T淋巴细胞又称胸腺依赖淋巴细胞，来源于骨髓干细胞（胚胎期来源于卵黄囊和胎肝），在胸腺中分化发育成熟。外周血中，T淋巴细胞占淋巴细胞总数的65%～70%。成熟的T淋巴细胞迁移到外周淋巴组织，介导细胞免疫应答。

一、T淋巴细胞表面分子及其作用

T淋巴细胞表面有很多重要的膜分子，它们是T淋巴细胞与其他细胞和分子相互识别和作用的物质基础。此外，还有一些分子是区分T细胞及其亚群的标志。

（一）T细胞抗原受体

T细胞受体（T cell receptor，TCR）是由α链和β链，或γ链和δ链通过二硫键连接而成的异二聚体，并由此将T细胞分为αβT细胞和γδT细胞。本节仅介绍αβT细胞。α链、β链均是由胞外区、跨膜区和胞质区组成。胞外区包含可变区（V区）和恒定区（C区）。每条链的V区又包含3个互补决定区（complementarity determining region，CDR）即CDR1、CDR2、CDR3。T细胞在识别抗原肽-MHC复合体时，CDR1和CDR2识别MHC分子抗原结合槽中由α螺旋组成的侧壁，CDR3则直接与抗原肽发生反应。新近研究表明，CDR1亦参与识别抗原肽两端的结构。β链V区还存在CDR4，后者是TCR识别超抗原的结构。由于TCR的胞质区很短，其识别抗原产生的活化信号由CD3分子传递到胞质。

（二）CD3分子

CD3分子是以5种肽链组合成的三种不同的二聚体（γε、δε、ζζ或ζη）形式存在。每条肽链都包含胞膜外区、跨膜区和胞质区。跨膜区带有负电荷的氨基酸与TCR跨膜区带有正电荷的氨基酸残基形成盐桥，并由此形成TCR-CD3结构。5种肽链的胞质区都很长，且末端都含有免疫受体酪氨酸活化基序（immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM）。ITAM磷酸化后能产生一系列的活化级联反应，从而把T细胞识别抗原所产生的信号通过胞质传递到细胞核。因此，CD3分子的功能是转导T细胞识别抗原所产生的活化信号（图2-1）。

（三）CD4分子和CD8分子

CD4和CD8分子是T细胞表面跨膜糖蛋白分子。成熟的T细胞表面只表达CD4或CD8，并由此将T细胞划分为CD4 ⁺ T细胞和CD8 ⁺ T细胞。CD4以单体的形式存在，其胞外区近氨基端的两个功能区能与MHC-Ⅱ类分子的β2结构域结合。CD8分子是由α和β两条肽链组成的异二聚体，α和β链胞膜外区都有IgSF样功能区，能够与MHC-Ⅰ类分子重链的α3结构域结合。CD4和CD8分别与MHC-Ⅱ类和MHC-Ⅰ类分子结合，能增强T细胞与抗原呈递细胞的相互作用，并辅助TCR识别抗原，故又被称为TCR的共受体（coreceptor）。此外，CD4和CD8还可通过其胞质区的酪氨酸蛋白激酶（p56 ^lck ）来参与T细胞识别抗原后活化信号的转导。CD4分子还是人类免疫缺陷病毒（HIV）包膜蛋白gp120的受体，介导HIV病毒感染入侵CD4 ⁺ T细胞。

TCR分子由α链和β链通过二硫键相连形成，CD3分子则以五种肽链组合成三种不同的二聚体的形式存在。TCR分子和CD3分子通过跨膜区盐桥相连

二、TCR胚系基因结构及重排

αβT淋巴细胞的TCR胚系基因是由α链基因和β链基因组成。它们以分割的、数量众多的基因片段的形式存在。随着T淋巴细胞的发育成熟，这些基因片段发生重排并最终生成有功能的TCR。

（一）TCR基因结构

组成TCR胚系基因的α基因和β基因分别位于14号和17号染色体上。其中α链基因可变区由V、J片段组成，β链基因可变区由V、D、J片段组成。这些基因片段都是以数量不等、多拷贝的形式存在。

（二）TCR基因重排及机制

TCR胚系基因是以被分隔开的基因片段形式存在，只有通过基因重排形成V-D-J（β链）连接和V-J（α链）连接后，才能被进一步加工、组装成有功能的TCR。TCR基因重排发生在T细胞的双阴性阶段，首先是β链可变区基因重排形成V-DJ连接，随后发生α链的重排形成V-J连接，最终通过与各自恒定区基因连接共同编码TCR分子。V区基因重排主要是通过重组酶（recombinase）的作用来实现的。重组酶包括重组激活基因（recombination activating gene，RAG）编码的重组酶（有RAG1和RAG2两种）、末端脱氧核苷酸转移酶（terminal deoxynucleotidyl transferase，TdT）、DNA外切酶和DNA连接酶等。重组酶通过识别基因片段外显子上的重组信号序列（recombination signal sequence，RSS）来连接基因片段。RSS包括结构保守的七聚体（CACAGTG）和九聚体（ACAAAAACC）以及非保守的间隔序列（图2-2）。

（三）等位基因排斥

TCR的Vα和Vβ基因在重排过程中会发生等位基因排斥（allelic exclusion），即一条染色体上TCR基因重排会抑制另一条染色体基因的重排。当第一条染色体上基因重排出错而无法有效重排时，第二条染色体上的等位基因方可重排，从而保障一个T淋巴细胞克隆只表达一种TCR分子。当两条染色体基因重排都失败时，则T细胞发生凋亡而被清除。

（四）TCR多样性产生机制

T淋巴细胞库又称T淋巴细胞谱，是TCR多样性储备的体现，包含了所有T细胞克隆。TCR基因重排过程中发生的组合多样性（combinational diversity）、连接多样性（junctional diversity）丰富了T淋巴细胞表面TCR分子的多样性，从而保证机体在多变的环境中能和外来抗原发生有效的免疫应答。

1.组合多样性

TCR的V区基因以多拷贝片段形式存在。其中β链V、D、J基因片段分别为52、2和13个，α链的V、J基因分别有70和61个片段。TCR基因重排时只能在众多拷贝中选择一个参与重排，由此产生了数百万种的TCR多样性。

人TCRβ链可变区基因由V基因片段（Vβ）、D基因片段（Dβ）和J基因片段（Jβ）组成。TCRβ链可变区基因重排时先形成D-J连接，然后发生V-D-J连接来编码功能性可变区基因

2.连接多样性

各基因片段之间在连接过程中常发生核苷酸的加入、缺失和替换，由此产生了连接多样性。例如，在 Artemis核苷酸酶和DNA依赖性蛋白激酶复合体（Artemis-DNA-PK）的作用下，将基因片段连接形成的发夹状结构切开，并在末端脱氧核糖转移酶（TdT）的作用下，将其他的核苷酸连接到断端，如此就可显著地增加表面受体的多样性。

三、T淋巴细胞的分化发育和胸腺选择

（一）T细胞的分化

T淋巴细胞在胸腺内分化发育成熟。胸腺基质细胞、细胞外基质和细胞因子组成的胸腺微环境是T淋巴细胞分化发育的必要条件。来源于骨髓干细胞的前T细胞在胸腺内，通过Notch与胸腺基质细胞表达的Notch配体结合产生活化信号，连同其他细胞因子和胸腺素等的作用，决定了前T细胞的定向分化。研究发现，删除造血祖细胞中的 Noth1 基因会导致T细胞发育完全阻断，还会导致B细胞异位发育。T细胞分化发育的不同阶段表达不同的膜蛋白，如TCR、CD3、CD4、CD8等。依据辅助受体CD4和CD8的表达情况，胸腺中的T细胞可分为双阴性、双阳性和单阳性三个阶段。

1.双阴性阶段

骨髓中的淋巴样干细胞从胸腺皮质进入胸腺后成为前T细胞，此时的T细胞既不表达CD4也不表达CD8，被称为双阴性细胞（double negative cell，DN细胞）。双阴性T细胞也不表达TCR和CD3分子，不能识别抗原，不具有任何功能。

2.双阳性阶段

随着DN细胞从胸腺皮质浅层向皮质深层的迁移，当其到达皮髓质交界处时，DN细胞开始表达TCR并诱导CD4和CD8基因的活化，同时表达CD4和CD8分子。这种同时表达CD4和CD8分子的T细胞被称为双阳性细胞（double positive cell，DP细胞）。

3.单阳性阶段

DP细胞从皮髓质交界处迁移到胸腺髓质的过程还需历经阳性选择获得MHC限制性和阴性选择获得自身免疫耐受才能发育为只表达CD4或CD8分子的单阳性细胞（single positive cell，SP细胞）。SP细胞在髓质发育成熟离开胸腺，定居到外周淋巴器官。

（二）TCR的发育

T细胞的分化发育也是TCR胚系基因发生一系列重排、表达和关闭的过程。在双阴性阶段，TCRβ链基因在RAG的作用下发生 V 、 D 、 J 基因的重排和表达，表达的β链与前T细胞表达的TCRα链前体（pre-T cellα，pTα）一起组装成前TCR（pre-TCR）。若T细胞表达pre-TCR失败，则T细胞分化受阻，随即发生凋亡和克隆清除，即所谓β选择。IL-17信号在双阴性T细胞的发育增殖及TCR基因重排中发挥重要作用，其缺失则使T细胞发育阻滞。pre-TCR的表达刺激T细胞进一步分化发育并诱导CD4和CD8分子基因的表达，分化为CD4 ⁺ CD8 ⁺ 双阳性T细胞。在进入双阳阶段后，pre-TCR表达下调，TCRα链基因开始重排，最终形成功能性的TCR。

（三）胸腺中T细胞的选择

DP细胞从胸腺皮质迁入髓质的过程中要经历阳性选择获得MHC限制性和阴性选择获得中枢自身免疫耐受，然后才能分化成熟，移居到外周淋巴器官。

1.阳性选择

CD4 ⁺ CD8 ⁺ 双阳性T细胞到达胸腺的皮髓质交界处与胸腺上皮细胞表面MHC-Ⅰ类或MHC-Ⅱ类分子以适当亲和力结合，选择合适的T细胞克隆，进而发育成单阳性T细胞。对于与MHC-Ⅰ类分子结合的T细胞，CD8分子表达升高，CD4分子表达下调直至消失，分化为单阳性CD8 ⁺ T细胞。对于与MHC-Ⅱ类分子结合的双阳性T细胞，CD4分子表达上调，CD8分子表达水平下降，形成单阳 CD4 ⁺ T细胞。不能识别MHC-Ⅰ、MHC-Ⅱ类分子或者与其结合力过高的双阳性T细胞则发生凋亡。阳性选择赋予了CD4 ⁺ T细胞和CD8 ⁺ T细胞在识别抗原时分别具有MHC-Ⅱ和MHC-Ⅰ限制性。

2.阴性选择

对于经历阳性选择的单阳性T细胞，趋化因子受体CCR7表达上调，并在相应的配体作用下迁入髓质。如果CCR7表达缺陷，单阳性T细胞就不能进入髓质经历阴性选择，当其进入外周时，就会攻击自身组织，导致病理损伤。胸腺髓质上皮细胞能异位表达多种组织限制性抗原，并由抗原呈递细胞呈递给SP细胞。当SP细胞与胸腺内的树突状细胞、巨噬细胞等抗原呈递细胞表面的抗原肽-MHC-Ⅰ类或MHC-Ⅱ类分子发生高亲和力结合时，就会发生克隆删除或克隆无能。只有不能识别或与自身抗原肽MHC分子发生低亲和力结合的T细胞克隆才会选择性存活。阴性选择保证了进入外周淋巴器官的T细胞不能识别自身抗原，从而形成中枢耐受性（图2-3）。

骨髓中的淋巴样干细胞进入胸腺后成为既不表达CD4也不表达CD8分子的双阴性T细胞。在RAGs作用下，TCRβ基因开始重排并表达，与替代轻链pTa一起组装成pre-TCR。pre-TCR促进 CD4 、 CD8 基因激活并同时表达形成早期的双阳性T细胞。随后α链基因重排，与β链一起形成功能性TCR，表达于晚期双阳性T淋巴细胞表面。双阳性T淋巴细胞经历阳性选择和阴性选择后分化为CD4 ⁺ 和CD8 ⁺ 单阳性T淋巴细胞。成熟的单阳性T淋巴细胞迁移到外周淋巴器官，参与免疫反应

四、T淋巴细胞亚群及其功能

T淋巴细胞是高度异质性的群体，根据其表面分子及功能的不同可将其分为不同的亚群。不同的T淋巴细胞亚群在免疫应答过程中发挥的作用也不同。

1.根据分化发育的阶段不同，T淋巴细胞可分为初始T细胞（naive T cell，Tn）、效应T细胞（effector T cell）和记忆T细胞（memory T cell）。

（1）初始T细胞：初始T细胞即在外周淋巴组织中未接受抗原刺激的成熟T细胞。其处于细胞周期的G ₀ 期，存活时间短，表达CD45RA和高水平的L-选凝素（CD62L），参与淋巴细胞的再循环。当抗原进入机体时，可以选择性激活与之有高亲和力的初始T淋巴细胞克隆，进而活化发育为效应T细胞和记忆T细胞。

（2）效应T细胞：效应T细胞是执行机体免疫效应功能的T细胞，表达CD45RO分子和高水平的IL-2受体。效应T细胞不再参与淋巴细胞的归巢过程，而是向外周组织迁移。在对抗原应答的过程中绝大多数效应T细胞行使功能后发生凋亡，只有少数细胞存活下来发育为记忆T细胞。

（3）记忆T细胞：记忆T细胞具有免疫记忆功能，大多数处于G ₀ 期且存活时间长，可达数年。根据CCR7分子的表达情况，可将其分为CCR7 ⁺ 和CCR7 ^- 两个亚型。CCR7 ^- 记忆T细胞主要存在于血液、脾脏和非淋巴组织，当遇到抗原刺激后，迅速分化为效应细胞和产生效应分子，被称为效应性记忆T细胞（effectormemory T cell）。CCR7 ⁺ 记忆T淋巴细胞在遇到抗原刺激时分化为效应细胞的速度慢，被称为中央型记忆T细胞（central memory T cell，Tcm）。

2.根据T细胞表面TCR分子组成的不同，T淋巴细胞可分为αβT细胞和γδT细胞亚群。

（1）αβT细胞：αβT细胞的TCR分子是由α和β两条肽链组成，是体内主要的T细胞，占成熟T细胞总数的90%～95%。αβT细胞能够识别抗原呈递细胞呈递的抗原肽-MHC复合物，并有自身MHC限制性。

（2）γδT细胞：γδT细胞的TCR是由γ和δ两条肽链组成，主要分布在皮肤和黏膜组织，一般不超过T细胞总数的5%～10%。γδT细胞只能识别多种病原体表达的共同成分，例如糖脂、糖蛋白、分歧杆菌的磷酸糖、热休克蛋白等，且在识别抗原时无MHC限制性。此外，γδT细胞还作为固有免疫的一部分，参与非特异性免疫防御。

3.根据T细胞表面CD4和CD8分子表达的不同，分为CD4 ⁺ T细胞和CD8 ⁺ T细胞亚群。

（1）CD4 ⁺ T细胞：表面表达CD4分子而不表达CD8分子，识别由13～17个氨基酸组成的外源性抗原肽，具有MHC-Ⅱ类分子的限制性。在抗原刺激活化后分化为辅助性T细胞。

（2）CD8 ⁺ T细胞：表面表达CD8分子而不表达CD4分子，识别8～10个氨基酸组成的内源性抗原肽，并具有MHC-Ⅰ类分子限制性。在抗原刺激后分化为细胞毒性T细胞。

4.根据功能不同，T细胞分为辅助性T细胞（helper T cell，Th）、细胞毒性T细胞（cytotoxic T cell，CTL）和调节性T细胞（regulatory T cell，Treg）（图2-4）。

抗原刺激外周CD4 ⁺ T淋巴细胞首先分化为Th0细胞，然后在局部微环境中不同细胞因子刺激下按既定的程序分化为不同的效应T细胞，参与机体各种反应

（1）辅助性T细胞：辅助性T细胞来源于CD4 ⁺ T细胞，根据分泌细胞因子不同又分为Th1和Th2两大类。初始的CD4 ⁺ T细胞受到抗原刺激后首先分化为Th0细胞，在巨噬细胞分泌的IL-12以及NK细胞分泌的IFN-γ的诱导下，Th0向Th1定向分化。局部环境中NK细胞、嗜酸和嗜碱性粒细胞等分泌的IL-4则诱导Th0细胞向Th2细胞分化。Th1细胞能分泌IL-2、INF-γ、LT等介导细胞免疫，参与抗感染免疫和迟发型超敏反应。Th2细胞主要分泌IL-4、IL-5、IL-6和IL-13等，参与哮喘及其他过敏性疾病的发生过程，还可辅助B细胞分化为抗体产生细胞，参与体液免疫应答。新近的研究还表明了Th17、Th9、Th22和滤泡辅助性T细胞（follicular helper T cells，Tfh）。当机体处于炎症状态时，TGF-β协同炎症因子IL-6或IL-21诱导 Th17细胞的分化。Th17分泌的 IL-17、IL-22等细胞因子可增强血管内皮细胞中性粒细胞趋化因子CXCL1、CXCL2、CXCL5的表达，从而募集、趋化中性粒细胞到炎症感染部位，抵抗病原微生物的入侵。研究还表明Th17细胞具有很强的可塑性，在机体微环境不同的细胞因子作用下可以转化为Th1、Th2、Treg等功能不同的细胞亚群，通过相互的制约和平衡来参与免疫网络的调节。Th9分泌IL-9和IL-10，参与过敏反应，增强机体的炎症反应。Th22分泌IL-22、TNF等，在皮肤疾病中发挥重要作用。Tfh细胞来源于Th2细胞，持续表达CXCR5，其在CXCR13的趋化下进入B淋巴细胞滤泡分泌IL-21，促使生发中心中具有高抗原亲和力的B细胞克隆增殖活化为浆细胞和记忆细胞，分泌抗原特异性的抗体，并加速体细胞高频突变和免疫球蛋白类别的转换，达到辅助B细胞和参与调节体液免疫的作用。

（2）细胞毒性T细胞：主要是指CD8 ⁺ T细胞，可特异性杀伤靶细胞，是机体免疫应答的主要效应细胞。其效应机制是分泌穿孔素、颗粒酶、淋巴细胞毒素等物质在靶细胞表面打孔，从而使得靶细胞崩解和凋亡。此外细胞毒性T细胞还可通过表面FasL分子与靶细胞表面的Fas结合，激活靶细胞内caspase-8介导的信号途径，最终导致靶细胞凋亡或死亡。根据分泌细胞因子的不同，CD8 ⁺ T细胞可分为CD8 ⁺ Tc1和CD8 ⁺ Tc2两个亚群。CD8 ⁺ Tc1分泌IL-2、INF-γ、LT等细胞因子，CD8 ⁺ Tc2分泌IL-4、IL-5、IL-6等细胞因子。

（3）调节性T细胞：主要通过抑制效应T细胞的活化和增殖来发挥负向免疫调节功能。根据其来源和功能的不同可分为天然调节T细胞（natural Treg，nTreg）和适应性调节T细胞（induced or inducible Treg，iTreg）。nTreg和iTreg都高表达IL-2受体的α链（CD25）和Foxp3转录因子。 Foxp3 基因突变会导致X性连锁多内分泌腺病、肠病伴免疫失调综合征（immune dysregulation，polyendocrinopathy，enteropathy，X-linked syndrome，IPEX），患者体内表现出多种免疫病理状态。nTreg主要在胸腺发育成熟，通过与靶细胞直接接触来发挥免疫抑制作用，此外还可分泌TGF-β、IL-10、IL-35来抑制免疫应答的发生并提高免疫应答的活化阈值。iTreg主要在肠道、脾脏、淋巴结等发育成熟，分为Tr1和Tr3两种亚群型，主要通过分泌IL-10、TGF-β来调节机体的急、慢性炎症，抑制机体的炎症状态（表2-1）。