ชนิดย่อยและการโพลาไรซ์ของทีเซลล์ผู้ช่วย (Th1, Th2, Th17, Tfh)

เซลล์ทีชนิด CD4 ที่ยังไม่ถูกกระตุ้น (Naive CD4 T cells) ยังไม่มีการกำหนดหน้าที่ที่ชัดเจน เมื่อถูกกระตุ้น เซลล์เหล่านี้จะพัฒนาไปเป็นชนิดย่อยของเซลล์ผู้ช่วยที่แตกต่างกัน ซึ่งถูกกำหนดโดยปัจจัยการถอดรหัสและโปรแกรมไซโตไคน์เฉพาะ สภาพแวดล้อมของไซโตไคน์ในระหว่างการกระตุ้นจะชักนำให้เซลล์เหล่านี้เกิดการโพลาไรซ์ไปเป็น Th1, Th2, Th17, ทีเซลล์ผู้ช่วยฟอลลิเคิล (T follicular helper) และชนิดอื่นๆ ซึ่งแต่ละชนิดถูกปรับให้เหมาะสมกับเชื้อโรคแต่ละประเภท และแต่ละชนิดสามารถก่อให้เกิดพยาธิสภาพทางภูมิคุ้มกันได้หากทำงานผิดปกติ

Definition

การแยกตัวของชนิดย่อยของทีเซลล์ผู้ช่วยคือการโพลาไรซ์ของเซลล์ทีชนิด CD4 ที่ยังไม่ถูกกระตุ้นซึ่งถูกกระตุ้นแล้ว โดยอาศัยแอนติเจนและไซโตไคน์ เพื่อให้กลายเป็นสายเซลล์ที่มีหน้าที่เฉพาะทาง ซึ่งรวมถึงเซลล์ Th1, Th2, Th17 และทีเซลล์ผู้ช่วยฟอลลิเคิล โดยแต่ละชนิดมีปัจจัยการถอดรหัสที่กำหนดสายเซลล์และมีการหลั่งไซโตไคน์ที่แตกต่างกัน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการแยกตัวของเซลล์ทีผู้ช่วย CD4 ไปเป็นชนิดย่อยหลักที่มีผลต่อการทำงาน ปัจจัยการถอดรหัสหลักและไซโตไคน์ที่กำหนดชนิดย่อยเหล่านั้น รวมถึงบทบาทการทำงานและความยืดหยุ่นของสายเซลล์เหล่านี้ นี่คือข้อมูลอ้างอิงเชิงกลไกภายในภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว และไม่ใช่คำแนะนำทางการแพทย์

Core questions

• สัญญาณใดที่กำหนดว่าเซลล์ทีชนิด CD4 ที่ยังไม่ถูกกระตุ้นจะกลายเป็นชนิดย่อยของผู้ช่วยชนิดใด?
• ปัจจัยการถอดรหัสหลักและไซโตไคน์เฉพาะกำหนดแต่ละสายเซลล์ได้อย่างไร?
• เชื้อโรคหรืองานทางภูมิคุ้มกันใดที่แต่ละชนิดย่อยมีความเชี่ยวชาญในการต่อต้าน?
• ชะตากรรมของทีเซลล์ผู้ช่วยมีความคงที่หรือยืดหยุ่นเพียงใดเมื่อถูกกำหนดแล้ว?

Key concepts

• ปัจจัยการถอดรหัสหลัก (T-bet, GATA3, RORgammat, Bcl-6)
• ไซโตไคน์เฉพาะ (IFN-gamma, IL-4, IL-17, IL-21)
• เซลล์ Th1 และภูมิคุ้มกันที่อาศัยเซลล์
• เซลล์ Th2 และการตอบสนองต่อพยาธิและสารก่อภูมิแพ้
• เซลล์ Th17 และภูมิคุ้มกันเยื่อบุผิว/สิ่งกีดขวาง
• เซลล์ทีผู้ช่วยฟอลลิเคิล (Tfh) และการช่วยเหลือเซลล์ B
• การโพลาไรซ์ที่ขับเคลื่อนด้วยไซโตไคน์
• ความยืดหยุ่นของสายเซลล์

Key theories

กระบวนทัศน์ Th1/Th2

Mosmann และ Coffman แสดงให้เห็นว่าทีเซลล์ผู้ช่วยแบ่งออกเป็นชนิดย่อยที่มีโปรไฟล์ไซโตไคน์และหน้าที่การทำงานที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นรากฐานที่สำคัญที่ต่อมาได้ขยายไปสู่ Th17, Tfh และสายเซลล์อื่นๆ

Mechanisms

เมื่อเซลล์ทีชนิด CD4 ที่ยังไม่ถูกกระตุ้นถูกกระตุ้นด้วยเปปไทด์-MHC และการกระตุ้นร่วม ไซโตไคน์ที่มีอยู่ในระหว่างการกระตุ้นจะชักนำให้เกิดปัจจัยการถอดรหัสหลักที่กำหนดให้เซลล์นั้นเป็นสายเซลล์ใดสายเซลล์หนึ่ง สัญญาณที่ขับเคลื่อนโดยอินเตอร์เฟอรอนและ T-bet จะส่งเสริมเซลล์ Th1 ซึ่งจะหลั่ง IFN-gamma และสนับสนุนการกระตุ้นมาโครฟาจและการป้องกันเชื้อโรคภายในเซลล์ IL-4 และ GATA3 จะส่งเสริมเซลล์ Th2 ซึ่งจะผลิต IL-4, IL-5 และ IL-13 และประสานงานการตอบสนองต่อพยาธิและอาการแพ้ การรวมกันของ transforming growth factor-beta กับ IL-6 และ RORgammat จะนำไปสู่การแยกตัวของ Th17 ซึ่งสร้างเซลล์ที่ผลิต IL-17 ซึ่งมีความสำคัญที่เยื่อบุผิว Bcl-6 จะกำหนดเซลล์ทีผู้ช่วยฟอลลิเคิล ซึ่งจะให้ IL-21 และ CD40-ligand ช่วยเหลือเซลล์ B ในศูนย์กลางเจอร์มินัล โปรแกรมเหล่านี้สามารถแสดงความยืดหยุ่น โดยสามารถเปลี่ยนไปมาระหว่างกันได้ภายใต้สภาวะไซโตไคน์ที่เปลี่ยนแปลงไป แทนที่จะไม่สามารถย้อนกลับได้อย่างเคร่งครัด [mosmann-coffman-1989][murphy-reiner-2002][zhu-paul-2008][crotty-2014]

Clinical relevance

การโพลาไรซ์ของทีเซลล์ผู้ช่วยมีผลต่อลักษณะของการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันในการติดเชื้อ ภูมิแพ้ ภาวะภูมิต้านตนเอง และการอักเสบเรื้อรัง และความไม่สมดุลของชนิดย่อยเหล่านี้เกี่ยวข้องกับโรคที่เกิดจากภูมิคุ้มกันหลายชนิด เนื้อหาในที่นี้อธิบายชีววิทยาเพื่อการอ้างอิงและการศึกษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาบุคคลใดบุคคลหนึ่ง

History

การอธิบายรูปแบบไซโตไคน์ Th1 และ Th2 ที่แตกต่างกันในเซลล์ทีผู้ช่วยของหนูโดย Mosmann และ Coffman ในปี 1989 ได้ริเริ่มการศึกษาที่ทันสมัยเกี่ยวกับการทำงานเฉพาะทางของเซลล์ผู้ช่วย กรอบแนวคิดนี้ได้รับการขยายในภายหลังโดยการค้นพบเซลล์ Th17 ในฐานะสายเซลล์ที่แยกต่างหาก และเซลล์ทีผู้ช่วยฟอลลิเคิลในฐานะผู้ให้ความช่วยเหลือเซลล์ B หลัก ซึ่งขยายแบบจำลองสองชนิดย่อยดั้งเดิมไปสู่แผนที่ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นของการแยกตัวของ CD4 [mosmann-coffman-1989][zhu-paul-2008][crotty-2014]

Debates

สายเซลล์ของทีเซลล์ผู้ช่วยมีความเสถียรเพียงใด?

แบบจำลองในยุคแรกถือว่าชนิดย่อยมีการกำหนดหน้าที่อย่างถาวร แต่หลักฐานของความยืดหยุ่น — เซลล์ที่ได้รับคุณสมบัติของสายเซลล์อื่นภายใต้สภาวะไซโตไคน์ที่เปลี่ยนแปลงไป — ได้กระตุ้นให้เกิดมุมมองที่ยืดหยุ่นมากขึ้นเกี่ยวกับเอกลักษณ์ของเซลล์ผู้ช่วย

Key figures

• Tim Mosmann
• Robert Coffman
• Kenneth Murphy
• Shane Crotty
• William Paul

Seminal works

• mosmann-coffman-1989
• murphy-reiner-2002
• crotty-2014

Frequently asked questions

อะไรเป็นตัวกำหนดว่าเซลล์ทีชนิด CD4 จะกลายเป็นชนิดย่อยของทีเซลล์ผู้ช่วยชนิดใด?

ไซโตไคน์ที่มีอยู่เมื่อเซลล์ทีชนิด CD4 ที่ยังไม่ถูกกระตุ้นถูกกระตุ้นจะชักนำให้เกิดปัจจัยการถอดรหัสที่กำหนดสายเซลล์ ตัวอย่างเช่น สัญญาณอินเตอร์เฟอรอนจะส่งเสริม Th1, IL-4 จะส่งเสริม Th2 และการรวมกันของ TGF-beta กับ IL-6 จะส่งเสริม Th17

ทีเซลล์ผู้ช่วยฟอลลิเคิลทำหน้าที่อะไร?

ทีเซลล์ผู้ช่วยฟอลลิเคิลมีความเชี่ยวชาญในการช่วยเหลือเซลล์ B: พวกมันจะอยู่รวมกันในศูนย์กลางเจอร์มินัลและให้สัญญาณต่างๆ เช่น IL-21 และ CD40 ligand ซึ่งสนับสนุนการเจริญเต็มที่ของความจำเพาะของแอนติบอดีและการสร้างการตอบสนองของแอนติบอดีที่มีคุณภาพสูง