成熟的T細胞經血流分布至外周免疫器官的胸腺依賴區定居，並可經淋巴管、外周血和組織液等進行再循環，發揮細胞免疫及免疫調節等功能。T細胞的再循環有利於廣泛接觸進入體內的抗原物質，加強免疫應答，較長期保持免疫記憶。T細胞的細胞膜上有許多不同的標誌，主要是表面抗原和表面受體。這些表面標誌都是結合在細胞膜上的巨蛋白分子。
生物學功能
T細胞是淋巴細胞的主要組分，它具有多種生物學功能，如直接殺傷靶細胞，輔助或抑制B細胞產生抗體，對特異性抗原和促有絲分裂原的應答反應以及產生細胞因子等，是身體中為抵禦疾病感染、腫瘤而形成的英勇鬥士。T細胞產生的免疫應答是細胞免疫，細胞免疫的效應形式主要有兩種：與靶細胞特異性結合，破壞靶細胞膜，直接殺傷靶細胞；另一種是釋放淋巴因子，最終使免疫效應擴大和增強。
T細胞，是由胸腺內的淋巴幹細胞分化而成，是淋巴細胞中數量最多，功能最複雜的一類細胞。按其功能可分為三個亞群：輔助性T細胞、抑制性T細胞和細胞毒性T細胞。它們的正常功能對人類抵禦疾病非常重要。到目前為止，有關T細胞的演化以及它與癌症的研究取得了不少進展。特別是21世紀初人類開始的生命方舟計畫對於T細胞的演化以及它與癌症的研究更是取得了突破性的進展。
造血幹細胞又稱多能幹細胞，是存在於造血組織中的一群原始造血細胞。其最大特點是能自身複製和分化，通常處於靜止期，當機體需要時，分裂增殖，一部分分化為定向幹細胞，受到一定激素刺激後，進一步分化為各系統的血細胞系。其中淋巴幹細胞進一步分化有兩條途徑。一些幹細胞遷移到胸腺內，在胸腺激素影響下，大量增殖分化成為成熟淋巴細胞的一個亞群，被稱之為T淋巴細胞。T細胞的“T”字，是採用“胸腺”的拉丁文第一個字母命名的。第二個細胞群在類似法氏囊的器官或組織內受激素作用，成熟並分化為淋巴細胞的另一個亞群，被稱為B淋巴細胞。B細胞的“B”字，是採用“囊”的拉丁文第一個字母命名的。法氏囊是鳥類特有的結構，位於泄殖腔後上方，囊壁充滿淋巴組織。人和哺乳動物無法氏囊，其類似的結構可能是骨髓或腸道中的淋巴組織（集合淋巴結，闌尾等），亦有法氏囊作用。
T淋巴細胞T細胞不產生抗體，而是直接起作用。所以T細胞的免疫作用叫作“細胞免疫”。B細胞是通過產生抗體起作用。抗體存在於體液里，所以B細胞的免疫作用叫作“體液免疫”。大多數抗原物質在刺激B細胞形成抗體過程中；需T細胞的協助。在某些情況下，T細胞亦有抑制B細胞的作用。如果抑制性T細胞因受感染、輻射、胸腺功能紊亂等因素的影響而功能降低時，B細胞因失去T細胞的控制而功能亢進，就可能產生大量自身抗體，並引起各種自身免疫病。例如系統性紅斑狼瘡，慢性活動性肝炎、類風濕性關節炎等。同樣，在某些情況下，B細胞也可控制或增強T細胞的功能。由此可見，身體中各類免疫反應，不論是細胞免疫還是體液免液，共同構成了一個極為精細、複雜而完善的防衛體系。
免疫應答
1．感應階段：
T細胞
⑴靶細胞對內源性抗原的加工、處理及遞呈
⑵CD8+T細胞對抗原的識別（雙識別）
↗CDR1和CDR2識別MHC-Ⅰ類分子
TCR→CDR3識別抗原肽的T細胞表位
MHC限制性
2．反應階段：
⑴T細胞的充分活化需要雙信號
第一信號：抗原特異性信號
TCR — 抗原肽-MHC-Ⅰ類分子複合物
CD8 — MHC-Ⅰ類分子
第二信號：協同刺激信號
CD28 — B7（CD80、CD86)
CD2（LFA-2）— CD58（LFA-3)
LFA-1 — ICAM-1
⑵活化CTL細胞增殖、分化為效應性CTL 細胞的過程中需要Th1細胞輔助。
⑶在CTL細胞的分化過程中也有記憶性
CTL細胞形成（疫苗接種的基礎）。
3．效應階段：
⑴CTL殺傷靶細胞的過程：
特異性識別與結合階段
致死性打擊階段
靶細胞的裂解
⑵CTL殺傷靶細胞的特點：
具有明顯的特異性殺傷作用
對靶細胞的殺傷受MHC-Ⅰ類分子的限制
在短時間具有連續殺傷靶細胞的功能
3)CTL殺傷靶細胞的機制：
穿孔素
顆粒酶系統
Fas/FasL介導的細胞凋亡
分化
一、T細胞在胸腺分化過程中的表型改變
淋巴幹細胞早期即在胸腺內開始分化，套用小鼠胸腺細胞實驗模型研究表明，在胚胎11-12天淋巴幹細胞已進入胸腺，在胸腺微環境的影響下胸腺細胞迅速發生增殖和分化。已知，誘導T淋巴細胞在胸腺內分化、成熟的主要因素包括：⑴胸腺基質細胞
T淋巴細胞（thymusstromalcell,TSC）通過細胞表面的粘附分子直接與胸腺細胞相互作用，其中胸腺中的“撫育細胞”（nursecell）對於T細胞的成熟和分化可能起著重要的調節作用；⑵胸腺基質細胞分泌多種細胞因子（如IL-1、IL-6和IL-7）和胸腺激素（如胸腺素、胸腺生成素）誘導胸腺細胞分化；⑶胸腺細胞自身分泌多種細胞因子（如IL-2、IL-4）對胸腺細胞本身的分化和成熟也起重要的調節作用。此外，胸腺內上皮細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞對於胸腺細胞分化過程中的自身耐受、MHC限制以及T細胞功能性亞群的形成起著決定性作用。研究表明，胸腺中的T細胞對於胸腺基質細胞的發育和功能同樣是必不可少的。1.功能性TCR的表達套用胚胎小鼠實驗系統研究發現，胚胎髮育後期的胸腺細胞才有完整的TCRα鏈和β鏈基因重排，並轉錄為功能性的α鏈和β鏈。功能性和TCDR表達使T細胞具有識別抗原多肽片段/MHC複合物的功能，並形成克隆分布T細胞抗原識別受體庫。
⒉TCR/CD3複合體的表達胸腺內的前胸腺細胞（prethymocytespre-T）多數表現為CD3陰性，在胸腺皮質中只有部分T細胞為CD3陽性，而胸腺髓質細胞均為CD3陽性。隨著胸腺細胞的逐漸分化和成熟，TCRα和β鏈（或γ和δ鏈）以及CD3分別得到表達，並組成TCR/CD3複合體，其中TCR能特異性識別抗原，CD3分子與信號轉導（signaltransduction）有關。
⒊功能性T細胞亞群的胸腺中不同功能性T細胞亞群是經過一定的發育順序而形成的。
Thy-1抗原是1964年用血清學方法鑑定的小鼠T淋巴細胞的同種異體抗原，是小鼠全T細胞標誌，但與CD2和CD3的結構不同，為GPI連線分子，25-35kDa，已命名為CDw90。不同T細胞亞群Thy-1抗原密度不同。外周神經組織、腦組織、成纖維細胞、上皮細胞和胎鼠骨骼肌表面也有Thy-1抗原，但膜表面Ig陽性的B細胞缺乏這種抗原。用抗Thy-1加補體除去Thy-1陽性細胞可使T細胞應答完全喪失。在T細胞分化過程中，調節Thy-1分子的表達可能與細胞與細胞之間相互作用有關。Thy-1與神經細胞粘附有關，並可能在免疫系統與神經系統的聯繫中起作用。在T細胞分化過程中，Thy-1首先表達在小鼠胸腺皮質區迅速分裂的考地松敏感細胞，皮質胸腺細胞Thy-1密度高，在髓質區具有免疫潛能T細胞的Thy-1密度降低，外周血T細胞表面此抗原密度相對較低。裸鼠少部分脾細胞也有低密度Thy-1，提示T細胞前體具有Thy-1抗原，可能相當於成鼠骨髓中低密度Thy-1陽性細胞。小鼠Thy-1有112個胺基酸殘基。Thy-1有2個等位基因，所編碼的抗原分別命名為Thy-1，1和Thy-1，2，兩者僅在第89位胺基酸有差別：Thy-1.1是精氨Thy-1.2是谷氨醯胺。Thy-1胺基酸組成與免疫球蛋白恆定區和β微球蛋白有高度的同源性同屬於免疫球蛋白超家族。
胸腺白血病抗原（thymus-leukemiaantigen,TL或TLa）是一類同種異體抗原，僅表達於某些白血病和不成熟的Thy-1陽性胸腺細胞，為早期分化抗原。TL抗原與小鼠H-2K、H-2D和H-2L抗原的結構相似。正常不成熟的胸腺細胞表面只出現TL1、TL2、TL3、TL5和TL6等5個表型，TL4僅出現在白血病胸腺細胞上。TL與人的T6/Leu6是類同物，屬CD1。
二、T細胞在胸腺中的選擇
成熟的、有功能的T細胞必須經過在胸腺中陽性選擇和陰性選擇。主要組織兼容性複合體（MHC）抗原在這兩種選擇中起著關鍵的作用。
⒈假如一個雙陽性細胞表面能與胸腺皮質上皮細胞表面MHCI類或Ⅱ類分子發生有效結合，就可能被選擇而繼續發育，否則會發生程式性的細胞死亡（apoptosis）。MHCI類分子選擇CD8複合受體（coreceptor），而使同一個雙陽性細胞表面CD4複合受體減少；MHCⅡ類分子選擇CD4複合受體，而使CD8受體減少。這種選擇過程賦於成熟CD8 CD4-T細胞具有識別抗原多肽片段與自身MHcI類分子複合物的能力，CD4 CD8-T細胞具有識別抗原多肽片段與自身MHcⅡ類分子複合物的能力，成為T細胞MHC限制現象的基礎。
⒉陰性選擇過程（negative selection）經過陽性選擇後的T細胞還必須經過一個陰性選擇過程，才能成為成熟的、具有識別外來抗原的T細胞。位於皮質與髓質交界處的樹突狀細胞（dendritic cell,DC）和巨噬細胞表達高水平的MHCI類抗原和Ⅱ類抗原，自身抗原成分與DC或巨噬細胞表面MHCI類或Ⅱ類抗原形成複合物。經過陽性選擇後的胸腺細胞如能識別DC或巨噬細胞表面自身抗原與MHC抗原複合物，即發生自身耐受（selftolerance）而停止發育，而不發生結合的胸腺細胞才能繼續發育為CD4 CD8-或CD4-CD8 單陽性細胞，離開胸腺遷移到外周血液中去。
機體的某些自身抗原可通過以下幾種方式來躲避免疫系統的識別，從而在胚胎期和出生後避免應答：⑴以一種免疫學上特免位置隱蔽起來，包括免疫屏障（immunological barrier）和隱蔽抗原（inaccessible antigens）；⑵自身抗原暴露在不表達MHC分子的細胞表面；⑶自身抗原濃度過低，不足於被T細胞所識別；⑷自身抗原與TCR、分子結合的親合力（avidity）還達不到T細胞有效刺激的水平。
三、T細胞在胸腺中獲得MHC限制的能力
T細胞識別外來抗原時，需要運用自身MHC抗原分子，這種能力是T細胞在胸腺中通過與胸腺上皮細胞的接觸而獲得的。來自（H-2kxH-2b）F1小鼠的T細胞能夠識別KLH與H-2k或H-2b單體型抗原提呈細胞表面MHC抗原結合的複合物。如果來自（H-2kXH-2b）F1小鼠的骨髓細胞移植到切除自身胸腺（H-2bxkF1）移植有H-2k小鼠胸腺又進行照射的小鼠身上，從這種小鼠發育成熟的T細胞只能識別KLH與H-2k單體型APC細胞MHC結合的複合物，而不能識別KLH與H-2bAPC細胞MHC結合的複合物。
四、成熟T細胞的膜表面分子
T細胞表面有多種膜表面分子，這是T細胞識別抗原，與其它免疫細胞相互作用，接受信號刺激等的分子基因，也是鑑別和分離T細胞和T細胞亞群的重要依據。T細胞膜表面分子主要有白細胞分化抗原（CD）、主要組織兼容性抗原（MHC）以及各種膜表面的受體。
⒈主要的分化抗原群T細胞的分化抗原群和T細胞膜表面分子和受體的結構和功能參見第一章“人白細胞分化抗原”，有關T細胞膜表面分子和TCR介導的信號轉導參見第八章“淋巴細胞活化過程中信號轉導的分子基礎”。
⑴CD2分子：表達於全部人T細胞以及NK細胞表面。人T細胞表面的CD2分子即為綿羊紅細胞受體（erythrocytereceptorER），在一定的體外實驗條件下，綿羊紅細胞可與T細胞CD2分子結合，形成玫瑰花，稱E花環形成試驗（rosetteformationtest），為一種細胞免疫功能的檢測方法。用單克隆抗體研究證明CD2分子上存在著功能不同的表位：T111、T112和T113。T111為與綿羊紅細胞結合的表位，抗T111McAb可以E花環的形成。T111與一種稱為淋巴細胞功能相關抗原3（lymphocytefunctionassociatedantigen-3,LFA-3）結合，可能與早期胸腺細胞的增殖和分化有關，也參與細胞間相互識別和粘附作用。T112與綿羊紅細胞結合無關，表達在靜止T細胞上。T113是T細胞活化CD2分子構型變化暴露出來的表位。
⑵CD3分子：CD3分子表達在人全部T細胞上，是鑑定T細胞的重要標記。CD3分了是由γ、δ、ε和η等幾種多肽鏈組成，並與T細胞識別抗原受體形成TCR/CD3複合物。其中TCR特異性識別抗原，而TCR與抗原結合後所產生的活化信號是由CD3分子傳遞到T細胞內部。
⑶CD4分子：CD4分子分布在T細胞的輔助細胞誘導亞群和抑制細胞誘導亞群（helperinducer/suppressorinducer）表面，在T細胞亞群的鑑別中具有重要意義。CD4分子在胞膜外有4個結構域，其中第一結構域是人類免疫缺陷病毒（HⅣ）外殼蛋白gp120識別的部位，因此CD4分子是引起人類愛滋病HⅣ的受體。由於CD4陽性T細胞具有重要的免疫功能，HⅣ感染CD4陽性T細胞後細胞數量明顯減少，功能降低，是發生獲得性免疫缺陷綜合徵（acquiredimmunodeficiencysyndromeAIDS）的主要原因。CD4分子可與抗原提呈細胞表面的MHCⅡ類抗原非多態部分相結合，協助Th細胞識別APC細胞表面外來抗原與MHCⅡ類抗原的複合物。
⑷CD8分子：由α、β兩條鏈組成，常用的CD8單克隆抗體如OKT8、Leu2等是識別CD8分子的α鏈。CD8分子分布在抑制性T淋巴細胞（suppressorTlymphocyteTs）和殺傷性T淋巴細胞（cytotoxicTlymphocyteCTL或Tc）表面，在鑑別T細胞亞群中有重量要作用。CD8分子可與MHcI類抗原非多態部分相結合。Tc殺傷病毒感染靶細胞時，Tc必須同時識別外來抗原（如病毒抗原）和靶細胞上MHcI類抗原的複合物。
⒉主要組織相容性複合體抗原（MHC）T細胞胞膜上表達的MHC抗原I類和Ⅱ類抗原，其中MHcI類抗原表達在所有發育階段的T細胞表面，靜止T細胞無MHcⅡ類抗原，但T細胞活化後即可表達。
⒊膜表面受體（sufacereceptor）T細胞表面具有多種受體，主要有以下幾類。
⑴T細胞受體（TcellreceptorTCR）為T細胞特異性識別抗原的受體。成熟T細胞功能性的TCR大多由α和β兩條肽鏈所組成，稱為TCRαβ，少部分為TCRγδ。與免疫球蛋白輕鏈和重鏈的結構相類似，TCR的α和β鏈各有一個靠近N端和可變區（V區）和靠近胞膜的恆定區（C區）。由於α和β鏈是由V-J-C及V-D-J-C基因片段重排後所編碼的，因此不同的T細胞克隆TCR的胺基酸組成和排列不同，所識別抗原的特異性也不同，形成了T細胞識別抗原的多樣性。
⑵補體受體：已發現T細胞表面有CR1（CD35），但生物學功能尚不明了。
⑶病毒受體：CD4分子胞膜外第一個結構區是HⅣ包膜gp120的受體，因此HⅣ具有選擇性感染CD4陽性T細胞，導致獲得性免疫缺陷綜合徵。此外，人類嗜T淋巴細胞逆轉錄病毒（humanTlymphotropicretrovirusHTLV）或稱人T細胞白血病毒（humanTcellleukemiavirusHTLV）主要感染人T細胞，與人類T細胞白血病發病有關。
⑷致有絲分裂原受體：致有絲分裂原（mitohen）是指能刺激細胞發生有絲分裂的物質。在免疫學中，主要是指刺激多克隆淋巴細胞增殖的物質。不同的致有絲分裂原對T細胞和B細胞有作用有很大差別。常用的誘導T細胞發生增殖的致有絲分裂原有刀豆素A（concanavalinAConA），植物血凝素（phytohemagglutininPHA）和PWM。在臨床上常用PHA來刺激人外周血的T細胞，觀察T細胞增殖的程度，稱為淋巴細胞轉化試驗（lymphocytetransformationtest），是一種細胞免疫功能的體外檢測方法。被轉化的淋巴細胞表現為細胞體積增大，胞漿增多，細胞核著色變淺，疏鬆，可見到核仁。外源凝集素（lectin）是指來自植物種子中可與某些糖和寡糖特異性結合的蛋白質，大多數外源凝集素分子含有2個或4個同源亞單位，可與細胞膜表面的糖或寡糖結合而凝集細胞。許多外源凝集素如PHA、ConA和PWM等可作為致有絲分裂原，在免疫學中廣泛用於刺激淋巴細胞的增殖。
⑸細胞因子受體（cytokinereceptor,CKP）：多種細胞因子可作用於T細胞，這是由於T細胞表面表達有多種細胞因子的受體，如白細胞介素-1受體（IL-1R）、IL-2R、IL-3R、IL-4R、IL-6R、IL-7R、IL-8R、IL-9R、IL-12R、IL-αR、G-CSFR和TGF-βR等。靜止和活化T細胞表面細胞因子受體的數目以及親和力可有很大差別，如靜止T細胞IL-2R表達β鏈，T細胞活化後可同時表達IL-2R的α鏈，並與β鏈、γ鏈組成與IL-2結合的高親和力受體。
T細胞表面還具有多種內分泌激素、神經遞質和神經肽等受體，如生長激素、雌激素、甲狀腺素、腎上腺皮質激素、腎上腺素，前列腺素E、胰島素等激素受體，內啡肽、腦啡肽、P物質等神經肽受體，5-羥色胺、多巴胺等神經遞質受體。免疫細胞表面的激素、神經肽和神經遞質受體是機體神經內分泌免疫網路中的一個重要環節。
分類
T細胞是相當複雜的不均一體、又不斷在體內更新、在同一時間可以存在不同發育階段或功能的亞群，但分類原則和命名比較混亂，尚未統一。按免疫應答中的功能不同
可將T細胞分成若干亞群，一致公認的有：輔助性T細胞（HelperTcells,Th）
具有協助體液免疫和細胞免疫的功能；抑制性T細胞（SuppressorTcells,Ts）
具有抑制細胞免疫及體液免疫的功能；效應T細胞（EffectorTcells,Te）
具有釋放淋巴因子的功能；細胞毒性T細胞（CytotoxicTcells,Tc）
具有殺傷靶細胞的功能；遲發性變態反應T細胞（DelayedtypehypersensitivityTcells,Td）
有參與Ⅳ型變態反應的作用；放大T細胞（Ta），可作用於Th和Ts，有擴大免疫效果的作用；處女或天然T細胞（VirginorNaturalTcells），他們和抗原接觸後分化成效應T細胞和記憶T細胞；
記憶T細胞（MemoryTcell,Tm）有記憶特異性抗原刺激的作用。T細胞在體記憶體活的時間可數月至數年。其記憶細胞存活的時間則更長。其中，Th細胞又被稱為CD4+細胞，因為其在表面表達CD4(clusterofdifferentiation4）。通過與MHCⅡ（主要組織相容性複合體，majorhistocompatibilitycomplex）遞呈的多肽抗原反應被激活。MHCⅡ在抗原遞呈細胞（antigenpresentingcells,APCs）表面表達。一旦激活，可以分泌細胞因子，調節或者協助免疫反應。Tc細胞又名為CD8+細胞，其表面表達CD8.這類細胞可以通過MHCI與抗原直接結合。
流式細胞分析儀FCM
根據淋巴細胞表面標誌的不同來檢測各淋巴細胞亞群：淋巴細胞主要包括T淋巴細胞（CD3+），B淋巴細胞（CD19+），NK細胞（CD16+CD56+），
T淋巴細胞
其中T淋巴細胞可進一步測定輔助/誘導T淋巴細胞（CD3+CD4+）、抑制/細胞毒T淋巴細胞（CD3+CD8+）、CD4+T細胞純真亞群（CD4+CD45RA+/CD4+CD45RA+62L+）和記憶亞群（CD4+CD45RA-/CD4+CD45RO+）、功能亞群（CD28+）、激活亞群（CD38+、HLA-DR+）、凋亡亞群（CD95+）等。
按照功能和表面標誌
可以分成很多種類：1、細胞毒T細胞（cytotoxicTcell）：消滅受感染的細胞。這些細胞的功能就像一個“殺手”或細胞毒素，因為它們可以對產生特殊抗原反應的目標細胞進行殺滅。細胞毒T細胞的主要表面標誌是CD8，也被稱為殺手T細胞。
2、輔助T細胞（helperTcell）在免疫反應中扮演中間過程的角色：它可以增生擴散來激活其它類型的產生直接免疫反應的免疫細胞。輔助T細胞的主要表面標誌是CD4。T細胞調控或“輔助”其它淋巴細胞發揮功能。它們是已知的HIV的目標細胞，在愛滋病發病時會急劇減少。3、調節/抑制T細胞（regulatory/suppressorTcell）：負責調節機體免疫反應。通常起著維持自身耐受和避免免疫反應過度損傷機體的重要作用。調節/抑制T細胞有很多種，目前研究最活躍的是CD25+CD4+T細胞。
4、記憶T細胞(memoryTcell)：在再次免疫應答中起重要作用。但暫時沒有發現記憶T細胞表面存在非常特異的表面標誌物，相信隨著研究的深入，人們對記憶T細胞將會有一個更深入的了解。
抗癌研究
2013年1月初，日本科學家首次培育出能夠殺死癌細胞的T細胞。他們表示這一研究突破為直接將T細胞注入癌症患者體內，用以對抗癌症鋪平了道路。實際上，人體可天然產生T細胞，但數量較少。成功培育T細胞讓將這種細胞大量注入患者體內，以增強免疫系統成為一種可能。為了培育這種細胞，他們首先對專門殺死一種確定癌細胞的T淋巴細胞進行“再編程”，使其變成另一種細胞，被稱之為“誘導性多功能幹細胞”，誘導性多功能幹細胞隨後發育成功能齊備的T淋巴細胞。誘導性多功能幹細胞發育而成的T淋巴細胞未來可充當一種潛在的癌症治療手段。
日本科學家將專門對抗一種皮膚癌的T淋巴細胞培育成誘導性多功能幹細胞，方式是將這種淋巴細胞暴露在“山中因子”環境下。山中因子是一組化合物，能夠讓細胞退回到“非專業性”階段。在實驗室，研究人員將誘導性多功能幹細胞變成T淋巴細胞。與最初的T淋巴細胞一樣，此時的T淋巴細胞也專功同樣的皮膚癌。它們的基因構成與最初的T淋巴細胞相同，能夠表達癌症特異性受體。研究發現這種新型T淋巴細胞非常活躍，可以產生一種抗癌化合物。
川本浩博士表示：“我們成功培育出具有特定抗原的T細胞，方式是培育誘導性多功能幹細胞，而後讓它們變成功能性T細胞。下一步工作是研究這些T細胞到底是具有選擇性地殺死癌細胞還是連同其他細胞一起殺死。如果選擇性殺死癌細胞，這些T細胞便可直接注入患者體內，用於對抗癌症。在不太遙遠的將來，我們便可為癌症患者實施這種療法。”研究發現刊登在《幹細胞》雜誌上。
