胸腺上皮細胞(Thymic Epithelial Cells, TECs)作為一類專門的細胞,不僅在解剖學上多樣,表型和功能上也呈現出高度的異質性。它們棲息在胸腺基質的外層(上皮層),並在此進行T細胞的發育與成熟。作為主要的淋巴器官,胸腺負責調控T細胞的生長,胸腺微環境受到TECs和胸腺細胞(T淋巴細胞的祖細胞)相互作用的影響,對於產生功能完整的T淋巴細胞及實現自我耐受性而言,TECs與胸腺細胞是不可或缺的組成部分。一旦TECs發生功能障礙,可能引發多種免疫缺陷和自身免疫疾病。
TECs及胸腺細胞是胸腺中最重要的成分,對免疫系統的健康至關重要。
胸腺的定型位置在胎兒六週大時達到穩定。TECs來源於非造血細胞,這些細胞特徵上通常不表達CD45,而表達EpCAM。隨後,TECs被劃分為兩類表型及功能上不同的群體:皮質胸腺上皮細胞(cTECs)位於胸腺的外皮質區域,而髓質胸腺上皮細胞(mTECs)則位於內髓質中。這兩種細胞在實現中央和外周耐受性方面都發揮着重要作用。cTECs在正選擇中起到關鍵作用,而mTECs則在負選擇中淘汰自反應胸腺球。
cTECs和mTECs在胸腺的成熟過程中各自發揮著重要且互補的角色。
髓質胸腺上皮細胞的成熟期表現出高水平的MHC II、CD80、自身免疫調節因子Aire及組織限制抗原(TRAs)。在此過程中,Cathepsin L和Cathepsin S這些水解酶的表現也對負選擇至關重要。當mTECs達到終末分化階段時,特定成熟因子的表達(如MHC II、Aire、CD80、TRA)將會喪失,並引發involucrin的表達,這是一種終末分化上皮的標記。
皮質胸腺上皮細胞的成熟則以MHC II分子的高表達為特徵,但還結合了 proteases β5t、Cathepsin L和TSSP的參與。這些因子協調著T細胞的正選擇。特定的cTECs表面標記包括Ly51和CD205,這些細胞被稱為胸腺上皮前體細胞(TEPCs)。
具有CD44和CD25表達的雙陰性(DN)T細胞經過增殖與分化,最終達到雙陽性(DP)階段。這些CD4+和CD8+雙陽性T淋巴細胞將TCR完全重組並進行自我與非自我分子的檢測。與MHC複合體發生充分互動的胸腺細胞能夠生存並轉變為CD4+或CD8+單陽性(SP)T淋巴細胞,然後遷移到髓質區域進行負選擇。
在沒有進行負選擇的情況下,胸腺細胞無法通過TCR觸發進行增殖,這樣可能出現自我反應T細胞克隆。負選擇的過程中,T細胞獲得了有效消除潛在自我反應細胞的能力。這當中,mTECs表達多種自我肽並通過MHC分子呈現在胸腺中,髓質在自我耐受性實現中同樣扮演着重要角色。
負選擇過程中的自我耐受性對於防止自身免疫疾病至關重要。
TECs作為胸腺的組成部分,對於胸腺細胞發育及自我耐受性有著關鍵的作用,這使得它們的功能障礙可能引發多種自身免疫疾病及免疫缺陷。最常見的包括由TECs和胸腺細胞衍生的上皮腫瘤,如胸腺瘤和胸腺癌。TECs的成熟異常會引發慢性炎症疾病,mTEC和cTEC的減少則導致慢性炎症性腸病(IBD)。自身免疫疾病的生成往往與Aire介導的自我抗原表達失控以及CD4+CD25+Foxp3 nTreg細胞的負調控系統失常有關。
TECs的功能障礙對於個體的免疫健康影響深遠,是否能有效修復這些疾病仍是一大挑戰。
隨著研究的深入,對TECs的理解將可能開啟新的治療途徑,以對抗由於其功能失調引起的各種疾病。未來科技能否讓我們利用TECs的潛力,為患者帶來治療的希望?