【总结】CD4分子必看知识点

CD4,全称为CD4分子或CD4受体,是免疫系统中一种至关重要的蛋白质分子。它主要存在于T辅助细胞的表面,是T细胞识别抗原、启动免疫反应的关键组成部分。CD4分子通过与抗原呈递细胞上的MHC II类分子结合,帮助T细胞识别并攻击外来病原体,如病毒、细菌等。







CD4+T细胞在产生和维持免疫反应中起着关键作用。在肿瘤进展过程中,CD4+T细胞在增强抗原提呈细胞(APCs)功能、促进CD8+T细胞效应分化、驱动B细胞活化和抗体亲和力成熟以及维持免疫效力等方面起着至关重要的作用。


因此,CD4+T细胞作为中枢网络,指导免疫反应的启动和协调。然而,肿瘤微环境(TME)中CD4+T细胞的次优活化(suboptimal activation),导致以分化不完全、细胞因子产生有限和Th亚群变化为特征的低反应状态。迁移到肿瘤中的CD4+T细胞的这种损伤使得肿瘤细胞能够逃避免疫,从而损害抗肿瘤免疫的功效。


所以,更深入地了解CD4+T细胞功能障碍的性质、影响和可恢复性,在指导治疗策略以有效地利用这些细胞在癌症治疗中的潜力方面具有巨大的潜力。


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小鼠和人的CD4+T细胞

的活化、分化和辅助功能



作为对炎症信号的反应,APCs接受肿瘤抗原并被激活。活化的APCs呈递抗原,同时向CD4+T细胞提供共刺激(如CD80和CD86)和细胞因子,以引导其增殖和分化。







Th1来源的细胞因子,如IFNγ和IL-2,促进CD8+T细胞反应。除了细胞因子外,Th1细胞还通过CD40-CD40L相互作用直接促进树突状细胞(DC)成熟,从而增加CD8+T细胞的细胞毒性、流动性和持久性。此外,Th1细胞通常获得细胞毒信号,表达颗粒酶和穿孔素,因此可以直接清除表达MHC II的肿瘤细胞。


Tfh衍生的相互作用和细胞因子,如IL-21,帮助B细胞激活并产生抗体,这也与肿瘤中第三级淋巴结构(TLS)的形成密切相关。Tfh可以提供细胞因子并潜在地产生相互作用,影响CD8+T祖细胞衰竭细胞(Tpex)的稳定性和将CD8+T细胞招募到TME的趋化因子CXCL13。


相反,Th2细胞及其产生的IL-4通过将肿瘤相关的巨噬细胞(TAMs)极化为免疫抑制表型而与促肿瘤功能和免疫抑制有关。


Th17细胞及其衍生的细胞因子参与TME的炎症反应,从而促进肿瘤生长和免疫抑制。


Tregs、iTregs和它们产生的细胞因子,如IL-10和TGF-β,以及细胞与细胞的直接相互作用(如CTLA4)抑制DC的激活,改变CD4+T细胞的分化,抑制CD8+T细胞的功能。

CD4+ T细胞亚群的特征对比



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CD4+T细胞反应的动力学








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Naive CD4+T细胞在血液和淋巴组织中静止地循环。一旦感染,例如被呼吸道病原体感染,APCs从受感染的屏障位置通过传入淋巴管迁移到引流的淋巴结,并将病原体的多肽呈现在MHC-II分子上。


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通过TCR识别多肽-MHC-II复合体,结合共刺激和细胞因子信号导致naive CD4+T细胞的激活、分化和扩增。


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CD4+T细胞增殖和分化为各种效应亚群,每个效应亚群都准备对免疫做出特殊贡献。


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许多增殖的T细胞离开淋巴结,通过血液迁移到感染组织,以帮助感染部位的病原体控制。


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一旦感染被清除,大多数病原体特异性的CD4+T细胞死亡,导致群体收缩。


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少数存活下来的CD4+T细胞建立了长期的记忆,并广泛分布在全身。


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再次感染时,memory CD4+T细胞细胞可以启动记忆反应,这种反应比初次反应更快、更强。



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CD4+T细胞辅助功能的分子机制



对小鼠CD8+T细胞的转录分析已经确定了CD4+T细胞辅助作用的重要特征。







辅助性的CD8+T细胞表现出许多主要转录因子的表达改变,如T-BET、EOMES和ID3,这些转录因子控制效应细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)和记忆性CTLs的分化。这些CTLs上调IL-12R、IL-2Rα和IL-2的表达,支持其分化、存活和代谢。CTLs通过增加效应分子(如TNF、GZMB和IFNγ)的表达和下调共抑制受体PD1、LAG3、BTLA、TIM3(又称HAVCR2)来增强细胞毒活性。


此外,由于CXCR4、CX3CR1和MMPs表达上调,这些CTLs具有更强的迁移和侵袭能力。此外,它们的新陈代谢状态也会改变,许多其他功能也是如此。总体而言,CD4+T细胞通过多种互补机制辅助增强CTL的细胞内抗肿瘤活性。



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CD4+T与TME



CD4+T细胞作为固有免疫和适应性免疫反应导体的可塑性反映在TME和引流次级淋巴组织以及TLS中。







a)CD4+T细胞通过分泌IL-2、IFNγ和TNF等细胞因子来支持包括NK细胞、CD8+T细胞和髓系细胞在内的抗肿瘤细胞群。

b)在邻近的淋巴组织中,它们还改变具有经典Th和Tfh细胞功能的DC和B细胞的抗原提呈(CD40L、IL-21)。

c)在TME中,CD4+T细胞通过细胞因子产生和细胞毒性抑制肿瘤生长,既直接影响肿瘤细胞,又影响血管。

d)与CD4+T细胞抗肿瘤反应的许多方面相反,它们还通过CD4+ Treg和Tfh细胞功能促进肿瘤生长,例如IL-2消耗和通过CTLA-4损害抗原提呈,而且T细胞也有助于B细胞淋巴瘤。CD4+T细胞促肿瘤和抗肿瘤功能之间的平衡在很大程度上决定了TME的免疫原性。



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细胞毒性CD4+T细胞(CD4 CTLs)



细胞毒性T细胞是抗肿瘤免疫的重要效应者。虽然肿瘤的杀伤归因于CD8+T细胞的功能,但临床前和临床研究已经证实,肿瘤内的CD4+T细胞具有细胞毒程序,可以直接杀死癌细胞。在包括感染和自身免疫在内的其他疾病环境中也发现了细胞毒性CD4+T细胞。


未极化的Th0、Th1或Th2细胞可以产生细胞毒的CD4+T细胞,以响应IL-2;此外,TFRUNX3、T-bet、BLIMP-1和eomes也跟特定细胞毒性CD4+T细胞相关。细胞毒性CD4+T细胞的特征和表型如下图所示。








CD4 CTLs杀伤机制:

颗粒依赖性细胞毒作用(穿孔素、GNLY、颗粒酶A、B、M、K);

依赖死亡受体的细胞毒作用(Fas-FasL、TRAIL-TRAIL);



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CD4+T细胞

小鼠和人肿瘤免疫治疗中的作用








(A) 在免疫检查点阻断(ICB)期间,具有常规Th1和Tfh特征的亚群的产生以及具有细胞毒性特征的Th1亚群的产生通常与阳性预后相关。


相反,Th17分化通常与不良反应和免疫相关不良事件有关。阻断TGF-β信号可以将Th17细胞重定向为Th1细胞,具有潜在的有益作用。对其他Th亚群的影响仍需研究。


然后,这些增强的亚群可以通过与APCs桥接来帮助CD8+T细胞许可APCs,并提供基于细胞表面的可溶性信号来刺激CD8+T细胞。CD4+Tfh细胞也可以促进B细胞的反应,产生抗体,帮助抗原提呈(通过免疫复合体的形成),或者潜在地靶向癌细胞上突变的表面蛋白。

(B) 同时产生CD8+和CD4+T细胞反应的癌症疫苗通常比仅诱导CD8+T细胞反应的肿瘤疫苗具有更好的抗肿瘤效果。


这可能是由于许多原因,包括DC的许可,对CD8+T细胞生存和效应功能的直接和间接帮助增加,以及其他细胞成分的变化可能会增强TME的免疫抑制。

(C) CD4+嵌合抗原受体(CAR)T细胞的作用尚不完全清楚。然而,它们有可能直接靶向表达MHC II的肿瘤细胞,并为CD8+T细胞提供帮助。


据报道,CD4+ CAR T细胞在体内具有较长的持久性,可以帮助维持肿瘤和肿瘤引流淋巴(tdLN)的免疫反应,以限制肿瘤的复发。



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