（上海复旦大学 生命科学学院，上海 200433）
胸腺是T细胞发育的主要场所。随着年龄的增长，胸腺不断退化，经典的理论认为胸腺只在生物发育早期行使功能。最新的发现却认为胸腺在成年后仍具有活性[1] 。AIDS病研究的有关进展有力地支持了这一观点。
1.T细胞在胸腺中的发育
胸腺是T细胞分化成熟并接受教育选择的中枢免疫器官。胸腺在胚胎早期发育成熟，自出生开始不断萎缩退化，老年人的胸腺充斥着脂肪组织，被认为没有活性，发育早期摘除胸腺会带来严重的免疫功能缺陷。胸腺分泌多种细胞因子促进T细胞的成熟，其上皮细胞富含多种类型抗原，为T细胞的发育提供了重要的微环境。
进入胸腺的CD4ˉCD8ˉ双阴性T细胞(double negative T cell)发育为CD4＋ CD8＋ 双阳性T细胞(double positive T cell)时发生T细胞受体(T cell receptor，TCR)基因的重排，T细胞与上皮细胞的主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex, MHC)抗原相遇，接受阳性选择，获得MHC限制性识别能力，无MHC识别能力的的T细胞被清除，继而CD4或CD8单阳性T细胞(single positive T cell)与皮质髓质交界处的巨噬细胞(MΦ)和树突状细胞相遇，接受阴性选择，删除那些与自身抗原起反应的T细胞，获得免疫耐受性。上述过程可删除90%以上的胸腺细胞，保留下来的T细胞进入外周淋巴循环，称为初生T细胞(naive T cell),并在之后的免疫应答中进一步分化为效应T细胞(effect T cell)和记忆T细胞(memory T cell)[2]。
随着器官移植和AIDS病研究的发展，人们发现胸腺在免疫重建中可以产生新的初生T细胞，称为胸腺依赖途径(thymus-dependent pathway)。主要的反对意见认为这种T细胞来源于外周T细胞的增殖(peripheral T cell expansion), 称为非胸腺依赖途径(thymus-independent pathway)，成为近年来的研究热点。
2.研究初生T细胞的新方法
(1)由Douek等发展的T细胞基因重组产物分析法
TCR基因表达为占绝大多数的αβTCR和占一小部分的γδTCR。位点δ位于α基因座，在Vα和Jα之间，TCRA和TCRB基因在重排中产生被切除DNA片段的游离环,即T细胞受体基因重组环（TCR-rearrangement excision circles，TRECs）。TRECs在等位基因上完全切除，并在外周组织中的T细胞中稳定存在，它不参与细胞染色体DNA的复制，并随着细胞分裂被逐代稀释。因此，TRECS水平可以反映胸腺内TCR基因的重组活性以及胸腺外T细胞的增殖效率。TCR重排的多样性必将伴随TRECs的多样性。但在所有有功能的αβTCR基因重排中，必须发生TCRA座位中TCRD的切除，分别产生信号连结TREC——sjTREC(signal-joint TREC)和编码连结TREC——cjTREC(coding-joint TREC),可作为初生T细胞的普遍标记[3]。
Douek研究小组通过此法发现TRECs水平随年龄增长呈递减趋势，即使某些对象已达70高龄但TRECs始终处于可探测水平，而先天性胸腺缺乏病人的TRECs水平则始终低于正常人群。说明胸腺能够持续发挥功能直至成年。
(2)McCune等发展的重氢法
McCune等将重氢标记的葡萄糖静脉注射入人体。葡萄糖是脱氧核糖的前体，可在T细胞复制时掺入DNA。随着T细胞的分裂，标记DNA不断被未标记DNA取代，于不同时间采血样分析，即可测量T细胞的产生率和平均寿命。McCune等发现AIDs病患者的CD4T细胞寿命显著缩短，在对患者施以抗逆转录病毒治疗(highly active antiretroviral therapy, HAART)后，T细胞的产生有明显提高，但其寿命无增长，显示出T细胞的重新生成在免疫重建中的重要作用[4]。
（3）胸腺切除方法
胸腺切除是研究胸腺功能的传统方法，但目前仍有广泛的应用。Haynes分别研究了胸腺遭切除和胸腺未切除的AIDS病人，发现前者在免疫重建中表现出一定的缺陷[5]。Berzines在新生胸腺组织的移植中发现，T细胞的输出率（export rate）和外周T细胞数量始终保持不变，而新迁入外周循环的胸腺细胞(recent thymic emigrants, RTEs)的表面标记与已定居T细胞不同，且RTEs的输出率与胸腺细胞输出率吻合良好。Berzines认为胸腺可以不断产生RTEs替代外周组织中的定居T细胞，并藉此维持人体T细胞库(T cell repertoire)的多样性[6]。
3.在有关AIDs病的研究中发现胸腺可以重建人体T细胞库
（1）TRECs水平分析
人体一旦感染HIV病毒，TRECs水平即迅速下降。对患者进行HAART治疗后，伴随HIV RNA拷贝数的减少，TRECs水平稳步增长，停止治疗后TRECs水平相应下降。鉴于初生T细胞的增殖不可能如此高速，而HIV对初生T细胞并无易感倾向，Douek认为更可能的解释是HIV破坏了胸腺的功能，抑制了前体胸腺细胞的生成，或者诱导了将表达CD4 T细胞的死亡，从而减少了初生T细胞的产量[1]。
（2）AIDS病人胸腺组织形态观察
对因AIDS死亡者作尸体解剖，发现其缺乏胸腺活性组织[5]，胸腺细胞表现出死亡表征，髓质部分缺乏表达CD4和CD8的T细胞[7]。McCune发现新的HIV感染者具有高表达的胸腺组织,说明胸腺对HIV的感染能够作出反应。McCune认为对某些而不是全部患者而言，其胸腺功能甚至有所加强，因HIV感染而导致的T细胞的消亡诱发了某种胸腺成熟机制，将某种残留休眠T细胞(dormant T cell renament)唤醒[8]。
Steinmann[9]和Bofill[10]认为，真正的胸腺不会随着年龄的增长充斥着脂肪组织，在重症肌无力中也不会被炎症细胞所充斥，而只是存在于周边脈管空隙中(perivasculer)，被埋藏于这些组织之中。尽管他们的学说显得难以接受,Haynes却认为有一定道理，他对死亡前两天的AIDS病人作CT检查，可以找到淋巴组织，但在随后的尸体解剖中却没有发现类似活性组织，取而代之的是脉管组织中的一些外周渗透细0胞，Haynes认为CT显示的淋巴组织只是一种假象，实际上是一些渗透了的炎症细胞，他提出一种假设，胸腺是由外周淋巴成分（存在于脉管组织中）和中心淋巴成分（存在于真正的胸腺皮质中）共同组成的[5]。
（3）一种反对学说
主要的反对者比如 Pakker等认为，AIDS病人在治疗中所表现的免疫重建源于外周淋巴组织中再分配时生成的某种移居T细胞(sequestered T cell)的释放，因为98%的淋巴细胞留贮于外周淋巴组织中，人们有理由认为大部分CD4和CD8 T细胞被捕捉入受到感染并由于强烈的细胞毒作用而引起炎症的淋巴组织中，一旦HAART治疗减轻了病毒负载，炎症作用将缓解，细胞毒作用恢复正常水平，已移居的T细胞被释放[11]。
成熟T细胞和初生T细胞的表面标志有所不同，前者表现为CD45＋ RO＋，后者表现为CD45＋ RA＋，此学说的支持者认为在AIDs病人中能探测到初生T细胞的存在是由于成熟T细胞表面标志的反转。
Pakker的研究小组还发现淋巴组织产生的初生T细胞在外周循环中的重驻(repopulation)是一个漫长的过程，CD45＋ RA＋的增长引起CD4＋ T细胞的重驻，这一现象在治疗开始后12个月方可见，同样的现象发生于骨髓移植(bone-marrow transplantation, BMT)中[11]。
(4)对非胸腺依赖途径的质疑
Douek认为AIDs病人的免疫重建应归功于胸腺依赖途径，因为没有数据可以支持如Pakker所说的退引细胞的保留库的存在。Douek在先天性胸腺发育不良者的少量外周T细胞中探测不到TRECs的存在，进一步证明尽管前T细胞有可能在淋巴结中进行TCR基因的重组，但肯定不能对TRECs的总体水平产生重大影响[3]。
Haynes研究了切除胸腺的AIDs病患者，发现其恢复效率明显低于未切除胸腺的病人；Hayens同时发现AIDs患者在接受HAART治疗前后T细胞库多样性并无显著变化[5]。考虑到Zhang等对HAART诱导的淋巴结修复机制和淋巴T细胞恢复作出的阐释[12]以及Douek的结论，Haynes认为胸腺和外周淋巴组织对T细胞库的重建具有同样重要的意义，并认为开始时CD4＋ CD45RA＋和CD4＋ T细胞的增殖来源于非胸腺依赖途径[5]。
4.在组织移植中发现支持胸腺依赖途径的证据
最主要的证据来自于骨髓移植。Doumont-Girard通过研究接受移植物抗宿主病(graft versus host disease，GVHD)治疗的病人（这些病人因药物治疗体内T细胞水平几乎接近于0），发现在最初的6个月内，T细胞的增长几乎全部来自外周T细胞的增殖，表达CD45＋ RO＋ 表面标记，其TCR库多样性保持不变；CD4＋ RA＋的最初出现在6个月之后，伴随着TCR库多样性的波动，Dumont认为这种波动由CD4＋ RA＋ T细胞的多样性决定。显然，CD4＋ RA＋ T细胞是从胸腺中新迁入的。在所有的病人中，青少年的T细胞恢复速度明显高于成人，说明胸腺确实在免疫重建中扮演一定的角色[13]。
Mackall在皮肤移植手术中发现，胸腺被切除的女性病人不会出现针对其男同胞皮肤新抗原（neoantigen）而发生的排斥反应，并表现出对一般抗原应答的衰退，Mackall认为此现象无法仅仅通过外周淋巴细胞在免疫重建中的扩增解释，其必然与胸腺的持续活性相关[8]。
目前，非胸腺依赖途径和胸腺依赖途径之争依然没有得到圆满解决。CD45＋ RA＋ 和CD45＋ RO＋表面标记的不同究竟是来源于产生时的不同，还是后者向前者的逆转；HIV病毒究竟感染胸腺组织，还是外周淋巴组织；是感染胸腺的中心皮质部分，还是周边结缔组织；是影响T细胞的产生，还是消耗已存在的T细胞；其衰退究竟与内部脂肪组织成比例，抑或并无联系；胸腺究竟是在成年后悄然引退，还是一个称职的家庭主妇。这些问题亟待解决。
5.胸腺持续活性研究的意义及其应用前景
自1961年Miller发现胸腺与T细胞的联系之后，免疫学界一直在为胸腺是否能在个体成熟后仍对个体T细胞库有所贡献而争论不休。Douek、McCune、Haynes以及其他科学家提供的方法和观点使我们能够更精确、更深入地了解TCR基因库的构建以及老化胸腺中阳性和阴性选择的忠实性，这种忠实性和许多自身免疫病密切相关[1]。同时，对此问题的深入研究在免疫重建领域也具有指导意义。GVHR一直是骨髓移植等手术是否成功的关键,移植骨髓常因GVHR而导致移植失败，主要由于骨髓中的T细胞强烈排斥宿主组织，若胸腺确实具有持续活性，那么前T细胞(pro-T cell)进入胸腺后应获得免疫耐受从而成为克服GVHR的突破点，而对骨髓移植、化疗、放疗以及其他各种抗肿瘤治疗所带来的胸腺伤害，可作进一步深入的了解并进行更有效的免疫重建工作。胸腺持续活性研究还渗入到其他一些领域。例如，Kendall提出过一种有趣的理论：某些病毒很可能先侵入胸腺，模仿人体自身抗原，删除相应的T细胞克隆系，造成免疫缺陷，从而在人体内肆无忌惮地为非作歹。Bonyhadi则认为AIDS病毒可诱导发生胸腺内细胞程序性死亡[7]。
参考文献
[1] Rodewald H et al. Nature, 1998,396:630—631
[2] 于善谦等。免疫学导论，北京：高等教育出版社，施普林格出版社，1999：177—182
[3] Douek C et al. Nature, 1998,396:690—694
[4] McCune J et al. Nature Med, 1999,5:83—89
[5] Haynes B et al. J Clin Invest, 1999,103:453—460
[6] Berzins SP et al. J Exp Med, 1998,187:1839—1848
[7] Bonyhadi M et al. Nature, 1993,363:728—736
[8] McCune J et al. J Clin Invest, 1998,101:2301—2308
[9] Steinmann G et al. Curr Top Pathol, 1986,75:43—88
[10] Bofill M et al. Am J Pathol, 1985,119:462—473
[11] Pakker N et al. Nature Med, 1998,4:208—214
[12] Zhang Z Q et al. Proc Natl Acad Sci USA, 1998,5:1154—1159
[13] Doumont-Girard F et al. Blood, 1998,92:4464—4471
