（上海復(fù)旦大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,，上海 200433）
胸腺是T細(xì)胞發(fā)育的主要場(chǎng)所,。隨著年齡的增長,，胸腺不斷退化,，經(jīng)典的理論認(rèn)為胸腺只在生物發(fā)育早期行使功能,。最新的發(fā)現(xiàn)卻認(rèn)為胸腺在成年后仍具有活性[1] ,。AIDS病研究的有關(guān)進(jìn)展有力地支持了這一觀點(diǎn)。
1.T細(xì)胞在胸腺中的發(fā)育
胸腺是T細(xì)胞分化成熟并接受教育選擇的中樞免疫器官,。胸腺在胚胎早期發(fā)育成熟,，自出生開始不斷萎縮退化,，老年人的胸腺充斥著脂肪組織，被認(rèn)為沒有活性,，發(fā)育早期摘除胸腺會(huì)帶來嚴(yán)重的免疫功能缺陷,。胸腺分泌多種細(xì)胞因子促進(jìn)T細(xì)胞的成熟，其上皮細(xì)胞富含多種類型抗原,，為T細(xì)胞的發(fā)育提供了重要的微環(huán)境,。
進(jìn)入胸腺的CD4ˉCD8ˉ雙陰性T細(xì)胞(double negative T cell)發(fā)育為CD4＋ CD8＋ 雙陽性T細(xì)胞(double positive T cell)時(shí)發(fā)生T細(xì)胞受體(T cell receptor，TCR)基因的重排,，T細(xì)胞與上皮細(xì)胞的主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex, MHC)抗原相遇,，接受陽性選擇，獲得MHC限制性識(shí)別能力,，無MHC識(shí)別能力的的T細(xì)胞被清除,，繼而CD4或CD8單陽性T細(xì)胞(single positive T cell)與皮質(zhì)髓質(zhì)交界處的巨噬細(xì)胞(MΦ)和樹突狀細(xì)胞相遇，接受陰性選擇,，刪除那些與自身抗原起反應(yīng)的T細(xì)胞,，獲得免疫耐受性。上述過程可刪除90%以上的胸腺細(xì)胞,，保留下來的T細(xì)胞進(jìn)入外周淋巴循環(huán),，稱為初生T細(xì)胞(naive T cell),并在之后的免疫應(yīng)答中進(jìn)一步分化為效應(yīng)T細(xì)胞(effect T cell)和記憶T細(xì)胞(memory T cell)[2]。
隨著器官移植和AIDS病研究的發(fā)展,，人們發(fā)現(xiàn)胸腺在免疫重建中可以產(chǎn)生新的初生T細(xì)胞,，稱為胸腺依賴途徑(thymus-dependent pathway)。主要的反對(duì)意見認(rèn)為這種T細(xì)胞來源于外周T細(xì)胞的增殖(peripheral T cell expansion), 稱為非胸腺依賴途徑(thymus-independent pathway),，成為近年來的研究熱點(diǎn),。
2.研究初生T細(xì)胞的新方法
(1)由Douek等發(fā)展的T細(xì)胞基因重組產(chǎn)物分析法
TCR基因表達(dá)為占絕大多數(shù)的αβTCR和占一小部分的γδTCR。位點(diǎn)δ位于α基因座,，在Vα和Jα之間,，TCRA和TCRB基因在重排中產(chǎn)生被切除DNA片段的游離環(huán),即T細(xì)胞受體基因重組環(huán)（TCR-rearrangement excision circles，TRECs）,。TRECs在等位基因上完全切除,，并在外周組織中的T細(xì)胞中穩(wěn)定存在，它不參與細(xì)胞染色體DNA的復(fù)制,，并隨著細(xì)胞分裂被逐代稀釋,。因此，TRECS水平可以反映胸腺內(nèi)TCR基因的重組活性以及胸腺外T細(xì)胞的增殖效率,。TCR重排的多樣性必將伴隨TRECs的多樣性,。但在所有有功能的αβTCR基因重排中，必須發(fā)生TCRA座位中TCRD的切除,，分別產(chǎn)生信號(hào)連結(jié)TREC——sjTREC(signal-joint TREC)和編碼連結(jié)TREC——cjTREC(coding-joint TREC),可作為初生T細(xì)胞的普遍標(biāo)記[3],。
Douek研究小組通過此法發(fā)現(xiàn)TRECs水平隨年齡增長呈遞減趨勢(shì),，即使某些對(duì)象已達(dá)70高齡但TRECs始終處于可探測(cè)水平，而先天性胸腺缺乏病人的TRECs水平則始終低于正常人群,。說明胸腺能夠持續(xù)發(fā)揮功能直至成年,。
(2)McCune等發(fā)展的重氫法
McCune等將重氫標(biāo)記的葡萄糖靜脈注射入人體。葡萄糖是脫氧核糖的前體,，可在T細(xì)胞復(fù)制時(shí)摻入DNA,。隨著T細(xì)胞的分裂，標(biāo)記DNA不斷被未標(biāo)記DNA取代,，于不同時(shí)間采血樣分析,，即可測(cè)量T細(xì)胞的產(chǎn)生率和平均壽命。McCune等發(fā)現(xiàn)AIDs病患者的CD4T細(xì)胞壽命顯著縮短,，在對(duì)患者施以抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療(highly active antiretroviral therapy, HAART)后,，T細(xì)胞的產(chǎn)生有明顯提高，但其壽命無增長,，顯示出T細(xì)胞的重新生成在免疫重建中的重要作用[4],。
（3）胸腺切除方法
胸腺切除是研究胸腺功能的傳統(tǒng)方法，但目前仍有廣泛的應(yīng)用,。Haynes分別研究了胸腺遭切除和胸腺未切除的AIDS病人,，發(fā)現(xiàn)前者在免疫重建中表現(xiàn)出一定的缺陷[5]。Berzines在新生胸腺組織的移植中發(fā)現(xiàn),，T細(xì)胞的輸出率（export rate）和外周T細(xì)胞數(shù)量始終保持不變,，而新遷入外周循環(huán)的胸腺細(xì)胞(recent thymic emigrants, RTEs)的表面標(biāo)記與已定居T細(xì)胞不同，且RTEs的輸出率與胸腺細(xì)胞輸出率吻合良好,。Berzines認(rèn)為胸腺可以不斷產(chǎn)生RTEs替代外周組織中的定居T細(xì)胞,，并藉此維持人體T細(xì)胞庫(T cell repertoire)的多樣性[6]。
3.在有關(guān)AIDs病的研究中發(fā)現(xiàn)胸腺可以重建人體T細(xì)胞庫
（1）TRECs水平分析
人體一旦感染HIV病毒,，TRECs水平即迅速下降,。對(duì)患者進(jìn)行HAART治療后，伴隨HIV RNA拷貝數(shù)的減少,，TRECs水平穩(wěn)步增長,，停止治療后TRECs水平相應(yīng)下降。鑒于初生T細(xì)胞的增殖不可能如此高速,，而HIV對(duì)初生T細(xì)胞并無易感傾向,，Douek認(rèn)為更可能的解釋是HIV破壞了胸腺的功能，抑制了前體胸腺細(xì)胞的生成,，或者誘導(dǎo)了將表達(dá)CD4 T細(xì)胞的死亡,，從而減少了初生T細(xì)胞的產(chǎn)量[1]。
（2）AIDS病人胸腺組織形態(tài)觀察
對(duì)因AIDS死亡者作尸體解剖，發(fā)現(xiàn)其缺乏胸腺活性組織[5],，胸腺細(xì)胞表現(xiàn)出死亡表征,，髓質(zhì)部分缺乏表達(dá)CD4和CD8的T細(xì)胞[7],。McCune發(fā)現(xiàn)新的HIV感染者具有高表達(dá)的胸腺組織,說明胸腺對(duì)HIV的感染能夠作出反應(yīng),。McCune認(rèn)為對(duì)某些而不是全部患者而言，其胸腺功能甚至有所加強(qiáng),，因HIV感染而導(dǎo)致的T細(xì)胞的消亡誘發(fā)了某種胸腺成熟機(jī)制,，將某種殘留休眠T細(xì)胞(dormant T cell renament)喚醒[8]。
Steinmann[9]和Bofill[10]認(rèn)為,，真正的胸腺不會(huì)隨著年齡的增長充斥著脂肪組織,，在重癥肌無力中也不會(huì)被炎癥細(xì)胞所充斥，而只是存在于周邊脈管空隙中(perivasculer),，被埋藏于這些組織之中,。盡管他們的學(xué)說顯得難以接受,Haynes卻認(rèn)為有一定道理，他對(duì)死亡前兩天的AIDS病人作CT檢查,，可以找到淋巴組織,，但在隨后的尸體解剖中卻沒有發(fā)現(xiàn)類似活性組織，取而代之的是脈管組織中的一些外周滲透細(xì)0胞,，Haynes認(rèn)為CT顯示的淋巴組織只是一種假象,，實(shí)際上是一些滲透了的炎癥細(xì)胞，他提出一種假設(shè),，胸腺是由外周淋巴成分（存在于脈管組織中）和中心淋巴成分（存在于真正的胸腺皮質(zhì)中）共同組成的[5],。
（3）一種反對(duì)學(xué)說
主要的反對(duì)者比如 Pakker等認(rèn)為，AIDS病人在治療中所表現(xiàn)的免疫重建源于外周淋巴組織中再分配時(shí)生成的某種移居T細(xì)胞(sequestered T cell)的釋放,，因?yàn)?8%的淋巴細(xì)胞留貯于外周淋巴組織中,，人們有理由認(rèn)為大部分CD4和CD8 T細(xì)胞被捕捉入受到感染并由于強(qiáng)烈的細(xì)胞毒作用而引起炎癥的淋巴組織中，一旦HAART治療減輕了病毒負(fù)載,，炎癥作用將緩解,，細(xì)胞毒作用恢復(fù)正常水平，已移居的T細(xì)胞被釋放[11],。
成熟T細(xì)胞和初生T細(xì)胞的表面標(biāo)志有所不同,，前者表現(xiàn)為CD45＋ RO＋，后者表現(xiàn)為CD45＋ RA＋,，此學(xué)說的支持者認(rèn)為在AIDs病人中能探測(cè)到初生T細(xì)胞的存在是由于成熟T細(xì)胞表面標(biāo)志的反轉(zhuǎn),。
Pakker的研究小組還發(fā)現(xiàn)淋巴組織產(chǎn)生的初生T細(xì)胞在外周循環(huán)中的重駐(repopulation)是一個(gè)漫長的過程，CD45＋ RA＋的增長引起CD4＋ T細(xì)胞的重駐,，這一現(xiàn)象在治療開始后12個(gè)月方可見,，同樣的現(xiàn)象發(fā)生于骨髓移植(bone-marrow transplantation, BMT)中[11]。
(4)對(duì)非胸腺依賴途徑的質(zhì)疑
Douek認(rèn)為AIDs病人的免疫重建應(yīng)歸功于胸腺依賴途徑，因?yàn)闆]有數(shù)據(jù)可以支持如Pakker所說的退引細(xì)胞的保留庫的存在,。Douek在先天性胸腺發(fā)育不良者的少量外周T細(xì)胞中探測(cè)不到TRECs的存在,，進(jìn)一步證明盡管前T細(xì)胞有可能在淋巴結(jié)中進(jìn)行TCR基因的重組，但肯定不能對(duì)TRECs的總體水平產(chǎn)生重大影響[3],。
Haynes研究了切除胸腺的AIDs病患者,，發(fā)現(xiàn)其恢復(fù)效率明顯低于未切除胸腺的病人；Hayens同時(shí)發(fā)現(xiàn)AIDs患者在接受HAART治療前后T細(xì)胞庫多樣性并無顯著變化[5],?？紤]到Zhang等對(duì)HAART誘導(dǎo)的淋巴結(jié)修復(fù)機(jī)制和淋巴T細(xì)胞恢復(fù)作出的闡釋[12]以及Douek的結(jié)論，Haynes認(rèn)為胸腺和外周淋巴組織對(duì)T細(xì)胞庫的重建具有同樣重要的意義,，并認(rèn)為開始時(shí)CD4＋ CD45RA＋和CD4＋ T細(xì)胞的增殖來源于非胸腺依賴途徑[5],。
4.在組織移植中發(fā)現(xiàn)支持胸腺依賴途徑的證據(jù)
最主要的證據(jù)來自于骨髓移植。Doumont-Girard通過研究接受移植物抗宿主病(graft versus host disease,，GVHD)治療的病人（這些病人因藥物治療體內(nèi)T細(xì)胞水平幾乎接近于0）,，發(fā)現(xiàn)在最初的6個(gè)月內(nèi)，T細(xì)胞的增長幾乎全部來自外周T細(xì)胞的增殖,，表達(dá)CD45＋ RO＋ 表面標(biāo)記,，其TCR庫多樣性保持不變；CD4＋ RA＋的最初出現(xiàn)在6個(gè)月之后,，伴隨著TCR庫多樣性的波動(dòng),，Dumont認(rèn)為這種波動(dòng)由CD4＋ RA＋ T細(xì)胞的多樣性決定。顯然,，CD4＋ RA＋ T細(xì)胞是從胸腺中新遷入的,。在所有的病人中，青少年的T細(xì)胞恢復(fù)速度明顯高于成人,，說明胸腺確實(shí)在免疫重建中扮演一定的角色[13],。
Mackall在皮膚移植手術(shù)中發(fā)現(xiàn)，胸腺被切除的女性病人不會(huì)出現(xiàn)針對(duì)其男同胞皮膚新抗原（neoantigen）而發(fā)生的排斥反應(yīng),，并表現(xiàn)出對(duì)一般抗原應(yīng)答的衰退,，Mackall認(rèn)為此現(xiàn)象無法僅僅通過外周淋巴細(xì)胞在免疫重建中的擴(kuò)增解釋，其必然與胸腺的持續(xù)活性相關(guān)[8],。
目前,，非胸腺依賴途徑和胸腺依賴途徑之爭(zhēng)依然沒有得到圓滿解決。CD45＋ RA＋ 和CD45＋ RO＋表面標(biāo)記的不同究竟是來源于產(chǎn)生時(shí)的不同,，還是后者向前者的逆轉(zhuǎn),；HIV病毒究竟感染胸腺組織，還是外周淋巴組織,；是感染胸腺的中心皮質(zhì)部分,，還是周邊結(jié)締組織,；是影響T細(xì)胞的產(chǎn)生，還是消耗已存在的T細(xì)胞,；其衰退究竟與內(nèi)部脂肪組織成比例,，抑或并無聯(lián)系；胸腺究竟是在成年后悄然引退,，還是一個(gè)稱職的家庭主婦,。這些問題亟待解決。
5.胸腺持續(xù)活性研究的意義及其應(yīng)用前景
自1961年Miller發(fā)現(xiàn)胸腺與T細(xì)胞的聯(lián)系之后,，免疫學(xué)界一直在為胸腺是否能在個(gè)體成熟后仍對(duì)個(gè)體T細(xì)胞庫有所貢獻(xiàn)而爭(zhēng)論不休,。Douek,、McCune,、Haynes以及其他科學(xué)家提供的方法和觀點(diǎn)使我們能夠更精確、更深入地了解TCR基因庫的構(gòu)建以及老化胸腺中陽性和陰性選擇的忠實(shí)性,，這種忠實(shí)性和許多自身免疫病密切相關(guān)[1],。同時(shí)，對(duì)此問題的深入研究在免疫重建領(lǐng)域也具有指導(dǎo)意義,。GVHR一直是骨髓移植等手術(shù)是否成功的關(guān)鍵,移植骨髓常因GVHR而導(dǎo)致移植失敗,，主要由于骨髓中的T細(xì)胞強(qiáng)烈排斥宿主組織，若胸腺確實(shí)具有持續(xù)活性,，那么前T細(xì)胞(pro-T cell)進(jìn)入胸腺后應(yīng)獲得免疫耐受從而成為克服GVHR的突破點(diǎn),，而對(duì)骨髓移植、化療,、放療以及其他各種抗腫瘤治療所帶來的胸腺傷害,，可作進(jìn)一步深入的了解并進(jìn)行更有效的免疫重建工作。胸腺持續(xù)活性研究還滲入到其他一些領(lǐng)域,。例如,，Kendall提出過一種有趣的理論：某些病毒很可能先侵入胸腺，模仿人體自身抗原,，刪除相應(yīng)的T細(xì)胞克隆系,，造成免疫缺陷，從而在人體內(nèi)肆無忌憚地為非作歹,。Bonyhadi則認(rèn)為AIDS病毒可誘導(dǎo)發(fā)生胸腺內(nèi)細(xì)胞程序性死亡[7],。
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