在分子生物學中,CD4(CD4為克隆分類4)是一種糖蛋白,作為T細胞受體的輔助受體。CD4主要存在於免疫細胞的表面,如輔助T細胞、單核細胞、巨噬細胞和樹突細胞。自1970年代末被發現以來,CD4被多次命名,最初被稱為leu-3和T4,後來於1984年正式定名為CD4。在人類中,CD4蛋白由CD4基因編碼,CD4+ T輔助細胞是人類免疫系統中不可或缺的一部分,通常被稱為CD4細胞、T輔助細胞或T4細胞。
CD4細胞的主要作用之一是向其他類型的免疫細胞發送信號,包括CD8殺手細胞,進而摧毀感染粒子。
這些CD4細胞被稱為輔助細胞,因為它們的運作對整體免疫反應至關重要。當CD4細胞減少時,例如在未經治療的HIV感染中,或在移植前的免疫抑制後,身體將對一系列感染失去抵抗力。
CD4是免疫球蛋白超家族的一員,具有四個免疫球蛋白結構域(D1到D4),這些結構域暴露於細胞的細胞外表面。其中,D1和D3類似於免疫球蛋白變量(IgV)結構域,而D2和D4則類似於免疫球蛋白恆定(IgC)結構域。CD4與MHC II分子之間的相互作用是通過其D1結構域進行的。
由於T細胞表面顯示CD4分子,這些T細胞因此專門針對由MHC II呈現的抗原,而不是由MHC I呈現。
CD4的短胞漿/細胞內尾部(C)包含一段特殊的氨基酸序列,使其可以招募並與酪氨酸激酶Lck相互作用。
作為T細胞受體的輔助受體,CD4協助T細胞受體(TCR)與抗原呈現細胞進行溝通。TCR複合體和CD4分別結合於抗原呈現的MHC II分子上的不同區域。隨著CD4的加入,酪氨酸激酶Lck得以磷酸化,從而放大由TCR產生的信號。在這一過程中,磷酸化的ITAMs能夠招募並激活糖蛋白酪氨酸激酶(PTK),如ZAP70,進一步調節下游信號傳導路徑,最終導致T細胞的活化。
HIV-1利用CD4進入宿主T細胞,具體是通過其病毒包膜蛋白gp120進行接合。HIV與CD4的結合導致gp120的結構變化,這使得HIV-1能夠進一步結合宿主細胞上表達的共受體,如CCR5或CXCR4。隨後,HIV病毒的另一個蛋白質gp41發生變化,形成融合肽,從而能夠使病毒外膜與宿主細胞膜融合。
HIV的感染會逐步減少表達CD4的T細胞數量,這直接影響到免疫系統的正常功能。
對於HIV患者來說,CD4計數是一個衡量免疫系統健康的關鍵指標。醫療專業人士使用CD4計數來決定何時開始治療,並且國家衛生研究院的指南建議無論CD4計數如何,都應在HIV檢出後立即開始治療。
CD4也與多種其他疾病有關,特別是某些腫瘤及自身免疫疾病的發展。例如,CD4在大多數源於輔助T細胞的腫瘤中仍然表達,因此可以利用CD4免疫組織化學方法來辨識周邊T細胞淋巴瘤及相關惡性病症。
一些自身免疫疾病如白癜風和1型糖尿病也與CD4有關,顯示出T細胞在自體炎症疾病中的重要作用。
在測試藥物的療效或研究疾病時,量化新鮮冷凍組織中的CD4+、CD8+和CD3+ T細胞標記,能提供關於疾病狀態的有用數據。
這篇文章探討了CD4在免疫系統中的重要性,以及它如何協助T細胞進行有效的免疫攻擊。在未來的研究中,針對CD4的作用和相關疾病的研究,將可能帶來更有效的治療選項。然而,在我們面對如此複雜的免疫系統運作時,您是否曾想過,未來會有什麼樣的突破性治療方法來大幅提高免疫力呢?