在分子生物学中,CD4(CD4为克隆分类4)是一种糖蛋白,作为T细胞受体的辅助受体。 CD4主要存在于免疫细胞的表面,如辅助T细胞、单核细胞、巨噬细胞和树突细胞。自1970年代末被发现以来,CD4被多次命名,最初被称为leu-3和T4,后来于1984年正式定名为CD4。在人类中,CD4蛋白由CD4基因编码,CD4+ T辅助细胞是人类免疫系统中不可或缺的一部分,通常被称为CD4细胞、T辅助细胞或T4细胞。
CD4细胞的主要作用之一是向其他类型的免疫细胞发送信号,包括CD8杀手细胞,进而摧毁感染粒子。
这些CD4细胞被称为辅助细胞,因为它们的运作对整体免疫反应至关重要。当CD4细胞减少时,例如在未经治疗的HIV感染中,或在移植前的免疫抑制后,身体将对一系列感染失去抵抗力。
CD4是免疫球蛋白超家族的一员,具有四个免疫球蛋白结构域(D1到D4),这些结构域暴露于细胞的细胞外表面。其中,D1和D3类似于免疫球蛋白变量(IgV)结构域,而D2和D4则类似于免疫球蛋白恒定(IgC)结构域。 CD4与MHC II分子之间的相互作用是通过其D1结构域进行的。
由于T细胞表面显示CD4分子,这些T细胞因此专门针对由MHC II呈现的抗原,而不是由MHC I呈现。
CD4的短胞浆/细胞内尾部(C)包含一段特殊的氨基酸序列,使其可以招募并与酪氨酸激酶Lck相互作用。
作为T细胞受体的辅助受体,CD4协助T细胞受体(TCR)与抗原呈现细胞进行沟通。 TCR复合体和CD4分别结合于抗原呈现的MHC II分子上的不同区域。随着CD4的加入,酪氨酸激酶Lck得以磷酸化,从而放大由TCR产生的信号。在这一过程中,磷酸化的ITAMs能够招募并激活糖蛋白酪氨酸激酶(PTK),如ZAP70,进一步调节下游信号传导路径,最终导致T细胞的活化。
HIV-1利用CD4进入宿主T细胞,具体是通过其病毒包膜蛋白gp120进行接合。 HIV与CD4的结合导致gp120的结构变化,这使得HIV-1能够进一步结合宿主细胞上表达的共受体,如CCR5或CXCR4。随后,HIV病毒的另一个蛋白质gp41发生变化,形成融合肽,从而能够使病毒外膜与宿主细胞膜融合。
HIV的感染会逐步减少表达CD4的T细胞数量,这直接影响到免疫系统的正常功能。
对于HIV患者来说,CD4计数是一个衡量免疫系统健康的关键指标。医疗专业人士使用CD4计数来决定何时开始治疗,并且国家卫生研究院的指南建议无论CD4计数如何,都应在HIV检出后立即开始治疗。
CD4也与多种其他疾病有关,特别是某些肿瘤及自身免疫疾病的发展。例如,CD4在大多数源于辅助T细胞的肿瘤中仍然表达,因此可以利用CD4免疫组织化学方法来辨识周边T细胞淋巴瘤及相关恶性病症。
一些自身免疫疾病如白癜风和1型糖尿病也与CD4有关,显示出T细胞在自体炎症疾病中的重要作用。
在测试药物的疗效或研究疾病时,量化新鲜冷冻组织中的CD4+、CD8+和CD3+ T细胞标记,能提供关于疾病状态的有用数据。
这篇文章探讨了CD4在免疫系统中的重要性,以及它如何协助T细胞进行有效的免疫攻击。在未来的研究中,针对CD4的作用和相关疾病的研究,将可能带来更有效的治疗选项。然而,在我们面对如此复杂的免疫系统运作时,您是否曾想过,未来会有什么样的突破性治疗方法来大幅提高免疫力呢?