达但缺乏 CCR7 的少见亚群(CD45RA + CCR7 – ,Temra),这个亚群由高度分化的效应记忆细胞组成,对持久性病毒感染有特异性。此外,在 CD45RA + CCR7 + 初始 T 细胞门内发现了一小群具有较强的增殖和自我更新能力的记忆 T 细胞,这些细胞被称为干细胞样记忆 (Tscm) 细胞,可以根据 FAS 受体 (CD95) 的表达与真正的初始 T 细胞区分开来。

T辅助 (Th) 细胞的异质表型与其多重效应功能密切相关,可确保有效清除病原体并保护宿主。要进一步区分记忆 T 细胞亚群,就需要依赖其他趋化因子受体的表达模式,这些趋化因子受体引导T细胞从血管“穿墙而过”并归巢到发挥效应功能的组织。例如,Tfh 细胞表达 CXCR5,CXCR5 指导它们迁移到淋巴结中的B细胞滤泡,在那里它们可以与 Ag 特异性 B 淋巴细胞相互作用并支持它们的活化和成熟以产生高亲和力 Abs。除了 CXCR5,活化的 Tfh 还表达高水平的 PD-1 和 ICOS,这两个标志物定义了次级淋巴器官(例如扁桃体)和传出淋巴中 Tfh 效应细胞的表型。 Tfh在循环中被称为循环 Tfh (cTfh),可以在人类外周血中检测到,通过 CXCR5的表达区分出来。

Th1细胞对于细胞介导的针对细胞内病原体的免疫至关重要,CXCR3 的表达是其特征,CXCR3 是一种趋化因子受体,可引导它们归巢到炎症组织。 CCR5 是另一种具有类似归巢特性的趋化因子受体,也被用于识别Th1细胞,但它仅在分化程度更高的 Th1 效应记忆群体中表达。

Th2细胞负责针对大型细胞外病原体(如蠕虫)、毒液和有害外源物质的适应性免疫反应,的解毒。过度的 Th2 介导的免疫反应与过敏有关。 Th2 淋巴细胞富含趋化因子受体 CCR3、CCR8 尤其是 CCR4 的表达,而前列腺素D2受体 CRTh2 仅表达在终末定向Th2效应细胞的一个亚群中。值得注意的是,CCR8 也在组织和肿瘤浸润性 Treg 细胞上表达。

Th17和Th22亚群对于清除细胞外病原体(例如细胞外细菌和真菌)至关重要,两者都缺乏 CXCR3但是表达 CCR6 和 CCR4。Th17 可以通过杀伤细胞凝集素样受体CD161 (KLRB1)的表达来区分,而 Th22 则表达皮肤归巢受体 CCR10。

最后,一个名为 Th1* 或 Th1/17 的淋巴细胞亚群对于防御细胞内细菌(如分枝杆菌)至关重要,兼具Th1 和 Th17 细胞特征,并共同表达 CXCR3、CCR6 和 CD161。因此,单个趋化因子受体的表达不足以识别不同的 Th 亚群,而需要评估多个标志物的组合或互斥表达。事实上,cTfh 细胞也可以根据 CXCR3 和 CCR6 表达进一步细分为 CXCR3+ Tfh1、CCR6+ Tfh17 和 CXCR3-CCR6– Tfh2 细胞亚群,这些不同亚群诱导初始B细胞分泌IgG、IgA 和 IgE的能力不同。

下面几幅图(点击可放大查看高清原图),就是根据CXCR3、CCR4、CCR6 和 CCR10 的表达来区分 Th1、Th2、Th17、Th1* 和 Th22 亚群的设门策略。要记住的是,用这种策略确定的 Th 亚群,仅仅是就效应细胞因子和谱系定义转录因子的表达而言,所有并不是非常纯粹,但是门内包含了大部分的对应亚群,其优点是可以直接离体分析T 辅助细胞,而无需在体外激活。相反,体外激活可以诱导趋化因子表达模式的改变,可以从功能上确定亚群组成。
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值得注意的是,CD4 + 群体还包含少量细胞毒性 T 细胞 (Tctl),可通过共刺激受体 CD28 和 CD27 的丢失来识别。 CD4 + Tctl 表达高水平的细胞毒性分子颗粒酶 B,并且由于缺乏共刺激分子,被认为是终末分化的效应细胞。见下图:
20220411_194021.png


编译自:Cossarizza A, Chang HD, Radbruch A, et al. Guidelines for the use of flow cytometry and cell sorting in immunological studies (third edition). Eur J Immunol. 2021;51(12):2708-3145. doi:10.1002/eji.202170126
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