粘膜免疫系统-民大研究生-1-20131113

黏膜免疫系统吕昌龙中国医科大学内蒙古民族大学●完整黏膜上皮组织（EC）的屏障作用是构成黏膜局部固有免疫的重要因素上皮组织由皮肤和胃肠道、呼吸道、泌尿生殖道等的内表面的粘膜上皮组成（400m2）。物理性的屏障：上皮纤毛的运动肠蠕动分泌粘液（如粘蛋白）杀伤或抑制微生物物质：溶菌酶；胃酸；上消化道消化酶；下消化道隐窝素（criptidine）或α-防御素（α-defensin）；大肠杆菌产生的大肠菌素(colicin)；肺内的β-防御素；促进吞噬的表面活性蛋白A和D；正常微生物群等。图10-1黏膜表面存在的各种抗微生物分子黏膜EC分泌细胞因子参与炎症反应和调节免疫应答促肠道炎症：IL-1-α,IL-1-β,IL-15,TNF-α和IL-6调节黏膜局部T细胞增殖与活化：干细胞因子（SCF）,IL-5,IL-7,和IL-15调节B细胞Ig合成：TGF-β,IL-5,IL-6和IL-10肠道EC表达:IL-2,IL-4,IL-7,IL-9和IL-15受体的共同链和特异链;表达TNF和IFN-γ的受体;多聚Igs受体（PIgR）。参与EC同MALT相关的细胞间相互作用的网络。黏膜上皮细胞表达模式识别受体识别微生物黏膜EC表达模式识别受体（PRR）：Toll样受体（TLR）。不同类型的TLRs,识别微生物的成分。如：TLR2识别革兰氏阳性菌的肽聚糖、TLR3识别病毒双链RNA、TLR4识别革兰阴性菌脂多糖、TLR5识别细菌鞭毛素TLR9识别微生物CpGDNA基序等。病原相关分子模式（pathogen-associatedmolecularpatterns，PAMP）。病原微生物具有多种与TLRs结合的配体M细胞的特点：肠腔面有微折叠，与吸收性肠上皮细胞（称为肠细胞，enterocytes）表面的微绒毛不同。缺乏厚的表面多糖被（glycocalyx），不能分泌粘液。具有转吞作用（transcytosis）：从肠腔摄取分子和颗粒，以囊泡形式转运到细胞基底面，释放到细胞外空间。不具有APC的作用。●黏膜相关淋巴组织的组成和定位有其特殊性GALT（gut-associatedlymphoidtisses，肠道相关淋巴组织）：位于肠道内的黏膜相关淋巴组织，包括扁桃体、增殖腺、阑尾、小肠的派氏集合淋巴结(Peyer’spatches)和大肠及直肠的孤立的淋巴滤泡。BALT（bronchial-associatedlymphoidtissues，支气管相关淋巴组织）：位于呼吸道的黏膜相关淋巴组织。Waldeyer氏环：扁桃体和增殖腺形成一个环，位于食道与气道的入口处。派氏集合淋巴结：是小肠诱导免疫应答的重要部位。富含B细胞，常含有生发中心，类似二级淋巴滤泡。50%－70%是B细胞，10－30％是T细胞。派氏集合淋巴结上面被特化的小肠上皮，即滤泡相关上皮（FAE）覆盖，含有M细胞。●黏膜免疫系统含有不同的淋巴细胞库主要三类：表达CD4或CD8的TCRαβT细胞。TCRγδT细胞CD8ααTCRαβ表型的T细胞。肠上皮层（epitheliallayer）：粘膜上皮细胞间淋巴细胞（interepitheliallymphocyte,IEL）：多数（80%）为T淋巴细胞，CD8+T细胞。CD8αα同质双体的TCRαβT细胞（该群细胞的发育不依赖于阳性选择）TCRγδ的T细胞：小鼠，约占50％黏膜IEL；人类，约占10％的黏膜IEL。肠固有层（LP）：混合细胞群，包括T细胞，其中多数为CD4+T细胞，活化的T细胞表型；活化的B细胞和浆细胞；以及巨噬细胞、树突状细胞、嗜酸性粒细胞和肥大细胞。黏膜相关不变T细胞（mucosal-associatedinvariantTcells，MAIT细胞）：受MHC关联1(MHC-related1，MR1)分子限制的T细胞亚群。表达不变TCRα链，TCRVα7.2-Jα33（人类）和TCRVα19-Jα33（小鼠）。识别由MR1提呈的配体，不识别MHCI类和II类分子提呈的配体。粘膜免疫系统有二部分组成：上皮层和固有层固有层免疫细胞上皮层免疫细胞DC突起穿过上皮层捕获肠腔内抗原●黏膜相关淋巴细胞主要在黏膜淋巴系统内再循环小肠集合淋巴结内的淋巴细胞经淋巴液流入肠系膜淋巴结）胸导管血液肠道黏膜小血管肠固有层和黏膜上皮层GALT。MALT淋巴细胞特定再循环与选择性分布由粘附分子介导：举例：MAdCAM-1（黏膜定居素，黏膜血管内皮细胞及黏膜毛细血管后静脉）－－L选择素（CD62L，淋巴细胞）抗原T细胞借助其表达的CCR7和L选择素从血液到达PPPP内的T细胞与M细胞转运的抗原相遇，并通过DC介导活化活化的T细胞输出经肠系膜淋巴结进入胸导管，再经血液循环返回到肠表达4:7和CCR9的活化T细胞定居于小肠固有层和肠上皮层肠定居效应性T细胞结合血管内皮细胞表达的MAdCAM-1肠上皮细胞表达肠定居T细胞特异性的趋化因子GlyCAM-1●上皮间淋巴细胞表现有限数量的TCR多样性上皮淋巴细胞表达的TCR的多样性不像淋巴结和脾等外周免疫器官内的T淋巴细胞那样庞大。TCRγδ呈有限表达，仅少数的V、D和J基因片段在成熟的γδT细胞可以表达。如：小鼠胚胎发育早期：Vγ5晚期：Vγ6出生后：Vγ1、2、4和7。Germ-lineorganizationofthemouseTCR-,-,-,and-chaingenesegmentsTCRMultigenefamiliesinhumans●黏膜淋巴细胞的发育胸腺外周T淋巴细胞的主要发生部位。IEL无胸腺的裸鼠肠粘膜内存在。发育部位：肠粘膜的微小肠道隐窝斑（cryptopatches,CP,～1650个/肠），其内充满了淋巴样细胞（～1000个/CP）。特征：多数细胞表达淋巴样造血干细胞的表型：c-kit,IL-7R及Thy1分子发育成IEL的原始细胞经射线照射的SCID小鼠模型中重建αβ-IEL和γδ-IELCP影响细胞表达αEβ7整合素、CD3ε基因转录和TCR基因重排发育过程：骨髓来源的IEL前体细胞CPc-kithighTCR-CP细胞TCR-IELTCR+IEL。●黏膜局部的DC具有独特性分布MALT中存在不同种类的DC，其中研究多的是PP中的DC：CD11b+DC和CD11b-CD8-DNDCCD8+DCB220+浆细胞性DCs（pDCs）共同作用调节MALT介导免疫应答和免疫抑制。●黏膜局部存在与机体其它部位不同的肥大细胞依据肥大细胞分布、所含的颗粒成分及活化方式的不同可分为二个亚群：黏膜肥大细胞分布：啮齿动物主要分布于胃肠道黏膜人类主要分布于肠道黏膜和肺泡。特点：颗粒内富含硫酸软骨素(chondroitinsulfate),几乎不含组胺。存在依赖于T细胞，Th细胞产生的IL-3促进黏膜肥大细胞的发育。功能：可能参与T细胞-和IgE-依赖性的呼吸道和其它部位黏膜组织相关的速发型超敏反应。结缔组织肥大细胞分布：啮齿动物主要分布于肺和体腔浆膜内人类主要分布于皮肤和肠道黏膜下层特点：颗粒内富含肝素，组胺。无T细胞依赖性。功能：结缔组织肥大细胞介导皮肤的速发型超敏反应。●分泌型IgA是同粘膜免疫系统相关联的抗体同种型IgA类抗体有二种亚类*IgA1：单体。血清、约占总IgA的90％；鼻涕、泪液、唾液和乳汁等分泌物中，约占总IgA的70％－95％。*IgA2：二聚体，SIgA。肠道黏膜分泌物中，约占60％。由肠道和呼吸道上皮下的淋巴滤泡内浆细胞合成。一位70Kg正常成人每日分泌2g。StructureofsecretoryIgAFormationofsecretoryIgAIgA在粘膜免疫系统产生量多的原因：（1）TGF-β产生量多；IL-5产生Th细胞数量多。（2）产生IgA的B细胞在黏膜组织内定居可能有其特殊性。（3）分泌型IgA不易被水解。黏膜免疫系统生物学功能特性经口抗原免疫应答特殊性：★产生高水平分泌型IgA类抗体；★经口免疫易诱导T细胞免疫耐受。MALT可分为免疫应答诱导部位和效应部位MALT可相对地分为免疫应答诱导部位和效应部位，二者通过黏膜网络相联系。黏膜移行系统（mucosalmigrationsystem，MMS），曾被称为共同黏膜免疫系统（common-mucosalimmunesystem，CMIS）。此网络系统是指MALT内的初始T和B细胞同APC相互作用受到抗原刺激后，从黏膜诱导部位经淋巴液进入血液循环，再返回定居到黏膜效应部位，特别是肠道、呼吸道和生殖道的LP区域，在此，分化为效应性细胞，发挥其黏膜局部的保护性功能。表10-1MALT免疫应答的诱导和效应组织部位诱导/效应部位组织诱导GALT派氏集合淋巴结淋巴滤泡肠系膜淋巴结阑尾NALT扁桃体增殖腺效应固有层上皮内淋巴细胞GALT发生适应性免疫应答，通过三种细胞摄取肠腔内抗原物质：1、通过M细胞摄取和转运抗原（如细菌等），由APC（DC和M）处理提呈。2、通过EC摄取、处理和提呈抗原。3、DC穿过EC之间的连接部位将其突起伸入肠腔摄取抗原，离开上皮移行到LP或MLA。图10-4肠道内抗原的转运机制●TCRγδ和CD8ααTCRαβT细胞发挥生物学作用不具有MHC限制性TCRγδT细胞含Vδ1：识别CD1c（活化的单核细胞和树突状细胞增加表达）提呈的脂类和糖脂类抗原；分泌IFN-γ，促TCRαβT细胞的Th1型应答。表达NKG2D受体：同MIC-A和MIC-B（表达于受损的和应激反应的肠道上皮细胞）结合，杀伤受损细胞。CD8ααTCRαβT细胞：识别非多态性MHCIB分子，不于MHC-肽结合。NK1.1+T细胞（表达NKG2D）：识别CD1d分子提呈的糖脂抗原，分泌IL-4，诱导Th2型应答。TCRαβT细胞：识别CD1b提呈脂类和分枝菌酸抗原。●暴露于粘膜免疫系统的大多数抗原诱导免疫耐受性经口耐受（oraltolerance）：对食物抗原不产生适应性免疫应答，无高亲合性SIgA类抗体产生。举例：经口饲抗原卵白蛋白给动物无免疫应答产生，在注射卵白蛋白，也不引发免疫应答。经口耐受实验肠道黏膜免疫系统对食物抗原的耐受机制：与在胸腺和骨髓内建立的自身耐受机制不同。（1）黏膜局部APC提呈食物抗原肽给T细胞，诱导抗原特异性的T细胞调亡；（2）无炎症反应产生，缺少协同刺激信号，诱导了T细胞无能性；（3）诱导了调节性T细胞的产生，抑制对再次抗原刺激的特异性应答。Treg亚群分泌IL-10和TGF-β等细胞因子，抑制Th1细胞的应答发生，同时局部抗体的产生水平也降低。两条提呈途径特定诱导对食物抗原的耐受：由肠道局部的抗原提呈细胞（如派氏集合淋巴结内树突状细胞）提呈，在缺少炎性刺激的情况下，有助于诱导耐受性。由肠细胞提呈，肠细胞表达MHCI和MHCII类分子，可提呈抗原给肠上皮内淋巴细胞，但缺少共刺激分子，诱导T细胞的无能性。●粘膜免疫系统可对肠道内的正常菌群产生免疫应答正常状况下，正常菌群含有约400种以上的共栖菌，其中大部分存在于肠道内，对机体具有保护作用。在一定的条件下，某些正常菌群的细菌也会引起疾病。应用无菌（germ-free）动物做的研究发现，此种动物的所有二级淋巴器官体积均缩小，全部同种型抗体水平产生均下降，说明正常机体对肠道内正常菌群的的免疫应答的存在。ApplicationofMusosaVaccineforthePreventionofInfectiousDiseases小结要点1.完整黏膜上皮组织构成体内外环境之间的一种物理性屏障，是黏膜局部固有免疫的重要因素。黏膜上皮组织能分泌一系列的抗微生物肽，如防御素、隐窝素和溶菌酶等抗微生物物质，栖息大肠杆菌能产生大肠菌素杀伤病原菌。黏膜上皮细胞分泌炎症性（如IL-1-α,IL-1-β,IL-15,TNF-α,andIL-6）和调节性（如TGF-β和IL-10）细胞因子，参与炎症反应和调节免疫应答。2．黏膜上皮细胞具有转吞作用，可转吞黏膜表面的可溶性分子和颗粒成分，是一种特殊的生理性屏障功能。