先天T细胞的进化

作为适应性免疫的一部分,T细胞识别并应答来自病原体的产物或抗原。这些抗原在T细胞中以短片段或肽的形式呈现,由经典的主要组织相容性(MHC)分子呈现。T细胞的选择性源于它在其表面显示的T细胞受体变体,个体的T细胞群包含大量不同的T细胞,每个T细胞表达不同的T细胞受体变体。这就产生了大量不同的T细胞受体特异性。除了这些传统的T细胞外,还有一种特征不太明确的T细胞亚群,它们显示有限或不变的T细胞受体集合,并与不同类型的MHC或MHC样分子相互作用。这些所谓的先天T细胞(iT细胞)被认为是对感染的快速反应者,通过其不变的T细胞受体识别由mhc样分子呈现的高度保守的致病基序,并在适应性免疫反应之前(或缺乏)提供防御。

图1所示。缺乏iT细胞的爪蟾蝌蚪更容易受到病毒感染。将沉默表达非经典MHC I类XNC10的转基因蝌蚪(12只)和非转基因的兄弟姐妹(15只)感染ranavirus FV3(一种天然两栖动物病原体)。每天监测生存情况,持续30天。红圈强调在感染的早期阶段,缺乏iT细胞的转基因蝌蚪的死亡率显著增加。

直到最近,这些iT细胞被认为是局限于哺乳动物物种的一种次要的特化T细胞群。我们的工作挑战了这种误解,因为我们已经证明iT细胞存在于两栖动物中非洲爪蟾蜍,因此在哺乳动物之外也有代表。专注于一个特定的iT细胞子集,我们能够证明,在哺乳动物中,iT细胞的发育和功能非洲爪蟾蜍需要与特定的mhc样分子相互作用。这是通过产生转基因非洲爪蟾蜍携带mhc样基因的蝌蚪被特异性地沉默了。因此,这些转基因动物缺乏相应的iT细胞群。重要的是,这些缺乏iT细胞的蝌蚪明显更容易受到病毒感染,这为这些细胞的生物学重要性提供了证据(图1)。

与哺乳动物胚胎在子宫内发育并受到母体免疫系统的保护不同,蝌蚪在母体外的富含病原体的环境中发育,因此需要对病毒和细菌进行快速免疫反应的能力。然而,进退两难的是非洲爪蟾蜍蝌蚪拥有很少的T细胞,因此不能产生大量的T细胞受体变体来特异性识别和响应所有潜在的病原体。

图2所示。与成年爪蟾的常规T细胞免疫相比,蝌蚪的iT细胞免疫具有优势。在蝌蚪的早期发育过程中,mhc样细胞介导的T细胞分化是主要的,导致有限数量的T细胞(10-20,000个T细胞)产生六种独特的过度代表的T细胞受体变体。在蜕变为成年青蛙后,表达许多不同T细胞受体变体的常规T细胞数量越来越多,并取代了iT细胞有限的T细胞受体库。


作为一种适应性选择,我们想知道蝌蚪是否可以通过更多地依赖于识别保守致病模式和结构的不同iT细胞群来克服这一障碍。为了探索这种可能性,我们对蝌蚪的大量T细胞受体进行了测序。我们期望找到大量不同的T细胞受体变体。令人惊讶的是,蝌蚪中绝大多数(80%)的T细胞受体库实际上仅由六种T细胞受体变体主导,其中一种是先前表征的iT细胞群的不变T细胞受体(图2)。

这一发现具有根本性的意义,因为它表明蝌蚪非洲爪蟾蜍在T细胞很少的情况下,不同的iT细胞亚群可能识别不同的病原体群或类型,并构成T细胞反应的主要部分。iT细胞表达一些能够识别不同的保守或常见病原体的T细胞受体变体的优势,将允许蝌蚪最大限度地利用少量T细胞,它们可以在富含病原体的环境中分化和生存。

总之,我们的研究表明,iT细胞在哺乳动物中不是“死胡同”细胞,而是广泛存在于从鲨鱼到人类的所有脊椎动物中;在淋巴细胞较少的动物中,iT细胞可能提供大部分保护性T细胞反应。

出版

非经典mhc限制性不变性Vα6 T细胞对两栖动物非洲爪蟾早期有效的先天抗病毒免疫至关重要
Edholm ES, Grayfer L, De Jesús Andino F, Robert J
J .免疫。2015年7月15日

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