正向选择

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正向选择 (Positive Selection) 是 T 细胞在胸腺发育过程中的第一个关键筛选环节。这一过程发生在胸腺皮质中,主要针对双阳性 (DP) T 细胞。其生理核心是筛选出那些能够与个体自身 MHC 分子 产生中等强度结合的 T 细胞。通过正向选择的 T 细胞将获得生存信号并决定其未来的分化方向(CD4+ 或 CD8+),而无法识别自身 MHC 的 T 细胞则会因“忽视”而凋亡。这一机制确立了 T 细胞的 MHC 限制性,确保了免疫系统能识别自身细胞提呈的抗原。

正向选择
Positive Selection · 详细摘要
核心任务:确立 MHC 限制性
发生场所 胸腺皮质
作用细胞 双阳性 (DP) T 细胞
辅助细胞 cTEC (胸腺皮质上皮细胞)
筛选依据 TCR 与自身 MHC 的亲和力
结果1:存活 中等强度结合 -> 存活并下调
结果2:凋亡 不结合 -> 忽视性死亡 (95%+)
最终产物 单阳性 (SP) T 细胞

分子机制:亲和力金字塔


正向选择的生化本质是一场关于受体亲和力的精准评估:

  • MHC 呈递平台: 胸腺皮质上皮细胞 (cTEC) 表面同时表达 MHC-I 和 MHC-II 类分子,并提呈自身抗原肽。此时发育中的 T 细胞同时表达 CD4 和 CD8(即 DP 细胞)。
  • 有效结合信号: 如果 T 细胞的 TCR 能够以适当的亲和力识别 cTEC 上的 MHC-I/肽或 MHC-II/肽,细胞内部会产生低水平的持续信号(Lck 激酶激活等),激活抗凋亡基因。
  • 分化决定 (Lineage Commitment):
    1. 若识别 MHC-I:T 细胞下调 CD4,分化为 CD8+ SP(单阳性)细胞。
    2. 若识别 MHC-II:T 细胞下调 CD8,分化为 CD4+ SP 细胞。
  • 忽视性死亡 (Death by Neglect): 超过 95% 的 T 细胞由于 TCR 基因重排不成功,无法识别任何自身 MHC,从而因缺乏生存信号而自发凋亡。

正向选择 vs 负向选择

特征项目 正向选择 (Positive) 负向选择 (Negative)
解剖位置 胸腺皮质 (Cortex) 胸腺髓质 (Medulla)
核心目的 确立 MHC 限制性 建立 中枢耐受 (去自身反应性)
亲和力要求 中等强度 (弱结合) 极高强度 (强结合)
结局 合格者存活 过强者凋亡/转为 Treg

生理意义:免疫系统的“入场券”

正向选择是保证免疫应答特异性的第一道关卡:

  • MHC 限制性的建立: 它确保了在外周循环中,CD4+ T 细胞只响应 MHC-II 提呈的信号,CD8+ T 细胞只响应 MHC-I 信号,防止了信号传导的混乱。
  • 受体多样性的筛选: 虽然它淘汰了大部分 T 细胞,但剩下的 T 细胞受体库依然涵盖了对几乎所有外源抗原的识别潜力,且这些受体已通过了与“自身框架”的兼容性测试。
  • 免疫重建的挑战: 在骨髓移植中,若供者与受者的 MHC 不匹配,新产生的 T 细胞可能无法通过受者胸腺的正向选择,导致严重的免疫功能缺陷。

关键相关概念

  • MHC 限制性 T 细胞只能识别与自身 MHC 分子结合的抗原肽。
  • cTEC 专门负责正向选择的“教练”细胞。
  • 忽视性死亡 因不产生任何相互作用而导致的无声凋亡,是正向选择中最常见的结局。
       学术参考文献与权威点评 [Academic Review]
       

[1] Bevan MJ. (1977). In a radiation chimaera, host H-2 antigens determine immune responsiveness of donor cytotoxic cells. Nature. 269(5627):417-8.
[权威点评]:通过著名的嵌合体实验,确立了胸腺环境决定 T 细胞 MHC 限制性的正向选择理论基础。

[2] Klein L, et al. (2014). Positive and negative selection of the T cell repertoire: what groundly determined the fate of thymocytes? Nature Reviews Immunology.
[学术点评]:详述了 TCR 信号强度如何作为二进制开关决定 T 细胞的存活与死亡。

[3] Hogquist KA, et al. (2005). Central tolerance: Learning self from non-self. Nature Reviews Immunology. 5(10):772-82.
[学术点评]:系统论述了正向选择在受体库构建中的宏观生理意义。

           正向选择 · 知识图谱
启动阶段 DP 胸腺细胞TCR 基因重排皮质内迁移
关键分子 MHC-I/IILckZAP-70Bcl-2
下游衔接 髄质迁移负向选择SP T 细胞成熟