免疫老化与T淋巴细胞功能性分子的改变

1、免疫老化与T淋巴细胞功能性分子的改变        【摘要】  免疫老化（senescence）是机体代谢过程中的一个必然阶段, 免疫系统参与机体正常的老化过程, 是机体衰老的主要调节系统之一。随着年龄的增长, 免疫细胞发生增龄性改变。T淋巴细胞是机体重要的介导细胞免疫的效应性细胞, 其在免疫老化过程中, 诸多功能性分子如免疫突触形成所涉及的分子、 T细胞活化所需的协同刺激分子及凋亡相关分子等均发生增龄性改变, 从而导致机体正常的免疫应答功能下降或出现异常, 致使老年人易罹患肿瘤、 感染及自身免疫性疾病等

2、。 【关键词】  免疫老化; T淋巴细胞; 增龄性改变二十世纪60年代, Wolford提出衰老的免疫学假说, 认为免疫系统从根本上参与机体正常的衰老进程1。T淋巴细胞是机体重要的免疫效应细胞, 通过其介导的特异性细胞免疫应答, 清除入侵机体的外源性病原微生物及体内衰老或畸变的细胞, 在维持机体内环境的平衡与稳定中发挥重要作用。随着衰老与免疫系统之间关系研究的深入, T淋巴细胞在衰老过程中发生的改变倍受关注。研究发现, 随着年龄的增长, T淋巴细胞功能相关的多种分子发生渐进性改变, 从而影响T细胞正常的活化、 增殖、 分化及效应的发挥, 致使机体的免疫功能下降或出现异常。现就近年来研

3、究发现的在免疫老化过程中T淋巴细胞功能相关分子的改变及其意义作一综述。    1  T细胞突触形成及信号转导相关分子的改变    T细胞突触（T cell synapse）又称免疫突触（immunological synapse）, 是指T细胞与抗原提呈细胞（antigen presenting cell,  APC）识别结合过程中, 多种跨膜分子聚集在富含神经鞘磷脂和胆固醇形成的“筏”状特殊结构上。免疫突触分为中心区和外周区, 中心区由TCR与抗原肽MHC分子复合物组成, 外周区包含黏附分子、 协同刺激分子及细胞

4、骨架蛋白等。TCR的胞质区较短, 需借助CD3分子的辅助将抗原信息转导至细胞内。正常情况下, 当TCR与抗原肽MHC分子复合物或抗TCR抗体结合后, 诱导T细胞骨架蛋白重排及特异性接头蛋白与酶的聚集。触发p56lck、 p59fyn及ZAP70等蛋白酪氨酸激酶（protein tyrosine kinase, PTK）的活化, 继而导致接头蛋白LAT、 Slp76及p95vav的磷酸化, 磷酸化的接头蛋白激活衔接分子如PLC、 Grb2 及cCb1等的活化。经过一系列的酶促级联反应, 将T细胞的活化信号转导至胞核内。有研究显示, 年老机体的T细胞, 其活化信号转导过程中的多个环节均可能发生改变

5、, 其中包括参与免疫突触形成及转导信号的多种分子的改变2。对老年小鼠T细胞的研究结果显示, 当用激发型CD3 mAb刺激CD4+T细胞时, CD3、 PLC及LAT等分子难以形成正确的免疫突触结构,  CD3可偏离TCR, PLC及LAT等分子在免疫突触部位的分布明显少于年轻小鼠。再者, 随着机体的老化, ZAP70发生磷酸化的强度逐渐减弱, 致使T细胞活化信号转导的效率降低。在正常情况下, 转录因子NFAT是以磷酸化的非活性形式（NFATp）存在于胞质中, 在PLC途径产生的钙调磷酸酶的作用下脱磷酸, 转变为活化形式的NFAT, 由胞质进入胞核。老化的机体, 钙调磷酸酶的活性下降,

6、 转录因子NFAT的核转位减少, 致使IL2等基因的表达下降, 从而影响T细胞的活化、 增殖及免疫效应的发挥。cCb1是近年来研究发现的PTK的负性调节因子, 其是一种原癌蛋白, 在T细胞活化过程中, 通过降低PTK的活性, 从而抑制IL2的合成, 导致T细胞的增殖减少3。cCb1随年龄的增长, 在T细胞突触部位的聚集增多, 致使T细胞的应答逐渐减弱。此可能是老年人易罹患肿瘤或/及感染性疾病的原因之一。    2  T细胞活化所需协同刺激分子的改变    有关免疫老化过程中T细胞膜分子的改变, 研究较多的是协同刺激分子受体C

7、D28。在免疫应答过程中, T细胞通过其TCR与APC提呈的MHC抗原肽结合, 产生 T细胞活化的第1信号; 同时, 表达于T 细胞表面的CD28 分子, 再与APC表达的配基分子B7(包括B71和B72)结合, 转导T细胞活化的第2信号即协同刺激信号, 从而激发T细胞的活化、 增殖、 分化及发挥免疫效应。已有研究表明, 个体在漫长的生命活动过程中, 反复的抗原刺激可导致CD28分子表达减少或沉默。因此, 随着年龄的老化, 老年人T细胞膜型CD28分子的表达呈增龄性减少甚至消失, 此已作为免疫老化的重要标志之一4。这种增龄性改变所产生的CD28-T细胞与CD28基因敲除后所产生的无反应性T细胞

8、不同, 其仍可发挥免疫应答功能并可长期存活, 但细胞的增殖强度及介导的效应可能产生异常5。进一步的研究发现, CD28-T细胞具有寡克隆扩增的特征, 从而导致T细胞抗原受体多样性的下降, T细胞的抗原识别谱变窄, 对病原体及体内变异细胞的清除能力减弱, 此可能是老年人免疫功能下降的另一原因6。CD28以膜型形式（membrane CD28, mCD28)表达在T细胞表面, 同时还以可溶性形式(soluble CD28, sCD28)存在于血液中。sCD28相当于mCD28的胞外段, 其可与mCD28分子竞争结合配基分子B7, 从而抑制 T细胞活化所需的协同刺激信号。有研究者将sCD28重组蛋白

9、加入到激发型CD3 mAb或丝裂原诱导活化的T细胞中共培养, 结果发现, T细胞的活化与增殖出现抑制, 证实sCD28对T细胞的应答产生负性调控作用7。笔者所在的研究小组曾对90例60岁以上健康体检者（排除心脑血管及糖尿病等）外周血T细胞mCD28分子及血清中sCD28分子进行检测, 分析结果显示: mCD28分子表达率(41.56±11.23)%明显低于30岁以下的健康对照组(61.51±17.45)%; 但sCD28分子的水平（1.08±0.45)g/L则远高于年轻人（0.55±0.16)g/L, 差异具有统计学意义(P<0.01)8。有关血清

10、中sCD28的水平在老化过程中明显升高的来源及意义尚待进一步研究。    CTLA4是T细胞活化后诱导表达的负性调控分子, 其仅在T细胞活化后短暂表达并迅速从细胞表面消失。CTLA4与CD28具有共同的配基分子B7, 但CTLA4与B7结合的亲和力约为CD28的50倍。与CD28相反, CTLA4与B7结合后, 胞质区ITIM（I/VxYxxL）中的酪氨酸被磷酸化后, 可与SHP1和SHIP结合, 抑制T细胞活化信号的转导。近来的研究发现, 随着机体的老化, 活化T细胞表面CTLA4的表达升高, 从而抑制T细胞的效应甚至诱导其无能9。此可能为老年人易患肿瘤或/及感

11、染性疾病的又一原因。    3  T细胞凋亡相关分子的改变    T细胞的凋亡可以影响胸腺内T细胞的选择, 在外周控制T细胞对抗原免疫应答的强度, 以及通过影响记忆T细胞的形成和存活来调控T细胞的应答。抗原刺激后活化的T细胞在发挥免疫应答效应后通过凋亡而被清除, 此称为活化诱导的细胞死亡（activation induced cell death,  AICD）, 即通过Fas/FasL途径诱导的细胞死亡10。Fas (CD95)是一个Mr 48 000的表面糖蛋白, 属于TNF /NGFR家族, 组成性表达在 T

12、细胞的表面, FasL为Fas的配基分子, 诱导性表达在活化T细胞的表面, FasL也以可溶性的形式存在于血液中。膜型及可溶性FasL与表达Fas的T细胞结合后, 启动caspase途径的级联反应, 最终导致细胞死亡11。正常情况下, AICD有助于控制特异性T细胞克隆的扩增水平, 发挥重要的负性免疫调节作用, 是外周免疫细胞克隆清除的重要机制, 同时也是T细胞应答早期发生凋亡的重要方式。研究者对老龄小鼠接受抗原刺激后的T细胞进行分析后发现, FasL+的细胞比例升高,  DNA性裂解片段显著, 提示T细胞的凋亡增多12。但也有研究认为, AICD在衰老的机体是减弱的, 理由是衰老机

13、体T细胞的CD3分子与TCR的异位增加, TCRCD3下游信号的转导受阻, 同时, CD28B7协同刺激信号也可能发生异常, 这些均可导致T细胞AICD减弱13, 从而引发记忆T细胞及自身反应性T细胞增加, 推测此可能是导致老年人自身免疫性疾病发病率升高的原因之一。随着研究的深入, 人们又发现衰老机体的T细胞, 在其应答后期还存在另一种细胞凋亡方式即撤除刺激后的细胞死亡（agonist withdrawal cell death, AWCD）14。抗原刺激撤除后, T细胞不再产生新的诱导凋亡的信号, 但已产生的凋亡信号在相当长时间内仍可发挥作用。与AICD经FasFasL途径诱导凋亡不同,&#

14、160; AWCD可被CD30抑制剂所阻断, 提示AWCD可能通过CD30CD30L介导。    TNF是一种前炎症细胞因子, 同时也是诱导细胞死亡的一个重要分子, TNF具有两个受体TNFR1 和 TNFR2。TNFR1是跨膜受体, 细胞外区有15个富含半胱氨酸重复区, 在胞浆尾区有死亡结构域（death domain,  DD）, 而TNFR2则无DD。所以TNFR1可介导存活和死亡双重信号而TNFR2只介导存活信号。TNFR1与TNF结合后形成三聚体, 招募连接蛋白TNFR相关死亡结构域（TNFRassociated death domain, T

15、RADD）, 继而激活Fas相关死亡结构域（Fasassociated death domain,  FADD), 再作用于死亡效应结构域（death effector domain, DED)后形成诱导死亡信号复合物（deathinducing signal complex, DISC), 从而导致细胞凋亡。机体进入衰老阶段后, 一方面, TNF的水平升高, 细胞的凋亡增加; 另一方面, 在mRNA和蛋白水平, TRADD 和 FADD的表达也增高, 加剧了细胞的凋亡15。1          

16、;   4  结语    随着老年人在整个人群中所占比例的增大, 老化所引起的疾病也越来越多。有关免疫衰老的研究现已成为一个新的独立的研究领域。不难看出, 免疫老化与T淋巴细胞之间的关系非常复杂。机体的衰老可致T淋巴细胞的改变, 而这种改变又可导致免疫功能包括免疫防御、 免疫监视及免疫耐受等的异常。因此, 对免疫老化与T淋巴细胞功能性分子改变的研究, 将有助于进一步阐明免疫系统在机体衰老进程中渐进性变化的分子机制, 以期寻找延缓免疫老化的新策略, 使年老的机体仍能保持良好的免疫能力。【】  1 Tarazona R, Sol

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