共刺激分子
共刺激分子(Co-stimulatory Molecules)是指在免疫应答过程中,除抗原识别信号(第一信号)之外,通过其受体-配体相互作用为淋巴细胞活化提供必需补充信号(第二信号)的一类分子。共刺激分子主要表达于抗原提呈细胞(APC)和淋巴细胞表面。它们不仅决定了免疫细胞是走向增殖、分化还是进入 免疫无反应 状态,还通过共刺激与共抑制信号的精细平衡,维持机体的免疫稳态。在现代医学中,共刺激分子已成为肿瘤免疫治疗(如免疫检查点阻断)及自身免疫病干预的核心靶点。
双信号模型与生化逻辑
免疫系统的活化是一个高度受控的过程,需要两个相互独立的信号协同作用:
- 第一信号(抗原识别信号): T 细胞受体(TCR)识别 MHC 分子提呈的抗原肽。该信号确定了免疫攻击的特异性,但单独的第一信号往往不足以启动完整的免疫应答。
- 第二信号(共刺激信号): CD28 等共刺激受体与 APC 上的 CD80/86 等配体结合。该信号通过 PI3K/Akt 等路径放大细胞内信号级联,促进 IL-2 分泌、细胞存活及代谢重组。
- 共抑制信号(负调节): 为了防止免疫反应过度,细胞会诱导表达抑制性受体(如 CTLA-4、PD-1)。这些分子通过竞争配体或募集磷酸酶来削弱正向活化信号。
核心共刺激/抑制分子配对对比表
| 受体 (淋巴细胞) | 配体 (APC/肿瘤) | 信号性质与主要功能 |
|---|---|---|
| CD28 | CD80 / CD86 | 正向:最关键的起始信号,促进存活与增殖。 |
| CTLA-4 | CD80 / CD86 | 负向:早期抑制,高亲和力竞争第二信号。 |
| PD-1 | PD-L1 / PD-L2 | 负向:外周抑制,介导 T 细胞耗竭与逃逸。 |
| 4-1BB (CD137) | 4-1BBL | 正向:促进 CD8+ T 细胞扩增与代谢持久性。 |
| CD40L | CD40 | 正向:由 T 细胞反向“授权” 树突状细胞 成熟。 |
临床应用:调节免疫的天平
通过人工干预共刺激分子的相互作用,临床上已实现对免疫系统的精准调控:
- 免疫检查点阻断(ICB): 使用抗体(如 PD-1 或 CTLA-4 单抗)解除共抑制信号,从而在 癌症免疫循环 的末端恢复效应 T 细胞的杀伤活力。
- CAR-T 结构设计: 现代 CAR-T 细胞整合了共刺激域(如 CD28 或 4-1BB)入胞内段,以确保回输细胞在体内能获得自我持续的活化信号。
- 共刺激激动剂: 开发 CD40 激动剂 或 OX40 激动剂,通过主动增强共刺激信号,强化免疫系统的预警与攻击能力。
- 诱导耐受: 在自身免疫病中,通过阻断共刺激通路(如阿巴西普阻断 CD28/B7)来诱导致病性 T 细胞进入无反应状态。
参考文献与学术点评
[1] Chen L, Flytzani N V. (2013). Molecular mechanisms of T cell co-stimulation and co-inhibition. Nature Reviews Immunology.
[学术点评]:详尽解析了共刺激分子的“双信号”模型,定义了免疫激活与抑制之间的生化开关逻辑。
[2] June C H, et al. (1987). T-cell proliferation involving the CD28 pathway is associated with cyclosporine-resistant interleukin 2 gene expression. Molecular and Cellular Biology.
[学术点评]:揭示了 CD28 作为共刺激信号的核心机制,证明了其在驱动 IL-2 表达中的独特作用。
[3] Sharpe A H, Freeman G J. (2002). The B7-CD28 superfamily. Nature Reviews Immunology.
[学术点评]:系统论述了 B7 家族成员及其受体间的复杂交互,为理解免疫稳态与癌症逃逸提供了理论支架。