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

Die T-Lymphozyten oder T-Zellen sind Zellen des Immunsystems, die in der zellulären Immunsystemantwort aktiv sind und zur Aktivierung von Antikörper produzierenden Zellen im humoralen Immunantwortsystem beitragen.

Diese sind wie B-Zellen und natürliche Killerzellen (NK) Blutzellen (Leukozyten), die aus dem Knochenmark stammen und zusammen mit B-Zellen zwischen 20 und 40% der gesamten Leukozyten ausmachen das Blut.

Repräsentatives Diagramm des hämatopoetischen Prozesses beim Menschen, der zur lymphoiden Linie führt (Quelle: Jmarchn via Wikimedia Commons)

Sein Name leitet sich von dem Ort ab, an dem sie reifen, bevor sie ihre Funktionen ausüben (der Thymus ), und der Begriff wurde 1969 von Roitt geprägt.

Es gibt verschiedene Arten von T-Lymphozyten, die sich sowohl durch die Expression bestimmter Oberflächenmarker als auch durch die von ihnen ausgeübte Funktion voneinander unterscheiden. Somit wurden zwei Hauptgruppen beschrieben, die als "Helfer" -T-Lymphozyten und "zytotoxische" T-Lymphozyten bekannt sind.

Helfer-T-Lymphozyten sind an der Aktivierung von Antikörper-sekretierenden B-Lymphozyten beteiligt, während zytotoxische T-Lymphozyten direkt die Elimination von Zellen vermitteln, die mit Viren, Parasiten und anderen intrazellulären Mikroorganismen infiziert sind.

Diese Zellen sind äußerst wichtig, da sie grundlegende Funktionen in verschiedenen immunologischen Aspekten erfüllen und für das adaptive Abwehrsystem wesentlich sind.

Struktur

T-Lymphozyten sind kleine Zellen mit einer Größe, die mit der eines durchschnittlichen Bakteriums vergleichbar ist: zwischen 8 und 10 Mikrometer Durchmesser. Sie haben eine charakteristische Kugelform und ihr Cytosol ist hauptsächlich von einem großen Kern besetzt, der von wenigen Organellen umgeben ist.

Alle Lymphozyten entstehen aus Vorläufern aus "primären" oder "generativen" lymphoiden Organen. Bei T-Lymphozyten werden diese im Knochenmark produziert und wandern dann zur Reifung in den Thymus (der Thymus ist ein Drüsenorgan, das sich hinter dem Brustknochen befindet).

Sobald sie reif sind, werden sie in den Blutkreislauf freigesetzt, erfüllen ihre Funktionen jedoch an anderen Orten, die als "sekundäre lymphoide Organe" bekannt sind.

T-Lymphozyten sind wie B-Lymphozyten Blutzellen, die Antikörper gegen bestimmte Antigene produzieren können, mit dem Unterschied, dass sie diese nicht in den Kreislauf abgeben können.

Von T-Zellen exprimierte Antikörper sind an die Plasmamembran gebundene Proteine, wobei die Antigenerkennungsstellen der extrazellulären Umgebung "zugewandt" sind. Diese Antikörper sind als "T-Zell-Antigen-Rezeptoren" oder TCR (T-Zell-Rezeptor) bekannt.

TCRs sind Transmembran-Heterodimere, die aus zwei Polypeptidketten bestehen, die durch Disulfidbrücken miteinander verbunden sind. Jede T-Zelle präsentiert einen TCR mit einer einzigartigen Spezifität.

Eigenschaften

T-Lymphozyten spielen eine grundlegende Rolle bei der Entwicklung des adaptiven oder spezifischen Immunantwortsystems. Sie sind multifunktionale Zellen, da sie im "Kampf" gegen eindringende und potenziell pathogene Antigene unterschiedlichen Zwecken dienen.

Einige T-Zellen unterstützen die Produktion von Antikörpern, die durch B-Lymphozyten vermittelt werden. andere sind in der Lage, mit Blutzellen der myeloischen Linie zu interagieren, um Krankheitserreger effizienter zu zerstören, während andere direkt bei der Abtötung virusinfizierter Zellen oder Tumorzellen wirken.

Eine weitere ihrer Funktionen sind regulatorische Zellen, indem sie den Organismen, in denen sie wirken, eine immunologische "Toleranz" verleihen oder indem sie der Amplitude der ausgelösten Reaktionen "Grenzen" setzen.

Typen

Die verschiedenen Arten von Lymphozyten unterscheiden sich durch die Expression spezifischer Membranrezeptoren, die experimentell von künstlichen monoklonalen Antikörpern erkannt werden.

Diese Rezeptoren, die von den genannten Antikörpern erkannt werden, gehören zu einer sogenannten "Differenzierungsgruppe" oder CD (Cluster of Differentiation).

Die CD-Bezeichnung bezieht sich auf einen Zellphänotyp und war zwar nicht unbedingt spezifisch für einen Zelltyp oder eine gesamte Zelllinie, aber für die Charakterisierung von Lymphozyten nützlich.

Funktionell sind einige Autoren der Ansicht, dass T-Lymphozyten als Helfer-T-Lymphozyten und zytotoxische oder zytolytische T-Lymphozyten klassifiziert werden können. Beide Zelltypen exprimieren ähnliche T-Lymphozytenrezeptoren (TCRs), unterscheiden sich jedoch in der Expression von CD-Proteinen.

Andere Autoren führen jedoch eine zusätzliche Kategorie ein, die als "Gedächtnis-T-Zellen" oder "Gedächtnis-T-Lymphozyten" definiert ist.

Helfer-T-Lymphozyten oder "

Helfer-T-Zellen haben nicht die primäre Funktion, ein antigenes Molekül direkt "anzugreifen" oder "zu erkennen", sondern sind auf die Sekretion von Zytokinen spezialisiert, die die Funktionen anderer Zellen wie B-Lymphozyten fördern oder verbessern.

Diese Zellen exprimieren Proteine ​​der CD4-Gruppe auf ihrer Oberfläche, die als Corezeptoren für die Proteine ​​des Haupthistokompatibilitätskomplexes der Klasse II fungieren. Mit anderen Worten, diese Proteine ​​erkennen Antigene, die im Kontext der MHC-Klasse II präsentiert werden.

In der Literatur können Namen für verschiedene Arten von Helfer-T-Zellen erhalten werden, die sich durch die Sekretion verschiedener Arten von Zytokinen und die Reaktion auf bestimmte Interleukine voneinander unterscheiden.

Anschließend wurden Typ-1-Helfer-T-Lymphozyten (TH1) definiert, die das Zytokin IFN-γ (nützlich für die Aktivierung von Makrophagen und die Eliminierung von Pathogenen) sezernieren. Typ-2-Helfer-T-Zellen (TH2), die große Mengen an IL-4, IL-5 und IL-13 sezernieren (diese TH2 fördern die Antikörperproduktion).

Es gibt auch andere Helfer-Lymphozyten, die als "follikuläre Helfer-T-Lymphozyten" (THF) bekannt sind und, wie der Name schon sagt, in lymphoiden Follikeln vorhanden sind und die Aktivierung von B-Zellen und die Stimulierung der Antikörperproduktion unterstützen.

Diese THFs sezernieren auch eine Vielzahl verschiedener Zytokine und stimulieren gleichzeitig die Produktion von Antikörpern, die mit der durch TH1- und TH2-Zellen vermittelten Immunantwort assoziiert sind.

Es wurden auch Helfer-T-Zellen vom Typ 9, Typ 17 und Typ 22 beschrieben, die sehr spezifische Aspekte bestimmter Immunantworten steuern.

Regulatorische T-Lymphozyten (Tregs)

Es gibt auch einen anderen Satz von T-Zellen, die CD4-Rezeptoren exprimieren, die als regulatorische CD4-T-Lymphozyten oder "Tregs" bekannt sind. Diese Lymphozyten produzieren einen Transkriptionsfaktor namens FoxP3 und exprimieren auf ihrer Oberfläche einen weiteren CD-Marker namens CD25.

Regulatorische T-Zell-Funktionen (Quelle: Gwilz über Wikimedia Commons)

Seine Regulationsmechanismen bestehen aus interzellulären Kontakten, der Expression von Oberflächenmolekülen, einer erhöhten Reaktion auf Wachstumsfaktoren und einer veränderten Produktion von regulatorischen Zytokinen wie TGF-β1 und IL-10.

Zytotoxische oder zytolytische T-Lymphozyten

Zytotoxische T-Zellen sind dagegen dafür verantwortlich, invasive oder fremde Zellen anzugreifen und zu zerstören, da sie an sie binden und spezielle Granulate freisetzen können, die mit verschiedenen Arten von zytotoxischen Proteinen beladen sind.

Die Perforine und Granzyme, die in den zytotoxischen Körnchen von zytolytischen T-Zellen enthalten sind, haben die Fähigkeit, Poren in der Plasmamembran zu öffnen und Proteine ​​abzubauen, was zur Lyse der Zellen führt, die sie angreifen.

Vermehrung und Wirkung von zytotoxischen T-Lymphozyten und ihren jeweiligen Gedächtnis-T-Lymphozyten (Quelle: OpenStax College über Wikimedia Commons)

Diese Art von T-Lymphozyten ist insbesondere für den Abbau von Zellen verantwortlich, die mit Viren, Bakterien oder intrazellulären Parasiten sowie Krebs- oder Tumorzellen infiziert wurden.

Zytotoxische T-Lymphozyten werden durch die Membranexpression von CD8-ähnlichen Proteinen erkannt, bei denen es sich um Proteine ​​handelt, die Antigene erkennen und binden können, die ihr im Zusammenhang mit anderen Membranproteinen präsentiert werden: denen des Haupthistokompatibilitätskomplexes der Klasse I.

Gedächtnis-T-Lymphozyten

Wie bereits erwähnt, differenzieren sich "naive", "unschuldige" oder "naive" T-Lymphozyten, sobald sie mit einem Antigen in Kontakt kommen. Diese Differenzierung führt nicht nur zu CD4- und CD8-T-Zellen, sondern auch zu einer anderen Klasse von T-Zellen, die als Speicherzellen bekannt sind .

Diese Zellen haben, wie für Gedächtnis-B-Lymphozyten, eine viel längere Lebensdauer und ihre Zellpopulationen dehnen sich aus und differenzieren sich zu Effektor-T-Zellen wie CD4 und CD8, wenn sie wieder damit in Kontakt kommen. Antigen.

Gedächtniszellen können CD4- oder CD8-Marker aufweisen und ihre Hauptfunktion besteht darin, dem Immunsystem ein "molekulares Gedächtnis" gegen "bekannte" Krankheitserreger bereitzustellen.

Reifung

T-Lymphozyten werden streng ausgewählt und reifen im Thymus. Während des Reifungsprozesses erwerben diese Zellen die Fähigkeit, ein Antigenrezeptorprotein auf ihrer Membran zu exprimieren: den T-Zellrezeptor.

Die hämatopoetischen Vorläuferzellen von T-Lymphozyten wandern in sehr frühen Stadien der Entwicklung und Reifung zum Thymus und bestehen im Wesentlichen in der Umlagerung der Gene, die für TCR-Rezeptoren und andere Membranmarker kodieren.

Die Vorläufer von T-Zellen, wenn sie den Thymus erreichen, sind als "Thymozyten" bekannt, die sich vermehren und in die verschiedenen Subpopulationen reifer T-Zellen differenzieren.

Im Thymus gibt es sowohl eine positive Auswahl von Zellen, die fremde Antigene erkennen, als auch eine negative Auswahl, die Zellen eliminiert, die Selbstmoleküle erkennen.

Die Reifung erfolgt zunächst im äußeren Thymuscortex, wo sich die Zellen mit sehr geringer Geschwindigkeit vermehren.

Aktivierung

Die T-Lymphozyten bleiben, obwohl sie nicht mit einem Antigen in Kontakt stehen, in einer Art Seneszenz in der G0-Phase des Zellzyklus.

Der Begriff Aktivierung bezieht sich auf alle Ereignisse, die während der "Bindung" der Antigenrezeptoren in der Membran dieser Zellen stattfinden, was die Teilnahme von Helferzellen verdient, die in einigen Texten als Antigen-präsentierende Zellen oder APCs definiert sind. (aus den englischen Antigen Presenting Cells).

APCs enthalten auf ihrer Oberfläche Membranmoleküle, die T-Zellen Antigene "zeigen". Diese sind als "Major Histocompatibility Complex Molecules" oder MHC (Major Histocompatibility Complex) bekannt.

Aktivierungsprozess eines T-Lymphozyten. Antigenrezeptoren und Antigene, die im Zusammenhang mit Proteinen des Haupthistokompatibilitätskomplexes der Klasse II (MHC) präsentiert werden (Quelle: Cecilia Tejero García über Wikimedia Commons)

Im Verlauf des Aktivierungsprozesses nehmen die Lymphozyten an Größe zu und ändern sich von der ursprünglichen Kugelform zu einer Form ähnlich einem Handspiegel. Während dieser Phase werden die Lymphozyten als Lymphoblasten bezeichnet.

Lymphoblasten können sich im Gegensatz zu inaktiven Lymphozyten mitotisch vermehren und andere differenzierungsfähige Zellen erzeugen.

Aktivierung von Helfer-T-Zellen

TH-Lymphozyten können nur aktiviert werden, wenn APC-Zellen ihnen mit Hilfe von MHC-Klasse-II-Molekülen ein fremdes Antigen "präsentieren". Der erste Schritt auf diesem Aktivierungsweg besteht in der Erkennung des präsentierten Antigens durch den TCR-Rezeptor.

Anschließend interagiert die CD4-Helferzelle mit einer Region des MHC II-Moleküls, so dass ein Komplex zwischen dem TCR-Protein, dem Antigen und dem MHC II-Molekül gebildet wird, der die Erkennung sowohl des Antigens als auch der von präsentierten Moleküle sicherstellt der APC.

Sowohl die T-Zelle als auch die Antigen-präsentierende Zelle sezernieren dann regulatorische Zytokine, die zur Aktivierung der CD4-Helfer-T-Zelle beitragen, die aktiviert wird. Einmal aktiviert, vermehrt sich dieser Lymphozyt und produziert neue "naive" CD4 T-Lymphozyten, die sich in die anderen Arten von Gedächtnis- oder Effektorlymphozyten differenzieren.

Aktivierung von zytotoxischen T-Zellen

Die Abfolge der Schritte, die während der Aktivierung von CD8-Lymphozyten stattfinden, ist der von Helfer-T-Zellen sehr ähnlich. Die beteiligten MHC-Moleküle gehören jedoch zur Klasse I.

Sobald Antigene und Rezeptoren erkannt werden, sezernieren die an diesem Prozess beteiligten APC-Zellen und die aktivierenden zytotoxischen T-Lymphozyten Zytokine, die die klonale Proliferation und Differenzierung von Lymphozyten aktivieren.

Wie bei CD4-T-Zellen können CD8-T-Zellen in Effektorzellen oder Gedächtniszellen differenzieren. In diesem Fall wirken sie als zytotoxische bzw. molekulare Gedächtniszellen.

Die Aktivierung von CD8-T-Lymphozyten wird dank der Beteiligung anderer Helfer-T-Zellen, insbesondere Typ-1-Zellen, erreicht.

Signaltransduktion

Die Aktivierung von Lymphozyten beinhaltet die Übertragung von Signalen aus der extrazellulären Umgebung in den cytosolischen Raum und den Kern. Diese Signale werden von auf der Plasmamembran vorhandenen Antigenrezeptoren wahrgenommen und durch interne Signalwege übersetzt.

Das ultimative Ziel des Empfangs dieser Signale besteht darin, die Transkription spezifischer Gene zu aktivieren, die für spezifische Oberflächenproteine ​​kodieren.

Es ist wichtig zu erwähnen, dass Lymphozyten, die aktiviert sind und nicht differenzieren (reifen), durch Apoptose oder programmierten Zelltod aus dem Körper eliminiert werden.

Verweise

1. Abbas, A., Murphy, K. & Sher, A. (1996). Funktionsvielfalt von Helfer-T-Lymphozyten. Nature, 383, 787 & ndash; 793.
2. Schauspieler, JK (2014). Grundlegende Konzepte der einführenden Immunologie für interdisziplinäre Anwendungen. London: Akademische Presse.
3. Cavanagh, M. (nd). T-Zell-Aktivierung. Britische Gesellschaft für Immunologie.
4. Heath, W. (1998). T Lymphozyten. In Encyclopedia of Immunology (S. 2341–2343). Elsevier.
5. Kindt, T., Goldsby, R. & Osborne, B. (2007). Kuby's Immunology (6. Aufl.). Mexiko DF: McGraw-Hill Interamericana von Spanien.
6. Martin, S. (2014). T-Lymphozyten als Werkzeuge in der Diagnostik und Immuntoxikologie. T-Lymphozyten als Werkzeuge in der Diagnostik und Immuntoxikologie (Vol. 104). Springer.
7. Pinchuk, G. (2002). Schaums Überblick über Theorie und Probleme der Immunologie. Die McGraw-Hill-Unternehmen.
8. Reinherz, E., Haynes, B., Nadles, L. & Bernstein, I. (1986). Leukozyten-Typisierung II. Humane T-Lymphozyten (Vol. 1). Springer.
9. Smith-Garvin, JE, Koretzky, G. a. & Jordan, MS (2009). T-Zell-Aktivierung. Annu. Rev. Immunol. 27, 591–619.