T šūnām ir izšķiroša nozīme imūnsistēmas darbībā. Tās ekspresē receptorus ar potenciālu atpazīt dažādus patogēnu, audzēju un vides antigēnus (vielas, kas izraisa organisma imūnreakciju), kā arī uztur imunoloģisko atmiņu un paštoleranci.

T šūnu attīstība notiek pakāpeniski aizkrūtes dziedzerī, rezultātā rodas CD4+ un CD8+ T šūnu apakškopas. CD8+ šūnas iznīcina inficētas un ļaundabīgas šūnas, kamēr CD4+ šūnas vada imūnās atbildes, lai aizsargātu pret specifiskiem patogēniem.

Anormāla T-šūnu imunitāte var veicināt autoimūno slimību patoģenēzi.

T šūnu jeb T limfocītu nosaukums cēlies no vārda “tīmuss” (jeb aizkrūtes dziedzeris), kur notiek šo šūnu nobriešana.

T šūnas apdzīvo gandrīz visus ķermeņa orgānus un audus, tostarp primāros un sekundāros limfoīdos audus, gļotādas, barjeras vietas, taukus, pat smadzenes un centrālo nervu sistēmu. Lielākā daļa T šūnu cilvēka organismā atrodas limfoīdajos audos (kaulu smadzenēs, liesā, mandelēs un limfmezglos), ievērojams daudzums ir arī gļotādās (plaušās un zarnās), ādā un asinīs.

Klasiski T šūnas tiek iedalītas divās klasēs: citotoksiskajos T limfocītos (cytotoxic T lymphocytes, CTL) un T palīgšūnās (helper T cells, Th).

1. CTL iznīcina inficētas un ļaundabīgas šūnas un veido specifisko imūno atbildi. CTL var tieši izraisīt mērķa šūnu nāvi, izdalot perforīnu. Tas rada poras mērķa šūnās, ļaujot piegādāt granzīmus, lai izraisītu apoptozi. CTL ir raksturīga CD8 ko-receptora ekspresija, tāpēc tos sauc arī par CD8 pozitīvajām (CD8+) T šūnām.
2. Th šūnas aktivizē CTL, makrofāgus un B šūnas, lai stimulētu imūno atbildi. Th šūnām ir raksturīga CD4 ko-receptora ekspresija. Izdala vairākus T palīgšūnas apakštipus: Th1, Th2, Th17 un citus.

Tradicionāli tiek izdalītas divas T šūnu imūnās atbildes – Th1 un Th2. Pirmā veida T šūnu reakcija (Th1) ir atbildīga par makrofāgu aktivizēšanu, bet otrā (Th2) – par antivielu ražošanas stimulēšanu. Citokīni, ko izdala Th1 šūnas, parasti ir saistīti ar citotoksisku funkciju: audzēja nekrozes faktors (tumour necrosis factor, TNF) α, interferons (interferon, IFN) γ, interleikīni (interleukins, IL) 2 un 12. Kopumā šie citokīni uzlabo M1 makrofāgu, CTL un naturālo killeru jeb NK šūnu citotoksiskās īpašības. Th1 citokīnu reakcijas ir raksturīgas mikrobu infekcijām. Th2 šūnu reakcija biežāk tiek saistīta ar astmu, alerģiskām reakcijām un helmintu infekcijām. Pie Th2 raksturīgajiem citokīniem var minēt IL-4, IL-5, IL-10 un IL-13.

Svarīgi, ka Th1 un Th2 šūnas ražo antagonistiskus citokīnus: tas ir, Th1 vai Th2 šūnām ir tendence izdalīt citokīnus, kas pastiprina sava fenotipa T palīgšūnu populācijas diferenciāciju un aktivāciju un kavē pretējā fenotipa darbību.

       3. Īpaši izdala regulatorās T šūnas (Tregs), kas modulē imūnreakciju, saglabājot homeostāzi un novēršot autoimūnās slimības. Treg šūnas ir specializēta CD4+ T šūnu apakškopa imūnās tolerances uzturēšanai. Treg šūnām ir raksturīga augsta pretiekaisuma citokīnu IL-10, transformējošā augšanas faktora (transforming growth factor, TGF) β un IL-35 ekspresija, kā arī transkripcijas faktora Foxp3 (forkhead box P3) ekspresija.

T šūnu priekšteči veidojas no hematopoētiskajām cilmes šūnām kaulu smadzenēs. No kaulu smadzenēm priekšteči migrē uz tīmusu, kur notiek to nobriešana. Tīmusā šīs šūnas sauc par timocītiem. Timocīti tiek atlasīti pozitīvajā un negatīvajā selekcijā. Pozitīvajā selekcijā tiek atlasītas šūnas, kuras atpazīst MHC-peptīda (major histocompatibility complex, MHC) kompleksu un tādējādi var nodrošināt specifisku imūno atbildi. Pozitīvi atlasītajiem timocītiem pārbauda reaktivitāti pret paša organisma molekulām – autoantigēniem. Negatīvajā selekcijā tiek atlasītas šūnas, kas netiek aktivētas no autoantigēniem. T šūnu attīstība ir stingri regulēta, lai nodrošinātu atbildes reakciju uz plašu svešu antigēnu klāstu, vienlaikus ierobežojot pašreaktivitāti.

Pēc aizkrūtes dziedzera attīstības T šūnas migrē uz perifēriju, kur pastāv kā naivās šūnas, līdz sastopas ar antigēnu. Cilvēka organismā ir aptuveni 2·10¹¹ naivo T šūnu, kas ekspresē aptuveni 10¹⁰ dažādus T šūnas receptorus (T cell receptor, TCR), kas spēj atpazīt dažādus antigēnus. Katra T šūna ekspresē vienu TCR veidu un var ātri pavairoties, saņemot aktivizējošu signālu. Svarīgi uzsvērt, ka T šūnām ir nepieciešama antigēnprezentējošo šūnu (antigen presenting cells, APC) darbība, lai atpazītu konkrētu antigēnu.

Imūnās atbildes reakcijas sākas, kad naivās T šūnas saskaras ar antigēniem un kostimulatoriem ligandiem (co-stimulatory ligands), ko prezentē APC. Rezultātā notiek IL-2 izdalīšana, proliferācija un diferenciācija efektoršūnās. Efektoršūnas migrē uz dažādām vietām, lai veicinātu patogēnu iznīcināšanu. Neliela T šūnu populācija attīstās par atmiņas T šūnām, kas uzrāda ātras efektorfunkcijas, atkārtoti saskaroties ar antigēniem, un nodrošina saimniekam ilgstošu aizsardzību.

Agrīnā vecumā lielākā daļa T šūnu ir naivās T šūnas un Treg šūnas. Šajā posmā tiek atklāts vislielākais jaunu antigēnu skaits, tādēļ naivajām T šūnām ir galvenā aizsargājošā nozīme, bet Treg šūnām ir svarīga nozīme tolerances attīstīšanā pret nekaitīgiem un visuresošiem antigēniem. Atmiņas T šūnas uzkrājas bērnībā, to līmenis pieaug un saglabājas gadu desmitiem. Pieaugušā vecumā tiek konstatēts mazāk jaunu antigēnu, tolerances noteikšana ir mazāk svarīga. T šūnu loma mainās homeostāzes un imūnregulācijas uzturēšanai atkārtotu un hroniski sastopamu antigēnu kontekstā. Šajā periodā svarīga ir arī audzēju uzraudzība. Vēlākos dzīves posmos ir labi dokumentētas imūnsistēmas izmaiņas, tostarp pieaug iekaisuma līmenis un notiek T šūnu funkcionalitātes samazināšanās, kas veicina imūnsistēmas disregulāciju un ar to saistītās patoloģijas.

T šūnas tiek plaši pētītas daudzu slimību kontekstā:

1. Infekciozās slimības. Cilvēka imūndeficīta vīruss (human immunodeficiency virus, HIV) inficē T šūnas un izraisa iegūtā imūndeficīta sindromu (acquired immunodeficiency syndrome, AIDS).
2. Imūndeficīts. T šūnām ir izšķiroša nozīme imūnsistēmas darbībā; to nepietiekamība ir viens no imūndeficīta iemesliem. Pilnīga T šūnu funkcijas nepietiekamība var būt ģenētisko defektu izraisīta, piemēram, smags kombinētais imūndeficīts (severe combined immunodeficiency, SCID), Omena sindroms un skrimšļa-matu hipoplāzija.
3. Autoimūnās slimības. Autoreaktīvo T šūnu loma ir raksturota dažādos autoimūnos traucējumos, piemēram, sistēmiskajā sarkanajā vilkēdē, reimatoīdajā artrītā, multiplajā sklerozē un citos gadījumos.
4. Ļaundabīgie audzēji. T šūnām ir svarīga loma audzēja mikrovidē. Audzēja mikrovidē Th1 un CTL ir saistīti ar imūnstimulējošo pretvēža imūno atbildi, kamēr Th2 un Treg ir saistīti ar imūnsupresīvo, vēža attīstību veicinošo imūno atbildi. Turklāt T šūnas tiek izmantotas vēža imūnterapijā.

• Autologā šūnu terapija. T šūnas tiek izdalītas no pacienta asinīm vai audiem, lielā skaitā audzētas laboratorijā un ievadītas pacientam, lai palīdzētu imūnsistēmai cīnīties ar vēzi. Šūnas var būt modificētas laboratorijā, lai tās varētu efektīvāk mērķēt uz pacienta vēža šūnām. Kā piemēru var minēt himērisko antigēnu receptoru (chimeric antigen receptor, CAR) T šūnu terapiju. CAR T šūnas kā savus receptorus ekspresē speciālas antivielas, kas mērķētas pret vēža antigēniem. Lai gan CAR-T terapija ir guvusi milzīgus panākumus pret hematoloģiskajiem ļaundabīgajiem audzējiem, tā ir mazāk efektīva pret cietajiem audzējiem. Turklāt daži vēža veidi var mutēt, lai izvairītos no CAR T šūnu atpazīšanas, bet pašas CAR T šūnas var izraisīt toksicitāti. 

Nesenie pētījumi ir pierādījuši CAR-T efektivitāti arī citu slimību ārstēšanā, piemēram, sirds fibrozes un autoimūnu ādas slimību gadījumā.

• Kontrolpunktu inhibitori. Vēža šūnas mēdz nomākt imūno atbildi ar T šūnu darbību inhibējošiem receptoriem, piemēram, ar programmētās šūnu nāves ligandu 1 (programmed death-ligand 1, PD-L1). Bloķējot šos receptorus (piemēram, ar antivielām pret PD-L1), ir iespējams aktivizēt imūnšūnas. Kontrolpunktu inhibitori ir efektīvi pret daudziem ļaundabīgajiem audzējiem, tomēr imūnsistēmas atkārtota aktivizēšana var izraisīt blakusparādības.