B记忆细胞的产生需要CD4+T细胞的辅助和包括对靶B细胞上的CD40的触发。几个近来的研究显示,记忆性CD8+T淋巴细胞的产生涉及类似信号。一般认为,与B细胞相反,T细胞的激活和分裂,效应功能的获得和记忆的产生是整个发育过程中的一部分, 这些是相互联系的连续事件1。而近来的发表数据显示 CD8+记忆性T细胞同样依赖于辅助性CD4+T细胞,并且认为CD8+ 记忆性T细胞的产生和记忆性B 细胞的产生非常相似2-4 。
在缺乏CD4+T细胞辅助的情况下,B细胞和CD8+T细胞能够分裂和获得效应功能。负责再次免疫应答的记忆性细胞的产生必需有CD4+ T细胞的辅助。记忆细胞的发育是不可逆转的,在靶细胞中(B细胞和CD8+T细胞)需要CD40参与。
什么是记忆性淋巴细胞?定义记忆性B细胞和描述它们产生的主要步骤对于免疫学家来说并不困难5:一个记忆性B细胞是一个已经完成了免疫球蛋白类型转换和体细胞突变的细胞。这个分化过程开始于初次免疫应答后期,发生在特定的部位-生发中心(germinal center),并且是严格依赖于抗原特异性CD4+T细胞的辅助。CD4+ 辅助细胞通过B细胞表面的CD40蛋白触发幼稚的B细胞成为记忆性的B细胞。 B细胞依靠自己而发生的分裂和获得效应功能,不足以产生记忆性B细胞。 B细胞能够广泛地增殖和分泌IgM(对抗原或者有丝分裂原的应答)而不会转变成记忆细胞。记忆性B细胞的产生是渐进的,开始于初次免疫应答的扩展后期,完成于抗原被消除以前。有趣的是,抗原被清除的时刻,并不考虑是定义B记忆细胞的时候,但却可以定义T记忆细胞(T细胞在抗原存在时被认为是效应者)。 同样地,CD4介导CD40信号而诱导B细胞分化的过程是不可逆的,并且是诱导B记忆性细胞所必需和充分的5。 记忆性B细胞和幼稚B细胞或者激活的B细胞,在性质上是有差别的,类型转换的重要性和为有效的B细胞应答而发生的体细胞突变,致使记忆性B细胞的定义简单化。
T记忆细胞的定义要更难下一些。T细胞同样也发生激活后持久的改变。然而,T细胞的激活和分裂可来自不同类型的刺激和导致不同功能性的后果。在淋巴细胞减少症的宿主,且缺乏抗原刺激的情况下,T细胞可以获得一个激活的表型和产生分裂6。抗原的启动可以改善或降低T细胞对抗原的反应能力7。这样,记忆性T细胞的定义就没有B细胞那么明晰。
在近期的《自然》杂志上,Janssen等重新评价了CD4+细胞在CD8+细胞对交叉递呈抗原或淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)感染的免疫应答中的作用,在上述情况下,抗原特异性T细胞在初次免疫应答中的增殖和分化不需要CD4+细胞的辅助:分裂、γ干扰素分泌和CTL的活性是在缺乏CD4+辅助性T细胞存在的情况下被诱导。 相反,CD8+T细胞在没有CD4+T细胞的情况下,当再次接触抗原的时候,只有很少的增殖。被CD4+辅助细胞介导的信号只是在初次免疫应答的开始几天和诱导不可逆转分化的需要,在应答后期撤除CD4+辅助性T细胞对记忆性T细胞的产生没有影响。
这些结果验证了早期从其他实验中获得的数据。在体内,雄性抗原特异性的和用雄性抗原递呈细胞(APC)免疫的幼稚CD8+T细胞,无需CD4+T细胞的辅助就可以通过初次免疫应答进行增殖和清除雄性抗原递呈细胞2, 3。然而, 这些细胞永远不会发育成记忆性CD8+T细胞。它们在再次免疫应答中,很少增殖,并且它们分泌的细胞因子仍然和幼稚时期的细胞相似2, 3。 在这个体系中,表明CD8+T细胞向记忆细胞的分化是逐步进行的。确实在正常情况下,CD8+T细胞在初次免疫应答的后期其分泌细胞因子的量(记忆细胞主要特性之一)开始增加3。CD4+辅助性T细胞分泌的诱导信号导致CD8+细胞的不可逆分化2。 因此,所有这些实验,包括不同的实验方法和对不同CD8+细胞参与的免疫应答研究,得到相同的结论。 CD8+ T 细胞的活化、分裂和获得效应功能可以在缺乏辅助T细胞的情况下出现。然而,这些不能产生记忆性CD8+细胞在再次免疫应答中增强效应。要产生这些记忆性CD8+细胞,必需有来自抗原特异性CD4+辅助T细胞的额外信号的作用。
CD4+辅助细胞是如何诱导CD8+T细胞记忆的?一般认为CD4+T细胞辅助CD8+T细胞同样包括CD40L-CD40之间的相互作用: CD40 和 CD40L 缺乏损害CD8+ T 细胞的应答,并且抗CD40的抗体可以替代CD4+T细胞的辅助作用8-10。因为CD8+T细胞被认为缺乏CD40,抗CD40抗体被推测是通过抗原递呈细胞(APC)来激活的。在这些事件中,CD4+T细胞对CD8+T细胞的辅助是间接的: CD4+ T 细胞是通过调节APC细胞来激活CD8+T细胞的9。 这个假设很符合T淋巴细胞有一个完整的分化程序的想法,被活化启动事件所调节1。 然而,近来显示当APC细胞是CD40-/-时,CD8+T细胞在CD4+T细胞的辅助下,同样能分化为记忆性T细胞ref. 3。 这个难题通过发现CD8+T细胞在激活后实际上暂时表达CD40而被解决 :有无抗原特异性CD4+T细胞的辅助 CD40-/- CD8+ T 细胞都不能分化成为记忆细胞3。 象B细胞一样,所有CD8+T细胞分化所需的辅助信号都要通过活化的CD8+淋巴细胞表达的CD40分子3 。
这些数据说明两点:第一,CD8+T细胞的激活、分裂和获得效应功能与产生记忆性CD8+T细胞无关, 他们显示仅仅大量分裂,而不能产生记忆细胞在再次免疫应答中产生有效反应。这表明有效的记忆性T细胞的产生和细胞分裂一样,是一个分化过程。第二,这些数据证明,CD8+T细胞表达CD40是这些分化过程中的关键信号。CD8+T记忆细胞的产生明显和记忆性B细胞的产生相仿。两个过程涉及一个依赖于抗原特异性CD4+T细胞辅助的分化步骤2-4;是不可逆的2-4; 在初次免疫应答扩展(expansion)阶段后期逐渐出现3;并且B细胞 或CD8+T细胞上CD40的触发具有相同的机制3。
这些数据为弄清与CD8+记忆细胞相关的分化程序奠定了基础。它们同样具有潜在的临床应用价值。的确,抗CD40抗体可以纠正因缺乏抗原特异性CD4+T细胞的辅助而出现的CD8+细胞功能障碍,例如HIV感染期间就出现这种情况。 现在T细胞免疫学家同样使用新的记忆性CD8+T细胞的定义:在抗原刺激后能够比幼稚细胞更好的增殖和分泌更多细胞因子的细胞。 应答的功效是可能与免疫保护的功效相关的,而这些是我们需要的。
References
1. Kaech, S.M., Wherry, E.J. & Ahmed, R. Nat. Rev. Immunol. 2, 251-262 (2002).
2. Bourgeois, C., Veiga-Fernandes, H., Joret, A.M., Rocha, B. & Tanchot, C. Eur J Immunol. 32, 2199-2207 (2002).
3. Bourgeois, C., Rocha, B. & Tanchot, C. Science 297, 2060-2063 (2002).
4. Janssen, E.M. et al. Nature. 421, 852-856 (2003).
5. Gray, D., Siepmann, K. & Wohlleben, G. Semin Immunol. 6, 303-310 (1994).
6. Jameson, S. Nat. Rev. Immunol. 2, 547-556 (2002).
7. Tanchot, C. et al. Immunity 8, 581-590 (1998).
8. Bennett, S.R. et al. Nature 393, 478-480 (1998).
9. Ridge, J.P., Di Rosa, F. & Matzinger, P. Nature 393, 474-478 (1998).|
10. Schoenberger, S.P., Toes, R.E., van der Voort, E.I., Offringa, R. & Melief, C.J. Nature 393, 480-483 (1998).