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健康 / clonal-deletion

克隆删除

克隆删除通过程序性细胞死亡清除抗原反应性淋巴细胞,帮助建立和维持免疫耐受。

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克隆删除是指通过细胞凋亡,即程序性细胞死亡,清除对抗原有反应的淋巴细胞。这是免疫耐受的一种机制,尤其有助于形成对机体自身抗原的耐受。通过清除可能造成损害的T细胞和B细胞,克隆删除有助于限制自身免疫。删除既发生于淋巴细胞发育期间,也可作用于发育器官之外的细胞。“克隆”指的是抗原受体的特异性:携带某种自身反应性受体的细胞会从可用的免疫细胞库中被清除。(nature.com)

在免疫耐受中的地位

适应性免疫依赖种类多样的抗原受体。受体的多样性使免疫细胞既可能识别外来物质,也可能识别机体自身成分。实验研究表明,遇到相应的自身抗原,可以使具有对应受体特异性的细胞被清除,而非激发有效的免疫应答。这种选择会改变免疫系统的组成,但不会不加区分地破坏所有淋巴细胞。(nature.com)

克隆删除既参与发育期间建立的中枢免疫耐受,也参与在初级发育器官之外发挥作用的外周免疫耐受。它不同于克隆无能:在克隆无能中,对抗原有反应的细胞仍然存在,但在功能上不再产生应答。对于B细胞,受体编辑提供了另一种途径:通过进一步的受体基因重排改变特异性,同时保留细胞。因此,即使删除、无能和编辑都能阻止针对同一抗原的应答,它们在细胞层面产生的结果也各不相同。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

胸腺中的T细胞删除

发育中的T细胞在胸腺中接受自身反应性筛查。它们的T细胞受体识别由主要组织相容性复合体分子展示的自身来源肽。强烈的识别信号可以启动以删除为结果的阴性选择。这不同于阳性选择,后者支持能够适当识别自身MHC的细胞继续发育。细胞的命运并非仅由受体结合决定:发育阶段、抗原呈递及细胞内调控机制也会影响其存活。(nature.com)

胸腺中的删除并不限于某一个解剖区域。实验已在皮质、髓质及两者交界处观察到抗原诱导的细胞凋亡。在一种涉及广泛表达的自身抗原的小鼠模型中,皮质内的删除与树突状细胞有关,去除这些细胞会削弱删除。因此,将所有阴性选择都描述为仅发生于髓质的过程并不准确。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

不过,髓质在呈递组织限制性自身抗原方面具有独特作用。自身免疫调节因子蛋白AIRE可促进胸腺髓质上皮细胞表达多种通常见于外周组织的抗原。这些上皮细胞与其他抗原呈递细胞协同展示自身抗原。抗原转移至骨髓来源的呈递细胞后,可扩大接受删除的自身反应性T细胞范围。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

识别自身抗原并不一定导致细胞死亡。一些发育中的细胞会转而分化为特化的细胞谱系,包括调节性T细胞。因此,删除只是胸腺诱导免疫耐受的一种结果,并不等同于所有阻止自身反应性常规T细胞形成的过程。(nature.com)

B细胞删除与受体编辑

B细胞的中枢耐受发生于骨髓,发育中的细胞在这里通过膜结合的免疫球蛋白受体接触自身抗原。经典的转基因小鼠实验导入了编码可识别某种MHC I类抗原的抗体的基因。当相应抗原不存在时,具有这种特异性的细胞数量丰富;而当该抗原存在时,外周细胞群中则缺少这些细胞。骨髓嵌合体实验进一步将这一耐受检查点定位于B细胞发育的早期阶段。(nature.com)

抗原的形式会影响结果。在以溶菌酶作为模型自身抗原的实验系统中,可溶性抗原与高度多价的膜结合抗原引起了不同反应,包括无能和清除。因此,除特异性外,受体交联的程度也很重要。这些发现并不能确立一条适用于所有自身抗原的普遍规律。(nature.com)

受体编辑使对表观删除现象的解释更加复杂。自身反应性未成熟B细胞可以重新激活V(D)J重组机制中的组分,并组装新的免疫球蛋白轻链基因。即使细胞携带不同受体继续存活,其原有特异性也可能消失。因此,仅凭某种自身反应性受体从细胞群中消失,并不足以证明原先携带该受体的细胞已经死亡。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

细胞凋亡机制与外周删除

抗原受体信号可以启动内源性细胞凋亡机制。促凋亡蛋白质BIM是其中的重要介导因子:在小鼠实验中,BIM缺失显著削弱了自身反应性胸腺细胞的删除。BIM作为BCL-2蛋白家族的一员发挥作用,将受体刺激与细胞存活调控的变化联系起来。编码BIM的基因也受到调控机制的影响,这些机制会影响阳性选择与删除之间的平衡。(nature.com)

外周删除提供了额外的检查点。在一种于胰腺中表达自身抗原的小鼠模型中,树突状细胞通过交叉呈递,在引流淋巴结中呈递该抗原。抗原特异性CD8 T细胞起初发生增殖,随后被删除。它们的清除需要BIM参与,而BCL-2表达增加则会抑制这一过程。B细胞实验同样表明,细胞在骨髓之外接触抗原后也可被删除。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

删除也与正在进行的免疫应答的调控相互交织。小鼠研究显示,BIM与死亡受体Fas可以协同终止慢性免疫应答,并防止自身免疫性病理损伤。这种应答终止在机制上与免疫耐受有所重叠,但并非所有活化淋巴细胞的死亡都属于自身反应性克隆的删除。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

实验结果的解读

研究通常会比较存在或不存在相应抗原的动物中具有特定受体的细胞,测量细胞凋亡,或干扰可能参与细胞存活的通路。流式细胞术与组织成像有助于分别确定细胞群数量的变化及细胞死亡发生的解剖部位。要可靠地解读结果,必须将真正的细胞丢失与受体编辑、迁移改变或转向其他细胞谱系区分开来。许多详尽的机制证据来自基因修饰小鼠;这些模型确立了特定通路的作用,但并不意味着每一种人类淋巴细胞或自身抗原都具有相同的删除阈值。(nature.com)