T细胞共刺激

T细胞共刺激在抗病毒免疫中的独特作用摘要诱导抗病毒的T细胞反应的关键分子间的相互作用对疫苗的改善是非常重要的。

最近，在对T细胞共刺激分子的作用方面的进展有了新的见解，即这些共刺激分子不仅能够增强CD4 +T细胞和CD8+ T细胞在急性感染中的作用，而且对潜在的慢性病毒感染也有影响。

有趣的是，T细胞共刺激对于不同病毒的要求似乎是截然不同的，但是无论怎样，至少有一条或者多条共刺激途径对保护性免疫是有帮助的。

显然，病毒的某些机制已经进化，进而可以逃避宿主的共刺激途径，这些进化的机制对他们自身是有利的。

这些新的见解对合理的进行疫苗设计有重要的意义。

引言T细胞免疫的发展对控制病毒感染是十分重要的。

根据病毒感染的持久性不同，可以将它们分成三大类。

在急性病毒感染期，即一类感染，病毒迅速的攻击宿主，出现短暂的症状后，被宿主的免疫系统消灭。

抗病毒T细胞可根据病毒量作出免疫反应，该反应遵循一种程序性扩张模式，即记忆性T细胞针对特异性病毒反应先不断加强，然后保持恒定（1，2）。

T 细胞的异常增殖和凋亡紊乱在自身免疫疾病的发生发展中起重要作用。

T 细胞的活化需要两个不同的信号。

第一信号来自T 细胞受体( T C R ) 与抗原肽- M H C 复合物相互作用, 第二信号来自抗原呈递细胞( A P C ) 提供的共刺激信号。

适宜的共刺激信号可以降低T 细胞活化时对第一信号的需求,缺乏第二信号的活化可使T 细胞无能; 抑制性共刺激信号可以减弱免疫反应或导致免疫耐受。

C D 28、可诱导共刺激分子( i n d u c i b l ec o - s t i m u l a t o r , I C O S ) 、O X 40、C D 137、C D 40为主要的活化性共刺激分子,细胞毒T 细胞相关抗原4( c y t o t o x i c T - l y m p h o c y t ea n t i g e n 4, C T L A 4) 、P D - 1为抑制性共刺激分子。

自身免疫性疾病的发生、发展取决于活化性和抑制性共刺激分子之间的平衡, 活化性共刺激分子的过度表达或抑制性分子的表达缺陷均可诱发自身免疫性疾病。

T细胞共刺激分子的不同影响目前, 已在T 细胞表面发现了多种介导共刺激信号的膜蛋白分子及其配体, 包括CD40/CD154 、Fas/FasL、B7/CD28 、OX40/OX40L、4 -1BB /4- 1BBL、ICOS/ICOSL等. 这些介导共刺激信号的膜蛋白分子大体可分为三类: 一类是与CD28及其配体具有同源性的CD28家族, 包括I COS/ ICOSL、PD- 1/PDL、BTLA /B7- H4 ; 其次是结构与肿瘤坏死因子( TNF)及其受体相关的共刺激信号分子, 包括4- 1BB /4- BBL, OX40/OX40L, CD27/CD70 , CD30/CD153 等; 第三类是研究较少的结构与SLAM ( Signaling Lymphocyte Activation Molecule) 相关的共刺激因子[1] .共刺激分子表达于T细胞表面, 其与配体结合不仅能增强T 细胞与抗原递呈细胞( APC)的连接及促进TCR与MHC- 抗原肽复合物的结合, 还可向T细胞传递其完全活化所必须的辅助信号.当具有仅有TCR与MHC-抗原肽复合物的结合介导的第一信号而缺失第二信号(共刺激信号)时, T 细胞不但不被激活, 反而对遭遇抗原形成无能状态( anergy)[ 2, 3] . 因此, T 细胞的共刺激信号通路为调控T 细胞活化及其介导的免疫应答提供了有效的靶点.CD28–B7.1/2B7 - 1 和B7 - 2 是最早发现的B7 家族分子,B7 - 1 作为B 细胞活化抗原于1982 年被发现和鉴定[13], 1993 年又发现了B7 家族的第二个成员B7 - 2 [14] 。

1996 年国际统一将B7 - 1 和B7 - 2 命名为CD80 和CD86, CD80 和CD86 均为跨膜糖蛋白, 属免疫球蛋白超家族(Igsf) 成员, 以寡聚体形式表达于大多数抗原递呈细胞(APC) 表面, 如树突状细胞(DC)、活化的T 细胞、 B 细胞以及巨噬细胞等, 由膜外区、跨膜区及胞内区三部分组成。

CD28 分子也属Igsf 成员, 是B7 分子的天然受体, 于1987 年被发现[17] 。

CD28 分子主要是由2 条44KD 的多肽链借二硫键连接而成的同源二聚体, 为I 型跨膜糖蛋白，由IgV样膜外功能区、跨膜区和短而保守的胞浆区三部分组成。

它表达于几乎所有CD4+T 细胞, 50%CD8+T 细胞以及部分NK细胞。

活化T 细胞CD28 表达水平升高。

T 细胞需要两组信号刺激才能充分活化，一组由MHC 抗原肽和TCR 结合后提供; 另一组由抗原呈细胞(APC) 提供的协同刺激信号, 帮助T 细胞与特异性抗原产生最佳反应。

近年来相继发现多种协同刺激受体表达于T 细胞表面, 根据氨基酸序列的同源性, 可将已发现的协同刺激受体分为二类。

第一类称为CD28 家族, 包括CD28、细胞毒性T 淋巴细胞相关抗原(Cytotoxic T lymphocyte 2 associated antigen, CTLA) 2 4, 可诱导协同刺激分子( Inducible costimulatory molecule, ICOS) 、程序性死亡蛋白1(Programmed death protein 2 1, PD 21)。

第二类称为肿瘤坏死因子(TNF) 受体家族, 包括CD40 、OX40 、4 21BB 、CD30 、CD37 等。

位于T 细胞上的CD28 /CT 2LA4 与APC 上的B7 (B7-1, B7-2)是起主要作用的协同刺激分子。

在APC 和T 细胞相互作用中, CD28 与B7 分子结合的协同作用可参与CD4+T 细胞激活, 也参与CD8+CTL 胞毒效应。

CD28 的两个配体所介导的不同信号途径对于T 细胞免疫应答的分化有重要作用。

在整个免疫应答中显示出了CD80 主要刺激CD8 + T 细胞向CTL 分化, CD4+T 细胞向Th1 细胞分化。

CD86 则协同刺激CD4+T 细胞向Th2 细胞分化, 对I L - 4 和TNF - γ的共刺激作用要强于CD80 [19] 。

T 细胞激活的早期, CD86 和CD28 结合提供T 细胞活化所需要的协同刺激信号, 继而表达较迟的CD80 分子和CD28 结合, 维持后续的T 细胞克隆的增殖。

CTLA - 4 对T 细胞活化发挥负调节作用, 与CD28 所介导的效应相反, 从而实现对免疫应答的精细调节。

其机制为: T 细胞应答开始时, 其表达的CD28 通过与B7 结合而介导T 细胞活化和克隆扩增; 已活化的CD8+T 细胞逐渐高表达CTLA - 4, 通过与B7 结合而抑制T 细胞过度扩增, 使免疫应答维持相对平衡状态。

故在免疫应答的后期,CTLA - 4 和CD28 竞争性地与B7 分子结合, 抑制T 细胞从G1 期进入S 期, 并抑制了I L - 2 转录因子的活化, 从而下调机体的免疫应答[20] 。

CTLA - 4 与B7 分子的亲和力高于CD28, 因此当APC 细胞表达有限的B7 分子时, CT2LA - 4 与B7 分子结合的作用占优势, 从而阻止了T 细胞的进一步活化; 当激活的APC 细胞表达高水平的B7分子时,由于CTLA - 4 的表达水平有限, B7 与CD28 的相互作用占优势, T 细胞被活化, 分泌I L - 2 等细胞因子, 并进一步扩增和分化。

OX40–OX40LOX40(CD134)是TNFR 超家族成员之一，为Ⅰ型跨膜糖蛋白，相对分子质量约为48 ～50 kD ［1］。

不同于CD28 的组成性表达，OX40属活化后诱导表达，即只表达于活化的T 细胞表面，且主要是CD4+T 细胞，CD8+T 细胞表面有少量表达。

OX40 的表达时相较晚且短暂，未致敏T细胞在TCR 和MHC- 肽复合物结合24 ～48 小时后OX40 表达高峰，由于内在化的下调机制，72 ～96 小时开始下降，至120 小时降至原表达水平，而效应T细胞表达OX40 要迅速得多，在抗原刺激后 4 小时即可表达。

像其他TNF 受体家族成员一样，OX40 和OX40L 亦可在抗原递呈细胞和T 细胞之间提供双向调节信号。

OX40 和OX40L 相互作用反过来对表达OX40L 的抗原递呈细胞的生物学功能产生影响。

Ohshima 等研究发现OX40 和OX40L相互作用使人类树突状细胞得以进一步活化，产生IL-12 和IL-β，表达辅刺激分子CD80 和CD86 ［23 ］。

Morimoto等研究发现活化的 B 细胞由于OX40 和OX40L 相互作用导致免疫球蛋白产生增加［24］。

正是OX40 和OX40L 相互作用使活化的抗原特异性T细胞细胞增殖、生存期延长，同时反过来影响抗原递呈细胞，使免疫应答得以加强和持续，导致免疫损伤。

4-1BB–4-1BBL4-1BB 分子主要通过协同CD 28 分子而发挥共刺激作用。

在有TCR 信号存在的条件下, 4 -1BB 分子可提供协同CD 28 分子的共刺激信号, 维持细胞的活化状态,抑制T 细胞程序性细胞死亡( AICD) 的发生。

4-1BB 分子可通过促进CD+4 Th1 型细胞因子IL-2,IFN-γ,TNF-α的产生,抑制CD +4 Th2 型细胞因子IL-4,IL-5,IL-6, IL-10的产生,降低维持细胞免疫应答反应及IL-2 产生所需的CD 28 刺激信号的阈值而发挥作用。

一些学者认为, 在使静止的T 细胞活化的共刺激中, 4-1BBL 起作用可以不依赖其他细胞表面分子, 包括CD28。

Saoulli K 发现在抗CD 3 抗体浓度降低时, 4-1BBL 在T 细胞活化中的作用比抗CD 28 差。

但是当同时提供4 -1BBL 与较强的TCR 信号时, 4 -1BBL 和抗CD 28 在刺激静止T 细胞产生IL-2 上具有同等的能力。

而从TNF 受体相关因子2( TRAF2) 缺陷的鼠或主要表达TRAF2 阴性鼠中分离得到的静止T 细胞, 对4 -1BBL作出反应时,却不能加强IL-2 的产生。

研究发现,TNF受体相关因子( 即TRAF1 或TRAF2) 与体外谷胱甘肽巯基转移酶4 -1BB 的胞浆决定簇融合蛋白有关。

4-1BB 分子在胞浆区末尾端的聚集促使TRAF2 磷酸化,活化的TRAF2 促进凋亡信号调节激酶-1( ASK-1) 磷酸化而活化,活化的ASK-1进一步诱导其下游的P38MAP激酶或JNK/SAPK的活化,从而构成级联放大效应,介导信号传导,并在T 细胞内出现一系列生化反应, 发挥生物学效应。