杀伤T细胞对靶细胞的杀伤作用是抗原特异性的，只杀伤相应靶细胞而对其它细胞无损伤作用。杀伤T细胞必需与靶细胞直接触才有杀伤作用。当靶细胞被溶解时，TC细胞本身不受损伤并与之解离，因此一个杀伤T细胞可连续杀伤多个靶细胞，其杀伤机制可能是其分泌的多种细胞毒素所致。

（一）穿孔素蛋白（perferin）

杀伤T细胞活化后可诱发脱颗粒作用，排出其胞浆颗粒内已合成的一种蛋白质——穿孔素。这种蛋白在颗粒内是单体，当与胞外高浓度Ca2+接触后即发生聚合。这种聚合多发生在靶细胞膜的脂质层，并形成离子透过通道，因之大量离子和水分可进入细胞造成细胞溶解。这种细胞溶解作用类似于补体的膜攻击复合物的作用，并且穿孔蛋白的结构也与C9有同源性。此外，颗粒中的其它成分如丝氨酸酯酶和蛋白聚糖也有损伤细胞的作用。

（二）细胞毒素

杀伤T细胞可泌一种蛋白质毒素，它与颗粒内的物质不同，而类似于淋巴毒素的物质。这种细胞毒素可活化靶细胞内的DNA降解酶，导致靶细胞核DNA的裂解，引起靶细胞的程序性死亡（Programmed cell death,PCD）。

由TC细胞分泌的细胞毒素引起的靶细胞死亡并不出现由于渗透压增高引起的细胞膨胀导致的细胞溶解。而穿孔蛋白杀伤靶细胞也不引起DNA裂解导致的细胞程序性死亡。这两种杀伤机制在TC的杀伤作用中可能是互补的（图12-6）。