1. 第六章 细胞免疫

2. 前言 • 机体的特异性免疫功能除B细胞介导的体液免疫外，还包括由T细胞介导的细胞免疫（cellular immunity），也称其为细胞介导免疫（cell-indiated immunity）。 • 它不同于体液免疫之处在于：并非由体液因素（如抗体）所介导的，而是由免疫活性细胞（T细胞）直接参与下产生的免疫应答。 • 细胞免疫是一个较为广泛的概念，它包括吞噬细胞的吞噬作用、NK细胞和K细胞对靶细胞的杀伤作用等等。本章所介绍的是狭义的细胞免疫，它仅指T淋巴细胞介导的免疫应答，包括T细胞免疫应答效应和免疫调节功能。

3. 胸腺与细胞免疫 • 1961年Miller在研究AKB品系小鼠的自发白血病时，发现在新生鼠时期切除胸腺后，不再出现同种异体皮肤的排斥现象,并且细胞免疫功能的严重衰退。 • Gord等在临床研究工作中，也同时发现胸腺不发育的DiGeorge综合症患儿，丧失了细胞免疫功能。

4. 人们发现新生鼠切除胸腺，当植入新的胸腺细胞后，该小鼠的细胞免疫功能得以迅速恢复。人们发现新生鼠切除胸腺，当植入新的胸腺细胞后，该小鼠的细胞免疫功能得以迅速恢复。 • 如果将出生后立即切除胸腺的CBA雌鼠，在发育成熟后与正常Tb雄鼠交配。受孕的CBA母鼠在怀孕期间受胚胎孕鼠正常胸腺的影响，其细胞免疫功能有明显的改善。 以上这些研究证明了胸腺组织及其分泌物在T淋巴细胞的发育以及细胞免疫功能的建立中具有重要的地位。

5. T细胞介导的免疫应答主要包括： • 对细胞内寄生病原体（病毒、细菌等）的抗感染作用。 • 对异种或同种异体移植物排斥的应答和移植物排宿主反应。 • T细胞介导的迟发型超敏反应。 • 引起某些自身免疫疾病。 • 抗肿瘤免疫。 • 对机体免疫应答过程中的正、负反馈调节作用。

6. 第一节 T细胞表面的分化抗原 概念：在T细胞发育成熟的不同阶段，其细胞表面表达不同种类、抗原性质各异的糖蛋白，与T细胞分化发育的不同阶段相关，统称为分化抗原（differentiation antigen） 功能：分化抗原分子涉及T细胞的不同发育阶段、T细胞分化成熟后的静止期和活化期的差异、T细胞对抗原识别的特异性、与细胞因子的结合、细胞的活化和胞浆内的信息传递等等多种功能和特异标志。 T细胞表面分化抗原是研究细胞行使免疫功能的分子基础，故而是现代免疫学研究的热点之一。

7. 研究手段：单克隆抗体技术，通过筛选而获得单克隆抗体研究手段：单克隆抗体技术，通过筛选而获得单克隆抗体 命名：最初采用通过筛选而获得的单克隆抗体细胞株来命名。包括：OKT系统（Ortho-厂商名、Kung-姓氏和T细胞三字字首组成）单克隆抗体的OKT1-11和Leu系统（leukocyte的前缀，白血球）单克隆抗体的Leu1-9等。 1983年第一届人类白细胞分化抗原国际会议上确定以分化群(cluste of differentiation,CD）的编号来命名，例如抗原“CD4”统一了T4、Leu3a、Q1、D6等单抗系统的各种不同的命名，为世界范围内对T细胞表面抗原的研究提供了方便。

8. 单克隆抗体技术和分子生物学技术为T细胞表面抗原研究的飞速发展作出了重大贡献 • 采用单克隆抗体技术利用单抗的高度特异性可以分离、纯化和鉴定相应的抗原，进而可分析抗原的蛋白质结构和功能。通过生化分析了解其氨基酸组成和序列以及糖的含量和结合位置，结合细胞学、免疫学以及生物化学的研究，便可进一步了解到它在分化中的地位及生物学功能

9. 采用分子生物学的研究方法中，常常是通过CD分子的mRNA，获得互补DNA（cDNA）以此推测CD分子的肽链结构及其生物学功能。 现已分离出50%以上CD分子的cDNA和至少确定了30种CD分子在染色体上的位置。

10. 通过对1000多个CD分子的单克隆抗体的分析，可将CD分子分为确定CD组（CD1-CD45）和暂定CD组（CD46-CDw78）。通过对1000多个CD分子的单克隆抗体的分析，可将CD分子分为确定CD组（CD1-CD45）和暂定CD组（CD46-CDw78）。 由于很多CD分子的结构和功能尚未搞清楚，在此只能作部分介绍

11. 一、CD1分子 表达时期：当骨髓干细胞进入胸腺后逐渐发育为成熟的T细胞过程的早期，表达CD1分子。 是鉴定人胸腺内不成熟胸腺淋巴细胞的标志。

12. 二、CD2分子 • CD2分子又称T11、LFA-2、Leu5、Tp50，它表达于全部人类T细胞表面。 • 它是一个相对分子质量为45000~50000的糖蛋白， • 90%以上的成熟T细胞和50%-70%的胸腺淋巴细胞表面上都含有CD2，自然杀伤细胞（NK）上也有CD2表达。 • CD2可能属于免疫球蛋白超基因家族的成员，它的分子含有2个胞外球状结构域，然后是1个疏水的跨膜片段和1个长的（116个氨基酸残基）胞质尾区。

14. CD2分子 的功能 1、CD2是负责细胞间粘连的分子 CD2的配基是白细胞功能相关抗原-3（leucocyte functionassociated antigen-3,LFA-3）。CD2与LFA-3的结合促进了细胞间的粘连，这对于辅助性T细胞与抗原呈递细胞（antigen presenting cells, APCs）、细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte, CTL）和靶细胞、成熟的淋巴细胞与胸腺内皮细胞等的彼此结合是关键性的一步。

15. 2、CD2是绵羊红血球（sheep red blood cell, SRBC）受体 人类成熟的T细胞与SRBC形成玫瑰花环，并以此检测从血液中纯化的T细胞，也是检测机体细胞免疫功能的手段之一。

16. 3、CD2也是一个信号传递分子 抗CD2单抗与CD2结合后，可刺激T细胞分泌细胞分裂素及增殖，因此有人认为正常T细胞的激活可能分为CD2依赖型和T细胞抗原受体（TCR）-CD3复合物型。这两个途径可同时激活T细胞，但彼此相互关系尚不清楚。 由于在T细胞发育过程中，CD2的表达早于TCR-CD3复合物，所以认为CD2对刺激未成熟T细胞分裂至关重要，CD2在传递信号的同时，有可能还传递负作用或抑制信号。传递不同性质的信号也与同时作用于T细胞的刺激原的特性有关。

17. 三、CD3复合物 • CD3是一个复合蛋白，至少有五种不同成分的跨膜蛋白，它们是γ、δ、ε、ζ和η，相对分子质量分别是：γ链25000~28000、δ链20000且糖基化、ε链20000、ζ链16000、η链21000。 γ、δ和ε链的基因具有高度的同源性，在人类中位于11号染色体上，小鼠在9号染色体上，它们可能是同一个祖先基因倍增产生的。

19. 这三条链都包括N端的胞外区、连结短肽、跨膜片段和一个胞内的尾巴。这三条链都包括N端的胞外区、连结短肽、跨膜片段和一个胞内的尾巴。 胞外区域都具有一个单一的与免疫球蛋白类似的结构域，所以这三种蛋白属于免疫球蛋白超基因家族。 这三条链的跨膜部分都含有一个带负电荷的天门冬氨酸残基，这可能对于CD3与TCR的结合和相互作用有关，因为TCR的跨膜区中含有带正电荷的赖氨酸残基。 构成胞内功能区的氨基酸残基数分别为：γ链27、δ链36、ε链81。这样的长度足以用来在细胞质内部传递信号。

20. ζ和η链的结构相似，其胞外区和跨膜区段的氨基酸序列是完全相同的，但胞内区片段不同。胞外区片段较短，有9个氨基酸残基，跨膜片段也有带负电荷的天门冬氨酸残基。它们胞内区较长，ζ有113个氨基酸残基，η有155个氨基酸残基，并含有多个个氨酸磷酸化的位点。

21. 在CD3与TCR形成的复合物中，CD3的γ、δ、ε链以单体形式存在，ζ和η链情况不同，有90%的ζ链以同聚体形式存在（ζ2），而10%是以ζ和η异二聚体的形式存在（ζ+η）。它们彼此之间以及与TCR之间都是以非共价键形式结合的。

22. CD3和TCR在表达和功能方面是相互依赖的。 在T细胞成熟过程中，γ、δ、ε基因首先表达，经过翻译后加工，形成一个核心结构（γ、δ、ε），随后表达的TCR的α、β异二聚体在内质网中和CD3的γ、δ、ε链结合，然后该复合体被运到高尔基体进行N-糖苷寡糖修饰。只有当ζζ二聚体和TCRαβ-CD3γ、δ、ε复合物结合后，蛋白质才算组装完全，此时才能运送到膜上。在这个过程还存在一个相对分子质量为28000的蛋白，称为T3w或称T细胞受体结合蛋白（T cell receptor associat protein, TRAP），是控制TCR-CD3组装的。在装配的最后阶段，它从复合物中解离出来，而不在膜上表达。

23. CD3复合物的功能： TCR与抗原-MHC结合以后，很可能是由与TCR相连的CD3复合物把这个激活信号传导到细胞内部。 在这个过程中，CD3被磷酸化，其中γ、δ链是丝氨酸残基磷酸化，ζ链是酪氨酸残基磷酸化。胞质内氨基酸磷酸化现象在许多生长因子受体中普遍存在，而且在这些分子的信息传导过程中起重要作用。 所以T细胞对抗原的识别与TCR有关，而T细胞的起始激活信号与CD3复合体的传导有密切的关系。

24. 四、CD4和CD8分子 • CD4和CD8分子是T细胞表面跨膜糖蛋白，它们在两类不同方式的MHC限制的T细胞中表达，并在促进T细胞和抗原呈递细胞或靶细胞相互作用中作为辅助性分子发挥作用。这两种分子都是免疫球蛋白超基因家庭的成员。在α链、β链的T细胞受体的T细胞中，有65%表达CD4，35%表达CD8。

25. 1．CD4的结构 CD4的相对分子质量约为55000，在外周及胸腺内的T细胞表面都是以单聚体的形式存在，CD4在人类的单核-巨噬细胞、中性粒细胞、B淋巴母细胞、中枢及外周神经细胞中也存在。 CD4分子是利用单克隆抗体检测发现的，对人类称为Leu-3或T4，对小鼠称为L3T4。

26. 通过cDNA克隆的核苷酸序列预测出它的分子结构，它是一条单独的由459个氨基酸残基组成的多肽链，其中包括一个23个残基的信号肽，一个110个残基的氨基末端功能区，一个265个残基的长序列，一个21个残基的跨膜片段和一个40个残基的胞质功能区。通过cDNA克隆的核苷酸序列预测出它的分子结构，它是一条单独的由459个氨基酸残基组成的多肽链，其中包括一个23个残基的信号肽，一个110个残基的氨基末端功能区，一个265个残基的长序列，一个21个残基的跨膜片段和一个40个残基的胞质功能区。 人类的CD4基因在第12号染色体上，小鼠在第6号染色体上，人类和小鼠的CD4之间约有60%的序列是相同的。胞外区由4个与免疫球蛋白可变区相似的结构域组成，这一结构特点与其功能的关系尚不清楚。

27. 2．CD4的功能 在免疫应答中，CD4的功能主要表现在两个方面：首先，CD4分子对MHCⅡ类分子有特异的亲和力，所以它是作为细胞粘连分子发挥作用的；其次，它是一个传递信号的分子，促使T细胞的激活。 除上述CD4的生物学功能外，它还是人类免疫缺陷型病毒（human immunodeficiency virus, HIV）的受体。

28. 3．CD8的结构 CD8分子的结构在不同种族及T细胞的不同发育阶段中都有所不同。 在人类胸腺淋巴细胞中，CD8分子是以由二个相对分子质量为34000、称为CD8α的多肽链组成的同二聚体形式存在的。在外周T细胞中，CD8分子可以是由CD8α组成同二聚体的形式，也可以是CD8α和CD8β形成异二聚体的形式存在。

29. 人类和小鼠的CD8基因与CD4同在一条染色体上，分别是第2和6号染色体。人类和小鼠的CD8基因与CD4同在一条染色体上，分别是第2和6号染色体。 α链氨基酸残基数目是198个，其中包括前导序列21个，胞外功能区113个，连接肽12个，跨膜片断25个，胞质尾部27个；β链约210个氨基酸残基，包括前导序列21个，胞外功能区102个，连接肽41个，跨膜片段27个，胞质尾部19个。 CD8是免疫球蛋白超基因家庭的成员，每条CD8链都有一个约110个氨基酸残基组成的可变区样的功能区，在胞质尾部都带有碱性氨基酸。

30. 4．CD8的功能 表达CD8的T细胞识别Ⅰ类MHC分子呈递的内源性抗原，具有细胞毒性，称为杀伤性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte, CTL）。 CD8除具有细胞粘连功能外，还具有信号传递功能。

31. T细胞不同亚群及名称总结如下：

32. 五、CD5分子 CD5是一条单独的多肽链，是相对分子质量为67000的跨膜糖蛋白， 它在所有T细胞和胸腺淋巴细胞上表达，只在一小部分B细胞中出现。 在人类CD5又称为T1、Tp67或Leu-1，在小鼠中称Ly-1。 CD5分子在辅助性T细胞的表达水平高于细胞毒性T细胞和抑制性T细胞。

33. 从cDNA克隆中预测小鼠CD5结构表明，它含一个由347个氨基酸残基组成的大的胞外区，30个氨基酸组成的跨膜区和94个氨基酸残基的胞质区。从cDNA克隆中预测小鼠CD5结构表明，它含一个由347个氨基酸残基组成的大的胞外区，30个氨基酸组成的跨膜区和94个氨基酸残基的胞质区。 人类CD5分子由471个氨基酸残基组成，它与小鼠CD5之间有63%的氨基酸序列相同。 在小鼠中编码CD5的基因定位于第19号染色体上，有两个等位基因：Ly1a和Ly1b，分别决定Ly-1和Ly-1-2两个同种异型抗原。 当抗CD5单抗与CD5结合后，可增强TCR或CD3与配基结合时所引起的T细胞应答，其他功能尚不清楚。

34. 六、CD28分子 CD28的相对分子质量约为80000~90000，由二硫键共价连接成同二聚体。 它在人类所有CD4T细胞和50%的CD8细胞中表达。 CD28也属于免疫球蛋白超基因家庭的成员，从克隆基因序列中预测出的氨基酸序列表明，它有类似于免疫球蛋白的胞外结构域。

35. 研究发现在B细胞、巨噬细胞等的细胞膜上，存在一种称为B7或BB1的蛋白，它是CD28的受体。研究认为这种膜蛋白与CD28的结合是激活T细胞的另一信号（也称第二信号或共刺激信号）。研究发现在B细胞、巨噬细胞等的细胞膜上，存在一种称为B7或BB1的蛋白，它是CD28的受体。研究认为这种膜蛋白与CD28的结合是激活T细胞的另一信号（也称第二信号或共刺激信号）。

36. 七、CD29和LFA-1分子 • CD29又称为极迟活化抗原（very late activating antigen，或称very late appearing antigen,VLA），因为它是在丝裂原或同种异体抗原激活2-4周后才在淋巴细胞膜上出现的。 • 它属于整合素（integrin）或称整联蛋白家庭的成员。 • VLA亚家庭又称β1亚家庭，这类蛋白最早发现的是VLA-1和VLA-2，以后又陆续发现VLA-3-VLA-6。

38. 所有整合素均由α、β链以非共价键连接成异二聚体，α、β链都是跨膜糖蛋白。根据β链的不同，整合素可分为三个亚家族：所有整合素均由α、β链以非共价键连接成异二聚体，α、β链都是跨膜糖蛋白。根据β链的不同，整合素可分为三个亚家族： （i）VLA亚家族或称β1亚家族，它们可在各种类型的细胞表面表达； （ii）白细胞整合素（leukocyte integrin）亚家族或称β2亚家族，在白细胞表面表达； （iii）细胞粘附素（cytoadhesin）亚家族即β3亚家族，在血小板和内皮细胞上表达。

39. 整合素与其配体结合后，可产生免疫细胞的粘附作用、伤口的修复和血栓形成等多种生理效应。整合素与其配体结合后，可产生免疫细胞的粘附作用、伤口的修复和血栓形成等多种生理效应。 • 整合素的相应配体是细胞外基质成分，如纤维粘连蛋白、纤维蛋白原、胶原蛋白、体外粘连蛋白、层粘蛋白、血栓海绵蛋白和von willebrand Factor因子（VWF）等。 • 这些配体共同存在一个RGD（精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸）序列，是整合素识别的位点，它们通过整合素与配体的识别单位的结合而产生上述生理效应。

40. 三种亚家族的β链的相对分子质量分别为：β195000、β2100000、β31000000，约有45%的氨基酸序列是相同的，其中有56个半胱氨酸的位置是完全保守的。三种亚家族的β链的相对分子质量分别为：β195000、β2100000、β31000000，约有45%的氨基酸序列是相同的，其中有56个半胱氨酸的位置是完全保守的。 • β链的胞外功能区有4个由40个氨基酸残基组成的重复序列，在氨基末端的肽环由二硫键加固。 • α链含有结合Ca2+的部位，α和β链的胞质区较短，均有结合细胞骨架的相关部位，所以整合素起着胞外配体和细胞骨架之间的跨膜连接作用。 • 当T细胞被激活时，这些分子数量增多，与配基的亲和力增强，这就增加了细胞与细胞（T-T，T-B，CTL-B淋巴母细胞）之间的粘附作用，作为共刺激信号，促进了白细胞的活化和增殖。

41. LFA-1（CD11a、CD18）称为淋巴细胞功能相关抗原（lymphocyte function associated antigen, LFA），是属于整合素家族的β2亚家族 它几乎在所有从骨髓中来的细胞上都表达，这些细胞包括90%的胸腺细胞，成熟的T、B细胞，多型核白细胞以及单核细胞。 LFA-1具有细胞粘连作用 LFA-1的配基是胞间粘连分子（intercellular adhesion molecular, ICAM），它是一个相对分子质量为80000~114000的跨膜糖蛋白，含有5个与免疫球蛋白类似的胞似结构域，属于免疫球蛋白超基因家族成员。最近发现ICAM-1是鼻病毒、疟原虫的特异受体。

42. 八、CD44分子 • CD44也称为Pgp-1、Ly-24、胞外介质受体Ⅲ、Hermes等，是一个酸化硫酸盐跨膜糖蛋白。 • 相对分子质量随糖基化程度和所附加的硫酸软骨素的多少而不同，约在80000到200000之间。 • 它存在于T细胞、胸腺淋巴细胞、B细胞、粒细胞、巨噬细胞、血细胞、神经细胞、内皮细胞及成纤维细胞的膜上，在人类记忆性T细胞的CD44表达量高于原来的T细胞。

43. CD44与细胞骨架相连，可结合一些胞外介质中的成分，如透明质酸、硫酸软骨素、胶原和纤维生成素等，所以它类似于整合素的粘连作用，可使细胞骨架和胞外介质联系在一起，参与了T细胞的激活作用。

44. 九、CD45分子 • CD45又称为白细胞表面共同抗原（leukocyte common antigen, LCA）或称T-200、B-220。 • 它是与细胞表面结构相关的跨膜大分子糖蛋白。

45. 目前已发现有5种CD45分子异构体，它们分别是：目前已发现有5种CD45分子异构体，它们分别是： （1）CD45，由D3/9单抗识别，具有相对分子质量为220000、205000、190000、180000的四种糖蛋白特异性，分布于所有白细胞膜上。 （2）CD45R，由PR1/11单抗识别，仅具有相对分子质量为220000的糖蛋白特异性，表达于B细胞、粒细胞、单核细胞和某些T细胞亚群的细胞膜上。 （3）CD45RO，由vcHL-1单抗识别，具有相对分子质量为180000的糖蛋白特异性，表达于B细胞、粒细胞、单核细胞和某些T细胞亚群的细胞膜上。 （4）CD45RA，由G-15、HB-11等单抗识别，具有相对分子质量为220000、205000、190000的三种糖蛋白特异性，表达于B细胞、NK细胞和某些T细胞亚群的细胞膜上。 （5）CD4RB，由PT17/26/16单抗识别。具有相对分子质量为220000、205000、19000的三种糖蛋白特异性，表达于B细胞、粒细胞、单核细胞和T细胞亚群的细胞膜上。

46. CD45在胞浆部分具有蛋白质酪氨酸磷酸酶（PTPase）活性 • CD45是跨膜蛋白，具有膜受体的特性 CD45的这些重要特性，使其在细胞内的信息传递、细胞的激活、分化、增殖等方面具有重要的意义

47. 十、Thy-1和Ly-6 • Thy-1是最早在胸腺淋巴细胞和T细胞中发现的分化抗原之一。它首次是从小鼠体内被鉴定出来的，它在小鼠和大鼠胸腺细胞表面含量极为丰富，由于在B细胞膜上无此抗原，故已广泛地用作小鼠T细胞的标志。 此外，它也是脑神经细胞和许多种成纤维母细胞膜上的重要成分。

48. 在人类只有少量的胸腺淋巴细胞和T细胞表达Thy-1，但它也是神经元和成纤维母细胞表面的成分。在人类只有少量的胸腺淋巴细胞和T细胞表达Thy-1，但它也是神经元和成纤维母细胞表面的成分。 从鼠脑分离的Thy-1糖蛋白是由111个氨基酸残基组成的，有2个链内二硫键（残基位置在9~11和19~85），还有N-连接的寡糖。Thy-1的胞外区域与免疫球蛋白功能区有类似的结构，所以它也是免疫球蛋白基因家庭的成员。它没有胞质尾，是依靠C-末端共价结合的磷酸肌醇与膜相连。Thy-1基因定位在小鼠第9号染色体上。

49. Ly-6是包含一组至少有5个不同细胞表面分子的蛋白，相对分子质量从10000到18000。Ly-6是包含一组至少有5个不同细胞表面分子的蛋白，相对分子质量从10000到18000。 存在于不同发育阶段的T、B细胞和多型核白细胞表面。 小鼠Ly-6是由第2号染色体上的一个复合基因座上的基因编码的。在人中也鉴定出了Ly-6通过糖基化的磷酸醛肌醇与质膜相连。 一些Ly-6特异的抗体可刺激T细胞分泌细胞分裂素，这种激活途径可能依赖于Ly-6和TCR-CD3复合物的同时表达。

50. 第二节 T细胞表面受体