? ? ? ?來源：芒果先生聊生信 免疫起源 ? ? ? ?如同宇宙起源、人類起源一樣，免疫系統，尤其是獲得性免疫起源一直是免疫學家關心的問題。免疫系統是生物進化到一定程度后的高級產物，那么獲得性免疫起源如何呢？是由于抗原長期的被動刺激還是生物進化主動形成的呢？ ? ? ? ?目前，免疫學家更愿意相信，在所有高等脊椎動物中，獲得性免疫出現是因為免疫“大爆炸”。也就是說，在某一時刻，生物是沒有獲得性免疫功能的，但是，在下一秒，奇跡發生了，生物具備了免疫功能。 ? ? ? ?原因在轉座子上。 ? ? ? ?轉座子是一段閉環染色體DNA或游離基因。轉座子基因侵入一段DNA，假定是一個與免疫球蛋白基因或T細胞受體基因類似的基因中時，通過自身編碼的轉座酶使轉座子移動并整合轉座酶識別的序列；轉座酶切斷宿主DNA并插入游離基因，從而使轉座子通過其識別的序列而將轉座子DNA整合進基因組。因此，獲得性免疫是生物進化到一定程度主動形成的！這個理論也跟抗體的克隆選擇學說、免疫球蛋白和T細胞受體基因重排理論相吻合。 ? ? ? ?獲得性免疫中的抗體或T淋巴細胞都是預先存在于機體中，就像國防部隊一樣，在敵人入侵之前，國防部隊已經經過征兵選拔、訓練和兵種劃分等一系列有序、規范的培訓。國防部隊（獲得性免疫）對本國公民（自身正常細胞）沒有防御作用，但是可以防御入侵的外敵（外來微生物等），監視本國違法公民（自身免疫病抗原、過敏抗原）以防其擾亂社會安定（細胞穩態）。同時，在國防部隊不健全（免疫系統缺陷）的情況下，會導致社會動蕩（免疫缺陷病）。
B細胞發育
? ? ? ?免疫細胞是發揮免疫反應的“士兵”。這些“士兵”不是無組織、無紀律地運作，而是條理、有序地分布在機體各個部位，構成免疫組織，也叫淋巴組織。免疫組織“駐扎”在機體的不同部位，“軍民一家親”，組成免疫器官。 ? ? ? ?根據功能不同，免疫器官分為中樞免疫器官和外周免疫器官。中樞免疫器官由骨髓和胸腺組成，外周免疫器官由脾臟、外周淋巴結、粘膜相關免疫組織和皮膚免疫系統組成。 ? ? ? ?骨髓是造血器官，含有多能造血干細胞，是各種血細胞的發源地，是人類和哺乳動物B細胞發育成熟的場所。多能造血干細胞→多能前體細胞→共同淋巴細胞前提→原B細胞（pro-B cell）→前B細胞（pre-B cell）→未成熟B細胞。未成熟B細胞遷出骨髓，隨血液循環遷移至脾臟（此時稱過渡B細胞），并發育為成熟B細胞。B細胞免疫不是該總結的重點，僅作簡要總結。 ? ? ? ?病原體通過血液循環進入被膜下淋巴結，被巨噬細胞內吞并分解成可溶性小分子抗原（如蛋白抗原）。抗原識別、結合Na?ve B細胞膜表面受體后，部分B細胞上調表達CCR7，并遷移至次級淋巴濾泡組織。在此處，B細胞與活化的樹突狀細胞，使B細胞進一步分化為漿細胞，產生低親和力的抗體（IgM）。 ? ? ? ?還有部分B細胞上調表達CXCR5，遷移至濾泡生發中心，與表達CXCL13的濾泡樣樹突狀細胞（ follicular DCs, FDCs）相互作用。在濾泡樣樹突狀細胞和濾泡輔助T細胞（follicular helper T, Tfh)提供的信號刺激后，這些B細胞會分化為產生針對單一特定蛋白抗原單克隆抗體的漿細胞或記憶性B細胞。此時產生的單克隆抗體已經完成抗體轉換（IgG），具有更強大的親和力。 ? ? ? ?當發生病毒感染或進行再次加強免疫發生時，機體內已經存在相應的單克隆抗體和記憶性B細胞。記憶細胞識別相應蛋白抗原，快速分化為效應B細胞，產生具有強大殺傷力的IgG型抗體，從而防御病原體的感染。
T細胞發育
? ? ? ?T細胞來源于骨髓中的淋巴樣祖細胞，在胸腺中分化、發育、成熟。在胚胎發育早期，T細胞的前體干細胞經血流輸送到胸腺，從胸腺的淺皮質向深皮質、髓質移行，并發育為成熟的T細胞。在接受有序、規范的“培訓”之后，成熟T細胞進入血液，轉移至外周淋巴組織（如脾臟、淋巴結等），在接受刺激后，再分化為效應性或記憶性T細胞，參與適應性免疫。 
? ? ? ?T細胞為什么從骨髓遷移至胸腺發育、成熟？T細胞的準確定位與其表達的歸巢受體有關，如L-選擇素。但是，這個問題不是該總結的重點。T細胞從淺皮質→深皮質→髓質的時序移行才是T細胞發育的關鍵之所在！ ? ? ? ?a) 活下來——Notch信號通路 ? ? ? ?Notch信號通路在T細胞發育過程中起關鍵性作用。胸腺基質細胞表達的Notch配體與T細胞前體細胞的Notch（受體）相互作用后，傳遞的信號以及其他細胞因子和胸腺激素的作用，決定了T細胞的定向分化。 ? ? ? ?在T細胞發育早期，敲除 Notch1基因后, 胸腺細胞呈現出B細胞譜系的表型，而Notch1基因存在時，胸腺細胞呈現為T細胞譜系的表型。上述研究說明，Notch信號通路是T細胞活下來的必要條件。 ? ? ? ?而在晚期，Washburn等提出的T細胞發育模型認為, 胸腺細胞在經歷pre-TCR階段時，接受Notch1信號則發育為αβTCR+雙陽性細胞；未接受Notch1信號則發育為γδ TCR+細胞。 ? ? ? ?b) T細胞受體（TCR）發育 ? ? ? ?T細胞發育過程中，圍繞TCR的發育和成熟，一系列基因有序地表達和關閉。在TCR發育、成熟過程中，按時間順序依次表達：CD3δ→pTα的mRNA（pre-TCR替代輕鏈）→TCRβ的胚系轉錄本→RAG-1（recombination activationgene-1）和RAG-2。 ? ? ? ?在胸腺細胞雙陰性階段（此時CD44lowCD25+），RAGs開始發揮作用，TCRβ基因開始進行V、D、J基因重排，β鏈、pTα蛋白相繼表達，并組裝成pTα：β二肽鏈（pre-TCR）表達在胸腺細胞表面（此時CD44-CD25-）。pTα：β二肽鏈與低水平表達的CD3γ、δ、ε鏈組成復合物，行使信號轉導功能，終止TCRβ基因的重排，分化為CD4+CD8+pTα：βCD3low的雙陽性T細胞。細胞停止增殖，TCRα基因開始重排，表達成熟的TCRαβ。 ? ? ? ?只有表達功能性TCRαβ的T細胞才經歷陽性選擇和陰性選擇。 ? ? ? ?c) 陽性選擇 ? ? ? ?表達功能性TCRαβ的CD4+CD8+雙陽性（DP）T細胞仍屬于未成熟細胞。在胸腺皮質中，該類細胞與胸腺上皮細胞表達的抗原肽-MHC復合物以適當親和力進行特異結合，則可繼續分化為CD4+或CD8+單陽性（SP）細胞。 ? ? ? ?若DP細胞的TCRαβ與胸腺上皮細胞表面的MHC-I類分子中等親和力結合，則DP細胞表面CD8分子表達上調，CD4分子表達下調直至丟失，轉變成CD8+單陽性T細胞； ? ? ? ?若DP細胞的TCRαβ與胸腺上皮細胞表面的MHC-II類分子中等親和力結合，則DP細胞表面CD4分子表達上調，CD8分子表達下調直至丟失，轉變成CD4+單陽性T細胞； ? ? ? ?若DP細胞的TCRαβ與胸腺上皮細胞表面的MHC分子以高親和力結合或不結合，則在胸腺皮質中發生凋亡而被清除（95%）。 ? ? ? ?上述過程即為胸腺的陽性選擇。 ? ? ? ?d) 陰性選擇 ? ? ? ?經歷陽性選擇的T細胞，還必須通過陰性選擇，才能發育為能識別外來抗原的成熟T細胞。 ? ? ? ?在胸腺皮質和髓質交界處的樹突狀細胞和巨噬細胞均表達高水平的MHC-I類和MHC-Il類分子。這些MHC分子與自身的抗原肽結合形成抗原肽-MHC復合物。 ? ? ? ?經過胸腺皮質陽性選擇的T細胞，若能與皮、髓質交界處樹突狀細胞或巨噬細胞表達的抗原肽-MHC復合物高親和力結合，則會被激活而發生程序性死亡，或處于無能狀態，從而獲得對自身抗原的耐受； ? ? ? ?不能識別該復合物的T細胞則繼續發育為能識別外來抗原的成熟T細胞。因此，對于模擬人類抗原的病原體成分，T細胞是耐受的，這或許是病原體和腫瘤逃逸的策略之一。 ? ? ? ?e) 走出去——在外周淋巴結的發育 ? ? ? ?從胸腺髓質遷移至血液、然后進入外周淋巴組織、尚未接觸過抗原的T細胞稱為初始（na?ve）T細胞，主要定居于外周淋巴器官中的胸腺依賴區。這種定居與其表達的歸巢受體有關。 ? ? ? ?在與抗原接觸后，初始T細胞分化發育為不同功能的T細胞亞群，并表達新的歸巢受體，從而“歸巢”到新的部位。
?T細胞分群
? ? ? ?細胞表面的分子是T細胞分群的依據，是方便研究和交流而進行的人為標志。下面就按照T細胞的部分表面分子對其進行分群以及功能總結。 ? ? ? ?1. TCR-CD3復合物（所有T細胞） ? ? ? ?該復合物是T細胞特有的分子標志，在所有T細胞表面均有表達。由T細胞的抗原識別受體TCR和一組CD3分子以非共價鍵結合而成。TCR識別特異性抗原，CD3向細胞內傳遞信號，共同完成信號傳導功能。 ? ? ? ?每個T細胞表面約有3000~30000個TCR分子。TCR分子是由α鏈和β鏈（TCRαβ，95%）或γ鏈和δ鏈（TCRγδ，5%）通過二硫鍵組成的異二聚體。在TCR分化發育過程中，TCRβ鏈基因座先發生重排（V-D-J基因，或許是CD44lowCD25+誘導了RAGs的活化）。TCRβ鏈的重排和表達，誘導TCRα基因重排（V-J基因）和肽鏈的表達。 ? ? ? ?2. CD4或CD8（成熟T細胞） ? ? ? ?成熟的T細胞一般只表達CD4或CD8。CD4和CD8分子是跨膜糖蛋白分子，都不具有多樣性。CD4分子以單體形式存在，與MHC-II類分子的β2結構域結合；CD8分子是由α鏈和β鏈組成的異二聚體，與MHC-I類分子的α3功能區結合。 ? ? ? ?3. CD45分子（所有白細胞） ? ? ? ?CD45分子是單鏈跨膜蛋白，在所有白細胞上都有表達。不同T細胞亞群表達不同的CD45分子亞型，常用來區分T細胞的分化狀態。 ? ? ? ?初始T細胞——CD45RA、CD62Lhigh ? ? ? ?效應T細胞——CD45RO、IL2Rhigh ? ? ? ?效應型記憶T細胞——CD45RO、CCR7- ? ? ? ?中央型記憶T細胞——CD45RO、CCR7+或CD44、CD62Lhigh ? ? ? ?4.? CD28家族 ? ? ? ?CD28分子是CD28家族的活化性受體，組成性表達于初始T細胞表面。CD28識別專職性抗原呈遞細胞（APC）表面的B7-1（CD80，誘導性表達）和B7-2（CD86，組成性表達），提供T細胞活化的第二信號。 ? ? ? ?CD279（PD-1）分子是CD28家族的抑制性受體，表達于活化的T細胞表面，與其配體結合后，阻斷T細胞的活化。PD-1有兩個配體：PD-L1和PD-L2（PD-L1、PD-L2與B7-1、B7-2結構高度同源，在活化的APC表面表達）。 ? ? ? ?5. CD152（CTLA-4） ? ? ? ?CD152（CTLA-4）組成性表達于調節性T細胞或誘導性表達于CD4+、CD8+T細胞表面，是B7家族分子的第二個受體。配體B7與CTLA4相互作用傳導T細胞活化的抑制信號（第二信號），終止T細胞應答。 ? ? ? ?6. CD134（OX40） ? ? ? ?CD134（OX40）表達于全活化的T細胞表面，在靜息初始T細胞表面無表達。在激活24~72h后，T細胞表面出現OX40，與表達于活化APC表面的OX40L識別、結合后，提供T細胞長期活化的信號。 ? ? ? ?初始T細胞：CD45、TCR-CD3、CD28、CD4/CD8 ? ? ? ?活化T細胞：CD152（CTLA4）、CD279（PD-1） ? ? ? ?全活化T細胞：CD134（OX40） 殺傷性T細胞（CTL） ? ? ? ?殺傷性T細胞（CTL）是腫瘤免疫和腫瘤治療的關鍵細胞，在制備針對腫瘤或病毒感染的治療性納米疫苗研究中也是關鍵。CTL的分子特征為CD3+、CD4-和CD8+，可識別MHC-I類分子呈遞的抗原肽。CTL發揮殺傷作用的機制有兩種：（a）介質和細胞因子介導的細胞凋亡，如穿孔素、顆粒酶；（b）CTL表面的FasL配體與靶細胞表面的Fas相互作用，從而介導靶細胞凋亡，發揮殺傷靶細胞的功能。 ? ? ? ?那么，如何在體內和體外檢測CTL的功能呢？體內檢測CTL功能的方法： ? ? ? ?1）體內細胞毒性殺傷實驗； ? ? ? ?2）抗原肽-MHC分子四聚體技術； ? ? ? ?3）ELISPOT； ? ? ? ?4）LDH釋放法。 
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