【每日皆可乐】血液免疫细胞解析:T/B/NK/髓系细胞标志物
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免疫系统作为机体抵御外来病原体入侵、清除自身异常细胞及组织的核心防线,对机体健康与生存至关重要,始终是生物学与医学领域的研究重点及热点方向。在机体生理与病理进程中,免疫细胞依托脉管系统及血液循环,从淋巴器官迁移至全身各处。对血液中免疫细胞进行流式细胞术分析,是生物学及医学研究中评估机体免疫状态的常用且关键技术手段。
 
血液中的细胞主要分为红细胞(Erythrocytes/Red Blood Cells)与白细胞(Leukocytes/White Blood Cells),通常所指的免疫细胞即血液中的白细胞。几乎所有免疫应答过程均依赖各类白细胞的协同作用完成,因此白细胞也是感染、炎症、自身免疫性疾病、器官移植等多种研究模型的核心研究对象。
 
从起源来看,白细胞可分为淋巴细胞与髓系细胞两大类,二者均起源于造血干细胞(Hematopoietic Stem Cells, HSC)。造血干细胞在骨髓中进一步分化为共同淋巴样祖细胞(Common Lymphoid Progenitors, CLP)与共同髓系祖细胞(Common Myeloid Progenitors, CMP),进而启动两条截然不同的分化发育路径。
 
 造血干细胞分化图
 

一、淋巴细胞

共同淋巴样祖细胞(CLP)主要分化形成各类淋巴细胞亚群,包括B淋巴细胞(B Lymphocytes)、T淋巴细胞(T Lymphocytes)及自然杀伤细胞(Natural Killer Cells, NK细胞)。其中,B细胞与T细胞在数量上占绝对优势,是获得性免疫应答的核心执行细胞。二者虽均起源于骨髓,但发育成熟路径存在差异:T细胞迁移至胸腺(Thymus)完成发育成熟后,进入脾脏、淋巴结等外周淋巴器官;B细胞则在骨髓内完成成熟后直接进入外周淋巴器官,这也是二者命名的由来。NK细胞数量相对稀少,但具备强大的细胞毒性功能,在机体天然免疫应答中占据关键地位。
 

T细胞

T细胞主要通过分泌免疫效应分子(如IFN-γ、IL-4、IL-10、IL-17、IL-21等)或直接杀伤感染细胞及异常异化细胞发挥免疫功能,CD3是其核心表面标志物。在流式细胞术检测中,通常采用CD3(人CD3;小鼠CD3)与CD19(人CD19;小鼠CD1)抗体联合标记,以区分淋巴细胞亚群,其中CD3⁺ CD19⁻细胞群即为T细胞。
根据功能差异,T细胞可进一步细分。利用CD4(人CD4;小鼠CD4)与CD8(人CD8;小鼠CD8)抗体联合标记,可将T细胞分为CD4⁺CD8⁻辅助性T细胞(T helper cells, TH)与CD4⁻CD8⁺杀伤性T细胞(Cytotoxic T Cells, CTL)。辅助性T细胞主要通过分泌细胞因子调控其他免疫细胞的活化与功能;杀伤性T细胞则通过细胞毒性作用直接杀伤感染细胞或转化细胞。
  

B细胞

B细胞是机体抗体的主要来源细胞,其激活后可分化为大量分泌抗体的浆细胞,堪称机体抗体合成的“工厂”,CD19是其常用表面标志物。在流式细胞术检测中,CD3⁻CD19⁺细胞群通常被定义为B细胞。
  

NK细胞

NK细胞又称大颗粒淋巴细胞,其细胞质内含有大量颗粒状囊泡,储存有颗粒酶B等杀伤性免疫效应分子。其功能与CTL类似,可识别并杀伤异化细胞或被感染的自身细胞,且能特异性识别MHC I类分子缺失的细胞,与CTL形成功能互补。人和小鼠的NK细胞表面标志物差异显著,对应的流式检测抗体也有所不同。人外周血淋巴细胞中的NK细胞主要通过CD16或CD56标记,阳性细胞即为NK细胞;小鼠NK细胞的通用表面标志物为CD49b,对于常用的C57BL/6小鼠,还可采用特异性标志物NK1.1(CD161c)进行标记。结合T细胞表面标志物CD3,可将CD3⁻NK1.1⁺或CD3⁻CD49b⁺细胞定义为小鼠NK细胞。
  

二、髓系细胞

血液中的髓系细胞主要包括单核/巨噬细胞(Monocytes/Macrophages)、树突状细胞(Dendritic Cells, DC)及粒细胞(Granulocytes)等。单核细胞为未成熟前体细胞,进入组织后可进一步分化为巨噬细胞与树突状细胞,二者均为机体内的专职抗原递呈细胞(Antigen-presenting Cells, APC)。粒细胞可分为中性粒细胞、嗜酸性粒细胞及嗜碱性粒细胞,其中中性粒细胞在哺乳动物血液白细胞中占比最高,嗜酸性粒细胞与嗜碱性粒细胞数量稀少,在免疫学研究中的关注度相对较低。
 

单核细胞与巨噬细胞

血液中的单核细胞对机体损伤及炎症反应具有快速应答能力,通常在8-12小时内即可抵达病灶部位。小鼠血液中,单核细胞呈现典型的CD11b与CD115双阳性表型;人外周血中,高表达CD14且低表达CD16是单核细胞的特征性表型。人单核细胞分化为巨噬细胞时,CD14表达水平下调,CD16表达水平上调,可与单核细胞实现明确区分;小鼠成熟巨噬细胞高表达F4/80,流式检测中可通过CD11b与F4/80联合标记,区分巨噬细胞与其他单核细胞亚群。巨噬细胞具备强大的吞噬功能,主要负责清除被抗体识别的感染细胞、异化细胞及凋亡或坏死细胞,是机体内的“免疫清道夫”。但需注意,巨噬细胞的抗原消化能力较强,递呈的抗原多肽片段较短,导致其抗原递呈能力有限。
 

树突状细胞

树突状细胞具备适中的抗原消化能力,其表面高表达MHC II类分子(人HLA-DR;小鼠I-A/I-E)及丰富的共刺激信号分子。捕获外来抗原后,树突状细胞可将其水解为适宜长度的多肽片段,并通过表面高表达的MHC II类分子递呈给辅助性T细胞,同时借助共刺激分子强效激活T细胞,促进其增殖、活化并分泌大量免疫效应分子,因此树突状细胞是机体内抗原递呈能力最强的细胞。除特异性高表达的MHC II类分子外,CD11c(人CD11c;小鼠CD11c)也是树突状细胞表面的特异性高表达蛋白,常用于树突状细胞的标记,流式检测中树突状细胞的典型表型为CD11 cMHC II⁺。
 

粒细胞

中性粒细胞广泛参与感染及炎症反应,是免疫学研究的重点对象。其又称小吞噬细胞,形态学上具有细胞内富含颗粒状囊泡、细胞核呈多叶状的典型特征,在流式检测数据中表现为侧向散射(SSC)信号显著高于其他细胞群。中性粒细胞的颗粒中含有髓过氧化物酶、溶菌酶、防御素、杀菌渗透增强蛋白等多种效应分子,具备强大的杀伤能力,是机体抵御病原体入侵的第二道防线。流式检测中,人中性粒细胞可采用CD66特异性标记,小鼠中性粒细胞则可通过Ly-6G特异性标记。
 

小结

以上仅为血液免疫细胞的基础分类。随着研究的不断深入及检测技术的迭代升级,研究者发现上述所有免疫细胞均可依据功能特征及表面标志物进一步细分为更多亚型。
 
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