CD4 T-LYMPHOZYTEN: STRUKTUR, FUNKTIONEN, REIFUNG - BIOLOGIE - 2025

Die CD4-T-Zellen sind eine Art von T-Lymphozyten mit Zellfunktionen, die hauptsächlich als "akzessorisch" oder "Partner" für die spezifische Immunantwort oder adaptiv fungieren. Sie sind durch das Vorhandensein eines Membranrezeptors gekennzeichnet, der als "T-Zell-Rezeptorkomplex" bekannt ist und als TCR (T-Zell-Rezeptor) abgekürzt wird. Es gibt jedoch verschiedene Subpopulationen von T-Zellen, die durch das Vorhandensein anderer Membranmarkermoleküle identifiziert werden.

Diese Moleküle sind von Natur aus Protein und als Teil einer "Differenzierungsgruppe" oder CD (Cluster of Differentiation) bekannt. Dementsprechend können T-Zellen in zwei Hauptgruppen unterteilt werden: CD4-T-Lymphozyten und CD8-T-Lymphozyten.

Darstellung des CD4-Coreceptors auf einem Helfer-T-Lymphozyten während seiner Aktivierung, vermittelt durch eine Antigen-präsentierende Zelle (APC) (Quelle: Xermani via Wikimedia Commons)

Letztere sind auch als "zytotoxische T-Zellen" bekannt, da sie bei der humoralen Immunantwort direkt in die Eliminierung von Zellen eingreifen, in die Viren oder intrazelluläre Mikroorganismen eindringen.

CD4-T-Lymphozyten sind in der Literatur im Volksmund als "Helfer-T-Lymphozyten" bekannt, da sie an der Aktivierung anderer Lymphozyten des Immunsystems beteiligt sind: B-Lymphozyten. Ihre Beteiligung fördert sowohl die Aktivierung als auch die Produktion und Sekretion von Antikörpern.

Struktur

CD4-T-Zellen teilen die strukturellen Eigenschaften jeder anderen Zelle der lymphoiden Linie. Sie haben einen markanten Kern, der das Cytosol auf einen schmalen Ring zwischen seiner Plasmamembran und dem Kern beschränkt.

Sie haben nicht viele innere Organellen, aber auf elektronenmikroskopischen Aufnahmen sahen sie einigen Mitochondrien, einem kleinen Golgi-Komplex, freien Ribosomen und einigen Lysosomen ähnlich.

Diese Zellen stammen aus dem Knochenmark von einem gemeinsamen Vorläufer mit anderen lymphoiden Zellen wie B-Zellen und „Natural Killer“ -Zellen (NK) sowie dem Rest der hämatopoetischen Zellen.

Ihre Reifung und Aktivierung erfolgt jedoch außerhalb des Knochenmarks in einem als Thymus bekannten Organ, und sie können ihre Funktionen in einigen sekundären lymphoiden Organen wie den Mandeln, dem Anhang und anderen ausüben.

Sie unterscheiden sich von anderen Zellen der lymphoiden Linie durch die Expression spezifischer Marker, insbesondere des "T-Zell-Rezeptors" (T-Zell-Rezeptor). Diese Oberflächenproteine ​​können als Proteinkomplexe angesehen werden, die hauptsächlich bei der Erkennung von Antigenen funktionieren, die ihnen präsentiert werden.

Mit diesen Proteinen ist ein weiterer Proteinkomplex verbunden, der als CD3 bekannt ist und für die Signalübertragung während der Antigenerkennung erforderlich ist.

Andererseits exprimieren Helfer-T-Lymphozyten auf ihrer Oberfläche eine Art "Marker" -Molekül, das als CD4 bekannt ist und wie alle Moleküle der Differenzierungsgruppen bestimmte Stellen der Rezeptoren erkennt, die durch die MHC-Moleküle von "eingeschränkt" sind Klasse II.

Arten von CD4-T-Lymphozyten

In der Literatur finden sich unterschiedliche Namen für die verschiedenen Arten von T-Lymphozyten mit CD4-Markern, wobei jedoch eine Art von Nomenklatur auffällt, die die Art des Zytokins unterscheidet, das diese Zellen produzieren können.

Auf diese Weise wurden mehrere Klassen von Helfer-T-Lymphozyten definiert, von denen die TH1-, TH2-, TH9-, TH17-, TH22-, THF- und regulatorischen oder Tregs-Lymphozyten hervorstechen.

TH1-Lymphozyten sezernieren Interferon Gamma (IFN-γ), ein nützliches Zytokin für die Aktivierung anderer Zellen des Immunsystems, die als Makrophagen bekannt sind. Typ-2-Helfer-Lymphozyten (TH2) sezernieren eine Vielzahl von Interleukinen, die die Antikörperproduktion fördern.

Follikuläre T-Helfer-Lymphozyten oder THFs, die in lymphoiden Follikeln gefunden werden, sind an der Aktivierung von B-Zellen beteiligt und "unterstützen" auch die Produktion und Sekretion von Antikörpern, indem sie reichlich Zytokine sekretieren.

Eine andere Klasse von Helferlymphozyten, regulatorische T-Lymphozyten oder Tregs, regulieren eine große Anzahl von Zellfunktionen durch Zell-Zell-Kontakte, die Expression von Oberflächenmolekülen und die Potenzierung der Reaktion auf verschiedene Wachstumsfaktoren.

In Bezug auf die Entwicklung dieser "Untergruppen" von CD4-T-Lymphozyten haben verschiedene Studien gezeigt, dass sie von demselben T-Zell-Vorläufer stammen, dh nicht aus getrennten Linien stammen, die vor der Antigenstimulation kompromittiert wurden.

Im Gegensatz dazu wird die Differenzierung jeder Art von Helferlymphozyten durch viele der Mikroumgebungsaspekte beeinflusst, denen die Vorläuferzelle ausgesetzt ist, von der angenommen wird, dass sie ein naiver, reifer CD4-T-Lymphozyt ist, der durch von Makrophagen produzierte Zytokine stimuliert wird .

Eigenschaften

CD4 T-Lymphozyten fungieren hauptsächlich als Helferzellen. Dies sind Zellen, die aktiviert werden und Immunantworten gegen Infektionen erzeugen, sobald sie ein eindringendes Antigen finden, erkennen und mit ihm interagieren.

Ihre Fähigkeit, fremde Antigene zu erkennen und zu binden, unterscheidet sich erheblich von der von B-Zellen, da letztere in der Lage sind, lösliche Antigene in ihrem "naiven Zustand" vor ihrer vollständigen Differenzierung zu erkennen.

Im Gegensatz dazu können T-Lymphozyten (im Allgemeinen) nur Peptidantigene erkennen, die an andere Moleküle gebunden sind, die von den Genen einer Proteinfamilie kodiert werden, die als "Haupthistokompatibilitätskomplex" oder MHC (Haupthistokompatibilitätskomplex) bekannt ist. Einschränkung durch MHC “.

Es gibt mindestens drei Klassen von MHC-Proteinen und CD4-T-Zellen erkennen Antigene, die im Kontext der MHC-Klasse II präsentiert werden.

Sie werden T-Helferzellen oder "Helfer" genannt, weil sie den B-Zellen "helfen", die durch die Produktion von T-abhängigen Antikörpern gekennzeichnet sind, dh sie benötigen die Anwesenheit von T-Lymphozyten.

Ihre grundlegende Verantwortung liegt in der Produktion löslicher Zytokine, die an verschiedenen immunologischen Prozessen beteiligt sind.

Als Immunspeicherzellen

Ein bestimmter Satz differenzierter, reifer CD4-T-Zellen kann längere Zeit leben und schneller reagieren, wenn der Organismus, in dem sie sich befinden, ein zweites Mal demselben Antigen gegenübersteht.

Diese Zellen, die sich dem "Erinnern" an die Antigene widmen, die sie aktiviert und ihre Differenzierung ausgelöst haben, werden als "Gedächtnis-T-Zellen" bezeichnet.

Reifung und Aktivierung

CD4-T-Lymphozyten stammen aus dem Knochenmark und wandern anschließend zur Differenzierung und Reifung in den Thymus. Die lymphoiden Vorläuferzellen der im Thymus vorhandenen T-Lymphozyten sind als "Thymozyten" bekannt.

Thymozyten durchlaufen verschiedene Reifungsstadien, in denen die sie charakterisierenden Membranmarker allmählich exprimiert werden (zuvor wurde auf die TCR- und CD3-Marker Bezug genommen).

Aktivierungsprozess eines T-Lymphozyten (Quelle: DO11.10 über Wikimedia Commons)

Während des Reifungsprozesses werden Helfer-T-Zellen ausgewählt, die fremde Antigene erkennen, und diejenigen, die Moleküle des Organismus erkennen, die sie hervorrufen, werden eliminiert. Dies ist ein sehr wichtiger Schutzmechanismus gegen das Vorhandensein "selbstreaktiver" Zellen.

Wie erfolgt die Aktivierung?

Inaktive T-Lymphozyten befinden sich in einer Phase mitotischer Seneszenz oder teilen sich nicht aktiv und werden in der G0-Phase des Zellzyklus angehalten.

Einige "akzessorische" Zellen, die als Antigen-präsentierende Zellen oder APC (Antigen-präsentierende Zellen) bekannt sind, nehmen am Aktivierungsprozess teil . Diese Zellen haben die Funktion, an MHC-Klasse-II-Proteine ​​gebundene Antigene zu "präsentieren", die von TCRs auf der Membran von CD4-T-Lymphozyten selektiv erkannt werden.

Während dieses Prozesses, der im Thymus stattfindet, differenzieren sich die Lymphozyten zu Lymphoblasten, die sich in Form und Größe ändern. Lymphoblasten können sich teilen und vermehren, wodurch sich die Anzahl der Zellen in der Population vervielfacht.

Die Wechselwirkung zwischen dem TCR-Rezeptor (auf der Oberfläche der CD4-T-Zelle) und dem an MHC-Klasse II gebundenen Antigen (auf der Oberfläche der APC-Zelle) bildet einen Komplex, der eine spezifische Erkennung gewährleistet.

Sobald das präsentierte Antigen im Kontext der MHC-Klasse II erkannt wird, beginnen sowohl der CD4-Lymphozyt als auch die APC-Zelle, Zytokine abzuscheiden, die zur Lymphozytenaktivierung beitragen.

Wenn der Lymphozyt aktiviert wird, vermehrt er sich und bildet neue identische Zellen, die für das betreffende Antigen spezifisch sind und sich in einem "naiven" oder "naiven" Zustand befinden, der nicht modifiziert wird, bis sie das Antigen treffen, für das sie "entworfen" wurden. ”.

Programmierter Zelltod

Der menschliche Körper hat wie der vieler Säugetiere die Fähigkeit, in sehr kurzer Zeit Hunderte von Lymphozytenzellen zu produzieren.

Da die Differenzierung einer T-Zelle die zufällige Umlagerung der Gene beinhaltet, die für die Erkennungsproteine ​​der ihr präsentierten Antigene kodieren, gibt es außerdem Hunderte verschiedener Zellpopulationen, die verschiedene "Teile" desselben Antigens erkennen können. oder verschiedene Antigene.

Diese Vielzahl von Zellen birgt bestimmte physiologische Gefahren, da einige der von den Membranrezeptoren von T-Zellen erkannten Muster mit den Mustern einiger Selbstmoleküle übereinstimmen könnten.

Darüber hinaus sind nicht alle diese Zellen dazu bestimmt, ihre Funktionen sofort auszuführen, da sie eine Interaktion mit dem definierten Antigen erfordern.

Somit wird eine "Homöostase" der Lymphozyten in den primären lymphoiden Organen erreicht, wodurch die programmierten Zelltodwege in den Zellen ausgelöst werden, die nicht notwendig sind oder die nicht differenzieren und vollständig reifen.

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