江苏大学附属医院 病理科
龙卫国 主任
摘要
帮助B细胞和抗体反应是CD4+ T细胞的主要功能。自Bcl6作为T滤泡辅助因子(Tfh)分化的定义转录因子和Tfh细胞作为生发中心(B细胞突变和抗体亲和力成熟的显微解剖位点)和相关B细胞反应所需的CD4+ T细胞的专门化亚群以来，已有10年的时间。在过去的10年里，人们对Tfh细胞有了大量的了解，特别是关于它们在一系列疾病中的作用。本文讨论了Tfh细胞分化和功能的进展。
介绍
最早对T细胞功能的认识是辅助B细胞的分化与成熟，但对于具体是哪些CD4+T细胞亚群专职负责T细胞依赖性体液免疫反应的认识确较晚。通过对人扁桃体生发中心(GC)CD4+ CXCR5+T细胞的研究后才有了滤泡辅助T细胞(Tfh)的名称。随后的研究进一步认识了BCL6是TFH细胞分化的谱系特异性转录因子，也是生发中心形成所必须的。并进一步证明转录因子Blimp1和Bcl6是相互拮抗的 (图1)。
图1. TFH细胞特征 TFH细胞的分化是在存在抗原和来自微环境的信号的情况下由DC细胞诱导的。早期TFH细胞和非TFH细胞分化，是由诱导和抑制信号的平衡决定的。也可能会有一些最终向中间细胞分化（灰色）。早期TFH细胞逐渐向生发中心TFH细胞分化。
Tfh分化始于CD4+Naive T细胞与髓系专职抗原递呈细胞(APC)如树突状细胞(DC)的相互作用。TFH细胞分化可通过建模的方式在细胞分化早期就可以决定最终是分化为TFH细胞还是非TFH效应T细胞比如Th1、Th2或Th17细胞。Tfh与非Tfh细胞分化的是在前两个细胞分裂中就可以决定的。Tfh细胞停留在淋巴结(LNs)和脾脏中，它们的目的是辅助B细胞。而非Tfh效应T细胞，如Th1、Th2、Th17、细胞毒性CD4+T细胞或Th9细胞，则主要是离开淋巴组织，前往感染或炎症部位，因为在这些部位的活动是大多数非Tfh细胞的主要目的。白细胞介素-6 (IL-6)和共刺激分子ICOSL是参与小鼠Tfh分化的早期驱动因素。IL-2是Tfh分化最有效的抑制因子，IL2R信号可作为Tfh分化的剂量限制因子。这是由于IL-2诱导Blimp-1表达和STAT5活性，并与Tfh和非Tfh细胞之间的代谢差异有关。TCR信号强度可能在Tfh分化过程中起着重要作用，但这种关系似乎是非线性的，并且可能取决于可用的替代分化途径(如Th1或Th2)、细胞因子环境和共刺激受体信号的强度。（图1）
Tfh分化可被几种常见的DC启动（图2、3）。小鼠单核细胞可以通过分泌细胞因子(IL-6)影响Tfh的分化，但不作为APCs。能够启动Tfh分化的DC的多样性可能反映了抗体(Ab)反应对几乎所有病毒、细菌、真菌和寄生虫病原体的保护都有价值，并且在体表和大多数身体器官中都有价值。
图2. TFH细胞信号TFH细胞能够从多种调节TFH细胞分化和或功能的细胞接收信号。TFH细胞通过在抗原特异性B细胞分化的一系列阶段向B细胞提供帮助而发挥作用。B Act,活化的B细胞。BGC，生发中心B细胞。BPC，浆细胞。BPB 浆母细胞。BMem ,记忆B细胞
图3. TFH细胞和B细胞反应动力学和相互作用。A.TFH分化和功能的时间顺序。每个图只显示一种转录因子。TCF-1在 TFH细胞保留表达，而在非TFH细胞效应细胞不表达。B. 调节生发中心B细胞的TFH细胞功能和信号途径，BGC→BPC 分化，BGC→BMem分化，“InT”中间阶段
Tfh分化是一个多阶段、多因素的过程，只有DC启动是不够的。正常的Tfh细胞分化通常需要两个APC，即DC和B细胞。Tfh分化早期需要DCS，而后期和整个GC-Tfh分化成熟都需要B细胞（图3A）。树突状细胞和B细胞提供类似的信号(图2)，与DC细胞相比，B细胞通常无法启动CD4+ T细胞反应，因为在免疫反应早期没有抗原特异性(能够呈递抗原)B细胞。此外，DCs主要定位于T区，有更多的机会启动CD4+ T细胞。而B细胞只有在特定条件下才可以启动Tfh细胞的反应。B细胞能产生多种细胞因子，包括促进小鼠Tfh细胞分化的IL-6。
B细胞是Tfh细胞分化下游重要的APCs。抗原特异性B细胞呈指数级增生，从而形成更多的apc。活化的B细胞也可以上调主要组织相容性复合体II类分子(MHCII)和共刺激分子，如CD80和CD86，这使活化的B细胞成为对Tfh细胞更有效的APCs。此外，活化的B细胞迁移到T细胞与B细胞(T-B)边界，以增强它们与Tfh细胞相互作用的机会(图3A)。
CD4+T细胞被树突状细胞启动后，接受Tfh细胞诱导信号后上调Bcl6表达。进一步促进了趋化因子受体CXCR5的表达和CCR7的抑制，从而能够迁移到T-B边界。分化中的Tfh细胞依赖ICOS:ICOSL和peptide: MHC的相互作用迁移并与B细胞相互作用。来自同源B细胞的额外信号进一步驱动GC-Tfh分化和GC的形成。通过抑制迁移相关受体PSGL1和趋化受体Ebi2，以及改变S1P受体、SLAM家族受体和整合素的表达，促进Tfh细胞向GCs的迁移。ICOS既是一种共刺激分子，也是TFH细胞的迁移受体。ICOS信号途径是非常复杂的，也特定情况下也是TFH分化的主要因素，包括TFH细胞向血管免疫母细胞性T细胞淋巴瘤(AITL)的转化。
Bcl6是TFH分化的必要条件，Bcl6的构形异位表达促进了Tfh分化。Bcl6对TFH分化及功能等多方面均起着重要作用。除Bcl6外，其他转录因子如TCF1和LEF1 、STAT3、STAT1在Tfh分化中也发挥重要作用。由Bcl6与TCF1和其他因素协同作用抑制Prdm1 (Blimp1)表达是Tfh分化所必需的 (图1)。Tfh细胞基因之一CXCR5的表达则依赖于E蛋白转录因子，如E2A和Ascl2。E蛋白活性被Id2抑制，Id2被Bcl6抑制。E2A存在于静止和早期激活的CD4+ T细胞中，而Ascl2在GC-Tfh细胞中高度表达。虽然对Tfh细胞分化和功能的转录和表观遗传调控的理解已经取得了重大进展，但仍有许多有待了解。
大多数GC-Tfh细胞的基因表达谱非常相似。然而，在疾病状态下，Tfh细胞之间存在显著的表型和功能异质性，这可能与疾病原因或影响有关。早期的研究表明，Tfh细胞可以表达与其他CD4+ T细胞谱系相关的分子，如TF Tbet和IFNγ。然而，在分化成熟的GC-Tfh细胞中，这些基因的转录通常被Bcl6有效抑制。目前还不清楚这些分子在GC-Tfh细胞中有什么生物学功能。
人和小鼠GC-Tfh细胞在表面蛋白标记表型、基因表达谱和BCL6表达方面相似，表明Tfh细胞生物学的许多方面具有强大的进化保守性。然而，参与Tfh分化的细胞因子在两个物种之间似乎有本质的不同。IL-6是小鼠Tfh细胞分化的有效诱导剂，也是小鼠新激活的Naive CD4+ T细胞表达IL-21的最有效诱导剂。然而，IL-6在人Tfh分化中的作用还不清楚。IL-6对体外培养人CD4+ T细胞诱导IL-21的影响不大。IL-12能诱导人CD4+ T细胞表达IL
-21，IL-12信号是通过与IL-6不同的STATs实现的。然而，没有能够在体外实现小鼠Tfh细胞分化的可复制系统。相比之下，体外人Tfh细胞分化可以通过与TGFβ +
IL-12或细胞因子激活素A + IL-12共培养完成，而在同等条件下，IL-6基本没有影响。TGFβ +
IL-12或细胞因子激活素A + IL-12不能在体外促进小鼠TFH细胞分化。当IL-2被阻断时，人类Tfh细胞在体外条件下分化是最理想的状态，这与IL-2能够抑制小鼠Tfh分化的活性是一致。虽然人类和小鼠的Tfh细胞之间存在明显的实质性差异，但Tfh细胞分化有多种途径，使有关差异大小的结论变得模糊。在小鼠中，IL-27可以大量替代IL-6，IL-12家族成员IL-23可以在体外大量替代IL-12诱导IL-21分泌和人Tfh细胞分化。
Tfh细胞在大多数情况下依赖于B细胞，而GC - B (BGC)和浆细胞(PCs)依赖于Tfh细胞。这些反馈循环是对调节人类免疫有重要意义。在Tfh细胞分化早期，Tfh细胞迁移到T-B交界区并与抗原特异性B细胞相互作用(图3A)。如果缺乏Tfh细胞的帮助，大多数B细胞的反应到此为止;在没有T细胞帮助的情况下，B细胞在抗原识别后24小时内死亡。Tfh细胞提供B细胞向生发中心或滤泡外定向分化和增殖所需的IL-21和CD40L信号（图3A）。Tfh细胞在完全分化为GC-Tfh细胞后才获得IL-4的表达。B细胞在T-B边界上依赖向Tfh细胞呈递的p:MHCII的数量竞争Tfh的帮助。B细胞能否成功的竞争到Tfh帮助的取决于B细胞的数量和抗原亲和力。
GCs是B细胞突变和抗体亲和力成熟的解剖微环境。GC反应是进化的缩影。所有的进化过程都需要增生(GC细胞分裂)、突变(SHM)和驱动进化选择有限资源。Tfh的辅助是GC中的关键性限制资源。生发中心B细胞竞争TFH细胞的帮助。生发中心是由含有GC-TFH细胞、FDC细胞和生发中心B细胞的明区和含有增生性生发中心B细胞的暗区组成（图3A）。FDC细胞形成GCs的微观解剖结构，保留抗原并向生发中心B细胞提供抗原。FDC的缺失会迅速影响到GC。生发中心B细胞通过B细胞受体(BCR)介导的内吞作用从FDC表面获得抗原，并将抗原加工成肽，在p:MHCII复合体中表面呈递。GC-TFH细胞优先为p:MHCII高表达的B细胞提供帮助，这是一种间接测量BCR抗原亲和力的方法。没有接受GC-TFH细胞帮助的生发中心B细胞就会凋亡。接受了TFH细胞帮助的生发中心B细胞迁移到暗区，根据每个生发中心B细胞接受的Tfh细胞帮助的大小，进行多次分裂和分裂后的SHM（图3A）。GC-TFH细胞帮助是GC中唯一的B细胞选择事件。因此B细胞中MHC II分子表达的改变也会改变GC的选择。B细胞对Tfh细胞帮助的竞争主要发生在T-B边界，而不是在GC。BCR信号和Tfh细胞帮助信号在GC-B细胞中整合，以决定在GC中的生存和增殖。Naive B细胞通过CD40或BCR信号通路诱导转录因子Myc表达，这一过程是由NFκB和PI3K通路的交叉调控。然而，在BG C细胞中，这些信号通路变得孤立，例如CD40L:CD40结合触发NFκB和BCR抗原信号结合PI3K信号（图3B）。
GC-Tfh细胞对B细胞的帮助包括IL-21、IL-4、CD40L和CXCL13，还包括更广泛表达的细胞因子IL-2和TNF等。除了CD40L外，GC-Tfh细胞联合表达IL-21和IL-4能最大程度的辅助生发中心B细胞。GC-Tfh细胞表达大量的IL-21和IL-4 RNA, 而只分泌极少量的IL-21和IL-4蛋白，这与GC-Tfh细胞限制生发中心作为资源有限的环境是一致。GC-Tfh细胞也可以通过FasL-Fas直接杀死GC-B细胞;然而，GC- tfh细胞很少表达FasL，而且GC- TFH FasL在GC选择中的作用尚未被直接证实。
小鼠和人在Tfh细胞帮助方面的一个实质性差异是CXCL13的表达(图3B)。第二个重要的区别是人类GC-Tfh细胞中神经递质多巴胺的表达高。人GC-Tfh细胞分泌的多巴胺增强了GC-B细胞表面ICOSL的表达，导致GC-Tfh和BGC细胞之间相互作用的正反馈帮助循环（图3B）。在小鼠中未发现与多巴胺相关的等效过程。IL-10似乎也具有物种特异性效应。IL-10是由人类GC-Tfh细胞产生的，被认为是人类B细胞的浆细胞分化因子。目前尚不清楚这种生物学是否在小鼠中保持。IL-10在小鼠中几乎是一种免疫抑制细胞因子，但至少在某些情况下，IL-10+小鼠Tfh细胞为B细胞提供帮助。
GC-Tfh细胞不仅控制高亲和力B细胞的选择，而且通过生发中心B细胞向记忆B细胞和浆细胞分化，GC-Tfh细胞也是体液免疫的关键调节器(图3)。GC-Tfh细胞中表达的IL-21与间质细胞提供的IL-6协同作用，诱导早期gc来源的浆母细胞(PBs，分化的PCs仍表达Ki67)。GC-TFH细胞诱导长期存活的浆细胞分化需要IL-21。浆细胞从GCB细胞的分化是一个多步骤的转录重编程过程，需要Bcl6的减少，转录因子 Irf4的增加，以及随后Blimp1的表达。大多数GC-Tfh细胞与BGC细胞的相互作用很短(仅数分钟)。在Tfh细胞中，CD40L对BGC有效性的调控是复杂的。GC-Tfh细胞向Bgc细胞传递强CD40L信号可瞬时诱导明区 Bgc细胞增强SLAM (CD150)、ICAM-1和CD40的表达（图3B）。这些BGC细胞表面变化可引起GC-Tfh:B-GC细胞突触接合延长，导致IRF4表达升高，Bcl6表达降低。GC-TFH细胞表达的IL-21是诱导IRF-4高表达BCL6低表达的早期浆细胞表达BLIMP-1所需要的（图3B）。记忆B细胞的选择似乎涉及反向B-GC细胞的特性。一部分低亲和力的明区GC-B细胞可能会直接发育成静止性记忆B细胞，这需要Bach 转录因子依赖性途径及CCR6表达。当抗原特异性生发中心B细胞从GC- TFH细胞接收到适度的帮助信号时，GC发生了向记忆B细胞分化 (图3B)，在GC群体中，那些亲和力较低或中等的生发中心B细胞更容易随机发生。尽管在了解GC-Tfh细胞如何控制生发中心细胞方面取得了令人印象深刻的进展，仍有许多东西有待了解，部分原因是由于细胞之间复杂的相互信号，以及研究GC-Tfh和生发中心B细胞在体内快速和重复相互作用的分子生物学的固有挑战。虽然目前的机制模型很有吸引力，而且是基于复杂的实验方法，但尚不清楚它们是通用原则还是只适用于特定类型的抗原和佐剂。例如，虽然过去大多数实验系统的选择都是基于其易用性和强力的GC和Ab反应，但一次感染或免疫反应的结果可能会根据抗原特异性B细胞的前体细胞数量和亲和力发生显著变化。
记忆免疫反应的研究有限，但基于目前的研究结论是:记忆Tfh细胞和记忆B细胞在再次暴露于抗原后迅速相互作用。IL-9似乎在记忆B细胞回忆反应中有作用，但也有相互矛盾的说法。
在GC外存在Tfh细胞功能。其中一些功能是在免疫反应早期帮助B细胞或记忆B细胞在T-B边界。然而，这些相同的功能可能在其他时间发生，GC-Tfh细胞可以在生发中心内外迁移。GCs外的Tfh细胞表达PSGL1，可能具有异质性表型。除了T-B边界的Tfh细胞外，也可能有Tfh细胞下调CXCR5，成为滤泡外Tfh细胞，远离滤泡或T-B边界。在这种情况下，如果组织学数据支持这一结论，可以区分fTfh(滤泡，T-B边界和滤泡间区Tfh细胞)和eTfh细胞(滤泡外)。这个命名法强调了细胞的本体相关性(都依赖于Bcl6和表达IL-21)。目前还缺乏eTfh细胞的详细基因表达谱和组织学检查，还需要更多的研究来揭示GC-Tfh细胞和在淋巴组织外发现的tfh样细胞的关系。记忆型Tfh细胞是Tfh细胞的一个附加种群。记忆Tfh细胞似乎来源于GC-Tfh细胞或mTfh细胞（记忆TFH），构成了人类记忆CD4+ T细胞的主要部分。
设计：鹏飞
编辑：雅芸
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