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梳理一下T細胞啟用相關的知識，以方便隨後對細胞治療行業的理解。溫故而知新，希望能有好的啟發、新的認知。

T細胞受體（T cell receptor， TCR）複合物

談到T細胞的啟用，首先要學習的就是TCR複合物。每一個TCR複合物（以αβT細胞為例）包含一個TCRαβ異二聚體，兩個CD3γε和CD3δε異二聚體，以及一個透過二硫鍵相連的ξ同二聚體；

TCR和抗體的結構區別

TCRα和TCRβ都是位於T細胞膜上的類Ig結構，兩條鏈透過細胞膜外的半胱氨酸殘基形成的二硫鍵共價聯合在一起（在TCRα和TCRβ鏈的恆定區後面連線著一小段Hinge結構，Hinge結構中存在半胱氨酸殘基，兩個半胱氨酸殘基形成二硫鍵把兩條鏈聯絡在一起）。每一條TCR的鏈包含一個類似免疫球蛋白的N末端可變區和恆定區，一個疏水的跨膜結構，以及一個非常短的胞內區域。總體來看，TCRαβ胞外區域的結構和抗體的抗原結合域（Fab）非常相似。TCRα和TCRβ鏈的可變區分別有3個類似於抗體可變區的互補決定區（CDR），這6個CDR共同形成了多肽-MHC複合物在TCR上的結合位點。同樣的和抗體類似，編碼每一條TCR鏈的基因都是在T細胞成熟過程中透過基因重排（V-D-J重排）獲得的。

A：TCRα和TCRβ的二級（左）和三級結構（右）；B：左，TCR的可變區和多肽-MHC結合的三級結構正檢視；右，側檢視。

在前文所述的TCRα和TCRβ鏈的Hinge結構後面連線著一個疏水的跨膜結構，跨膜結構中存在帶正電的氨基酸殘基（其中TCRα鏈的為賴氨酸殘基，TCRβ鏈的為精氨酸殘基），這些帶正電的氨基酸殘基可以和其它蛋白（如：CD3和ξ蛋白）的跨膜結構中的帶負電的氨基酸殘基結合（後文述及）；

跨膜結構域後連線的是TCRα鏈和TCRβ鏈的細胞內結構。胞內結構的長度只有5~12個氨基酸，這麼短的氨基酸序列不足以負責TCR訊號的傳導，因此需要其它和胞內結構銜接的分子進行訊號轉導。CD3複合物和ξ蛋白可以非共價的形式和TCRαβ異二聚體結合，形成TCR複合物，TCR識別多肽-MHC後，CD3複合物和ξ蛋白隨後負責傳導訊號，啟用T細胞；

TCR複合物示意圖

CD3蛋白是一個複合物，其家族有三個亞型為γ、δ和ε。每個CD3的亞型都包含一個類似Ig的結構，其跨膜結構中有一個負電的氨基酸殘基——天冬氨酸，用於和上述TCRαβ的胞內結構域中的正電氨基酸殘基結合。三個CD3亞型的胞內結構域的長度大約為44-81個氨基酸，其中每一個胞內結構域包含一個ITAM（Immunoreceptor tyrosine-based activationmotif），ITAM是後續細胞訊號傳導的重要參與者。ξ鏈是由一個9個氨基酸組成的胞外結構，以及帶負電氨基酸殘基的跨膜結構和一個由113個氨基酸組成的細胞內結構構成。其細胞內的結構包含3個ITAM。ξ鏈常以同二聚體的形式存在，除了T細胞外還跟其它細胞的訊號通路相關，例如NK細胞的FcγRIII。

CD4和CD8共受體

CD4和CD8被稱為TCR的共受體，在T細胞的啟用過程中起到促進的作用，之所以被稱為共受體，是因為他們可以結合到MHC分子上，同時識別多肽-MHC複合物，增強TCR複合物和抗原遞呈細胞（APC，antigen presenting cell）的結合。其中，CD4和CD8分別能夠結合MHC-II和MHC-I分子，從而導致了這兩種T細胞MHC的限定性。MHC-I限制的T細胞被稱為CD8 T細胞，主要起到細胞殺傷作用，MHC-II限制的T細胞被稱為CD4 T細胞，為輔助性T細胞。

A：CD4和CD8的二級結構示意圖；B：CD4和TCR複合物共同和多肽-MHC複合物結合；

在結構上CD4和CD8是一種跨膜的糖蛋白，屬於Ig超家族。CD4有四個細胞外的類Ig結構域，一個疏水的跨膜結構以及38個氨基酸長度的胞內結構域；胞外的兩個類Ig結構域可以和MHC-II的α2和β2結合。大多數的CD8分子是由二硫鍵相連的兩個異二聚體，包含CD8α和CD8β，CD8α和CD8β分別由一個胞外的類Ig結構，一個疏水的跨膜區和約25個氨基酸長度的胞內結構域，胞外的類Ig結構域和MHC-I的α3結構域結合。

T細胞啟用的第一訊號

在CD4和CD8的胞內結構域上附著結合著Src酪氨酸激酶家族的成員——Lck。當TCR和多肽-MHC複合物特異性結合後，CD4和CD8也隨後和MHC分子的發生結合，這導致共受體在物理上靠近TCR複合物。與此同時在T細胞內，CD4和CD8上的Lck分子就和CD3和ξ上的ITAM靠近，隨後Lck就將ITAM上的酪氨酸殘基磷酸化，ITAM的磷酸化隨後導致ZAP-70酪氨酸激酶的募集和活化，ITAM的結構中有兩個酪氨酸殘基，這兩個酪氨酸殘基被磷酸化以後可以和ZAP-70結合，結合上去的ZAP-70被Lck磷酸化。ZAP-70被磷酸化後獲得它本身的酪氨酸激酶活性並進一步透過磷酸化作用，活化另外兩個重要的銜接蛋白LAT和SLP-76，最終透過 Ras–MAP 和PLCγ1訊號通路引發T細胞內一系列的下游通路（非常複雜，且很多並未被研究透徹）。因此，從T細胞的啟用開始算起，是共受體為T細胞提供了TCR識別抗原後的起始訊號。

TCR啟用後引發的下游細胞訊號通路圖

T細胞啟用的第二訊號：T細胞共刺激訊號

眾所周知，T細胞的啟用需要兩個訊號，第一訊號是上述的TCR和多肽-MHC分子的結合形成的TCR訊號，但是這條訊號不足以啟用靜止狀態的T細胞。只有在CD28和其受體提供的第二條共刺激訊號的情況下，T細胞啟用相關的RNA及蛋白才會被合成，關鍵細胞因子IL-2才會被分泌，細胞也會從G0期進入到G1期。因此，是共刺激訊號和TCR訊號一起完成T細胞的啟用。

CD28是以同二聚體形式表達在T細胞膜表面的44kD蛋白，是T細胞活化的主要共刺激分子受體家族，其受體為B7-1（CD80）和B7-2（CD86），在啟用的DC細胞和其他APC上表達；CD28家族的另一個共刺激分子是ICOS（inducible costimulatory，CD278），ICOS在T細胞依賴的抗體反應中起到重要的作用，尤其是在生髮中心形成的過程中；是濾泡help T細胞發育和啟用的必須分子；

CD28家族還包括抑制性的共刺激分子，CTLA-4和PD-1。CTLA4：B7，其共刺激訊號可以抑制T細胞在刺激淋巴器官中的啟用；PD-1：PD-L的共刺激訊號可以抑制（尤其是在外周環境中）效應T細胞的活性。除CD28家族外，T細胞表面還存在其他的共刺激分子：CD2家族，TNFR家族（CD40L、OX40、4-1BB和CD27）等；這裡面有很多免疫治療、細胞治療的基礎知識點，有時間再研究。

CD28家族成員及相關資訊

免疫突觸的形成

當TCR複合物識別了APC表面的多肽-MHC複合物之後，另外多個其他的細胞表面蛋白也迅速的移動到結合點附近，這樣就在T細胞和APC之間形成一個密集分子接觸的物理接觸點，這個點就叫做免疫突觸。免疫突觸內的分子包括：TCR複合物，CD4/CD8/共刺激分子（CD28）。在免疫突觸的中心，兩個細胞之間的距離大約為15nm，在四周，兩個細胞之間的距離大約為40nm。從親和力的角度理解，單單TCR和多肽-MHC複合物結合的親和力非常小，因此T細胞為了和APC建立穩定的細胞間連線還需要其他互補結合的分子共同出力（例如：當T細胞和APC特異的結合後LFA-1/ICAM-1的親和會迅速上升，以增加兩個細胞之間的結合力）。

不同蛋白及其配體之間的結合力比較

免疫突觸的形成，為T細胞和APC之間的細胞接觸提供了穩定的物理場所，有利於隨後相關蛋白的募集；免疫突觸也保證了T細胞可以特異對APC或者其他靶細胞分泌細胞因子和細胞殺傷酶。

A：免疫突觸示意圖；B：免疫突觸上視截面圖

T細胞活化後細胞表面分子出現的時間順序

本段不再具體行文論述，看時間順序圖即可。

T細胞活化後，細胞表面分子的表達時序

學習感觸

免疫學如此之有邏輯，如此之好玩！

參考文獻：

1。Cellular and Molecular Immunology 9th Edition

2。Roittis essential imuuology 13th edition