粘膜免疫

粘膜免疫的研 究进展 龙岩市第二医院儿科 王加东,一 粘膜免疫系统和共同粘膜免疫系统,三 细胞和细胞因子调节,四 粘膜免疫与疫苗,二 粘膜免疫诱导部位和效应部位,2018/2/4,3,免疫器官,一、中枢免疫器官：是免疫细胞发生、分化、 成熟的埸所,骨髓,胸腺,二、外周免疫器官：是成熟T细胞和B细胞定居 、产生特异性免疫应答、构成淋巴细胞再 循环的埸所。,淋巴结,脾,粘膜相关的淋巴组织,三、淋巴细胞再循环,2018/2/4,4,（一）胸腺依赖性淋巴细胞（TC）,1、TC亚群及功能：,根据免疫效应功能分为,辅助性TC（TH）,细胞毒TC（CTL、TC）,调节性TC,CD4 + T细胞,CD8 + T细胞,根据是否表达CD4或CD8分子分为,2018/2/4,5,（一）胸腺依赖性淋巴细胞（TC）,1、TC亚群及功能：,（1）TH细胞亚群及功能,CD4 + T细胞,抗原剌激,分化,TH0细胞,TH1细胞,TH2细胞,TH3细胞,2018/2/4,6,（一）胸腺依赖性淋巴细胞（TC）,1、TC亚群及功能：,（1）TH细胞亚群及功能,TH1细胞,TH2细胞,TH3细胞,分泌细胞因子，增强吞噬细胞介导的抗胞内菌感染。也是迟发型超敏反应的效应细胞，故又称为迟发型超敏反应性TC（TDTH）。主要介导细胞免疫应答。,分泌的细胞因子可促进BC的增殖分化和抗体生成，即辅助BC介导体液免疫应答。,分泌转化生长因子 （TGF-）可抑制TH1细胞介导的免疫应答和炎症反应。,2018/2/4,7,（一）胸腺依赖性淋巴细胞（TC）,1、TC亚群及功能：,（2）CTL功能,CD8 + T细胞,分泌穿孔素、颗粒酶、颗粒溶解酶、淋巴毒素,通过Fas/FasL途径诱导靶细胞凋亡,靶细胞,靶细胞凋亡,2018/2/4,8,（一）胸腺依赖性淋巴细胞（TC）,2、T细胞表面分子：,（1）TC抗原受体（TCR）： 或异二聚体（2）CD4和CD8分子： TC辅助受体（3）协同剌激分子： CD28、CD40配体（4）CD2分子： （LFA-2、SRBC）（5）细胞因子受体（CKR）（6）丝裂素受体（MR）,2018/2/4,9,（一）胸腺依赖性淋巴细胞（TC）,2、T细胞表面分子：,（1）TC抗原受体（TCR）： 或异二聚体（2）CD4和CD8分子： TC辅助受体（3）协同剌激分子： CD28、CD40配体（4）CD2分子： （LFA-2、SRBC）（5）细胞因子受体（CKR）（6）丝裂原受体（MR）：PHAR,2018/2/4,10,（二）骨髓依赖性淋巴细胞（BC）,淋巴细胞前体,进入骨髓分化、 发育、成熟,B淋巴细胞,BC定居于外周免疫器官，占外周淋巴细胞的8%-15%。,2018/2/4,11,（二）骨髓依赖性淋巴细胞（BC）,B淋巴细胞,1、B细胞亚群及功能,B1（CD5 +）细胞,B2（CD5 -）细胞,出现早，未成熟BC。参与非特异性免疫。,出现晚，成熟BC。参与特异性免疫。,2018/2/4,12,（二）骨髓依赖性淋巴细胞（BC）,2、B细胞表面分子,（1）B细胞抗原受体（BCR）： Ig（CD79a）/Ig(CD79b) 异源二聚体。（2）协同剌激分子：CD40。（3）IgGFc受体(FcR)（4）补体受体（CR）（5）丝裂原受体（MR）：LPSR（6）细胞因子受体（CKR）,2018/2/4,13,（三）自然杀伤细胞（NK）,NK细胞主要分布于外周血和脾，淋巴结和其它组织也有少量存在。主要杀伤肿瘤细胞和病毒感染细胞，不受MHC分子限制。 还可分泌INF-、IL-2和NTF参与免疫调节。 因受某些细胞因子诱导杀伤活性增强时则称细胞因子激活的杀伤细胞（LAK）,2018/2/4,14,三、抗原提呈细胞：,抗原提呈细胞（APC）：是指能摄取、加工、处理抗原，并将抗原信息提呈给抗原特异性淋巴细胞的一类免疫细胞。,单核-巨噬细胞,树突状细胞,B淋巴细胞,四、其他免疫相关细胞：中性粒细胞、嗜酸性粒细胞 、嗜碱性粒细胞、肥大细胞、红细胞等。,2018/2/4,15,细胞因子,细胞因子（CK）：是由机体多种细胞分泌的、通过结合细胞表面相应受体而发挥生物学作用的小分子蛋白质或小分子多肽。,一、细胞因子的共同特性：多源性、多效性、高效性、速效性、自分泌与旁分泌性、瞬时性细胞因子作用的特点：多效性、重叠性、拮抗与协同效应。,二、主要的细胞因子及作用：（一）白细胞介素（IL） （二）干扰素（IFN）（三）肿瘤坏死因子（TNF） （四）集落剌激因子（CSF）（五）生长因子（GF） （六）趋化性细胞因子,三、细胞因子的生物学作用： 1、抗感染和肿瘤； 2、调节特异性免疫反应； 3、促进血管生成及剌激造血；4、参与炎症反应。,一 粘膜免疫系统和共同粘膜免疫系统,粘膜免疫系统（Mucus immune system）粘膜免疫系统属周围淋巴系统的一部分，它包括粘膜相关淋巴组织（Mucosa associated lymphoid tissues,MALT），如呼吸道相关淋巴组织（Bronchus associated lymphoid tissues,BALT）、肠道相关淋巴组织（Gut associated lymphoid tissues,GALT）等以及细胞、分子成分如淋巴细胞、各种白细胞和抗体、细胞因子和补体。,所谓粘膜相关淋巴组织，即沿着呼吸道、胃肠道、泌尿生殖道粘膜上皮，并存在于上皮下的淋巴组织。粘膜免疫系统按功能不同可分为两个部位：IgA诱导部位和粘膜效应部位，前者主要以GALT中的Peyers patches(PP）研究最多，BALT中也存在着相似的结构，在上呼吸道具有类似功能，后者主要包括固有层和上皮内淋巴细胞。,肠集合淋巴结（PP 结）是分布于肠系膜缘对侧肠壁黏膜或黏膜下，由多个淋巴滤泡聚集成高度器官化的黏膜相关淋巴组织（O-MALT），具有典型的二级淋巴器官结构，有确定的B 细胞和T 细胞依赖区。PP 结是黏膜免疫反应的主要诱导部位,PP 结含有大量的免疫细胞，其中B 细胞主要分布在淋巴滤泡，淋巴滤泡受抗原刺激形成生发中心，内含大量增殖淋巴母细胞，多数为IgA+ 细胞，少数IgM+ 、IgD+ 细胞位于滤泡间区。T 细胞主要位于滤泡间区，包括CD4 + 和CD8 + T 细胞，95%以上的T 细胞表达TCR，而一小部分表达TCR，在PP 结中50% 60%TCR T 细胞是CD4 +（辅助）T 细胞，剩下的是CD8 +（细胞毒/抑制）T 细胞。抗原递呈细胞（APC）主要是树突状细胞（DC）、巨噬细胞（M）和B细胞,一 粘膜免疫系统和共同粘膜免疫系统,共同粘膜免疫系统(Common mucosal immune system):致敏的淋巴细胞经体液循环可以回流到多个效应部位，发挥针对同一抗原的免疫反应，而与起始的诱导部位无关，例如在人体细菌性抗原从肠道吸收后可在乳腺产生特异性抗细菌性IgA，在支气管致敏的细胞可游走至肠粘膜固有层，鼻咽部暴露于某抗原可以同时在直肠、呼吸道、阴道产生IgA和IgG，据此有人就把从IgA诱导部位（BALT或GALT）到粘膜效应部位（呼吸道、消化道、泌尿生殖的固有层和分泌腺体）这一系统统称为共同粘膜免疫系统。,共同粘膜免疫系统内特殊部位的细胞因子、诱导细胞、效应细胞调节免疫反应的机理，尚未完全搞清楚。,二 粘膜免疫诱导部位和效应部位,IgA效应部位 SIgA的形成及其作用特点：1. M细胞（Membrance cell or Micrfold cell）M细胞是覆盖在PP表面的一薄层细胞，有短的微绒毛，少量细胞浆泡和溶酶体，这有利于肠道抗原（蛋白质、颗粒物质、细菌、病毒和寄生虫）的摄取和转运，但并不引起抗原降解。,2. 树突状细胞（Dendritic cell）抗原经M细胞传递给PP的滤泡区后，在啮齿类动物模型中的研究证明，抗原由那里的树突状细胞获得，经处理后和MHC类分子形成复合物，呈递给特殊的T细胞，激活免疫反应。,3. 上皮细胞（Epithelial cell）肠上皮细胞作为屏障的功能已经为人熟知，最近有学者推测它具有口服耐受和免疫抑制介导的功能。当大量的食物、微生物和化学抗原拥入小肠时，必须降低免疫反应来避免过分的炎症反应。,二 粘膜免疫诱导部位和效应部位,IgA诱导部位抗原的摄入和呈递细胞： 抗原被M细胞摄取，经树突状细胞处理后，呈递给SIgA的前体细胞。PP内的T细胞被激活，促使未成熟的B细胞进行转换进而形成抗原特异性的IgA+B细胞。这些受刺激的淋巴细胞离开淋巴结，流经淋巴管和肠系膜淋巴结，进入体循环，最后回归肠固有层和其它粘膜效应部位。此时B细胞在T细胞，主要是CD4+T的作用下，进行最终的分化。对鼠和人的研究认为为，IL-2，5，6是最终分化为产生IgA的浆细胞的调节因子。,三、细胞和细胞因子调节,1 粘膜免疫中的细胞调节 将Con A激活的PP T细胞加入LPS刺激的脾和PP B细胞，结果发现IgA呈46倍升高，而IgM和IgG受到抑制，而Con A激活的脾T细胞则抑制IgA形成，这表明在PP内而不是脾内的T细胞能够促进调节IgA的产生。另外的研究证明，鼠PP内T细胞能诱导IgA型转换，这种作用限于SIgA+B细胞数量增多伴随SIgM+数量减少，却不能使它最终分化成浆细胞。,2 细胞因子的调节,细胞因子在粘膜免疫诱导和调节方面的作用是人们研究的热点，除了提供活化、生长和分化信号外，细胞因子还能因影响血管渗透性和电解质分泌激发炎症反应，也能对肠上皮细胞损伤进行修补，如TGF-在肠上皮细胞修复中起中心作用。根据分泌的淋巴因子不同将辅助T细胞分为Th1和Th2，Th1产生IL-2、干扰素和肿瘤坏死因子，在细胞免疫和迟发型变态反应中起主要作用；Th2产生IL-4，5，6，10，在B细胞的分化和抗体介导的反应中起要作用。,四.肠道微生态与粘膜免疫发育,人体胃肠道微生态概况肠道微生态系统是机体最庞大、最重要的微生态系统。健康成人的肠道栖息着1014个细菌, 是人体细胞总数的10 20倍, 有多达近500余种细菌, 其重量约1 kg, 每1克大便的细菌数量达到1012。大量肠道细菌主要位居于结肠和远端小肠, 胃、十二指肠、空肠及回肠上端细菌较少,肠道微生物群落可分为三大部分: ( 1)与宿主共生的生理性细菌, 为专性厌氧菌, 是肠道的优势菌群, 占到99% 99. 9% , 如双歧杆菌、类杆菌、优杆菌和消化球菌等是肠菌群的主要构成者; ( 2)与宿主共栖的条件致病菌, 以兼性需氧菌为主, 为肠道非优势菌群, 如肠球菌、肠杆菌, 在肠道微生态平衡时是无害的, 在特定的条件下具有侵袭性, 对人体有害; ( 3)病原菌, 大多为过路菌, 长期定植的机会少, 生态平衡时, 这些菌数量少, 不会致病,如果数量超出正常水平, 则可引起人体发病, 如变形杆菌、假单胞菌和韦氏梭菌等。,肠道众多的益生菌和共生菌在肠道黏膜形成具有十分重要作用的菌膜, 正常情况下, 肠道黏膜菌群的表层主要是大肠埃希菌和肠球菌, 它们附着在肠黏膜的表面称腔菌群, 可以游动, 属于兼性厌氧或需氧菌; 中层是类杆菌为主的兼性厌氧菌; 深层即紧贴黏膜上皮者为双歧杆菌和乳酸杆菌。,以双歧杆菌、乳酸杆菌为主的专性厌氧菌与肠黏膜上皮表面特异性受体相结合, 形成组分相当固定的菌膜结构和生物屏障, 构成肠道定植抗力, 可有效地抵御过路菌对机体的侵袭。双歧杆菌等益生菌对人体的生长发育、营养物质代谢、免疫赋活、预防疾病、维护肠壁吸收分泌功能、合成机体必需的一些维生素和微量元素、抵御致病菌侵入、分解代谢肠道中的有害物质、参与胆红质的肠肝循环、维护肝脏功能及保护机体健康等方面起到不可取代的作用。,儿童肠道微生态的特点,婴幼儿时期因为肠道免疫功能不健全, 而且肠道菌群也处于生理性演替过程中, 其肠道定植抗力等生理功能也处于相对不稳定时期, 年龄越小, 特别是婴幼儿肠道微生态平衡稳定性非常脆弱, 容易受到各种因素(如分娩方式、喂养方式、年龄、生活习惯、卫生环境、过敏、疾病和抗生素的应用等)的影响, 导致严重的肠道微生态紊乱,儿童肠道微生态的特点,在很早的初级阶段, 肠道菌群的建立、定植和成熟, 对先天免疫系统和获得免疫的启动有着极其重要的作用。肠道菌群通过/入侵0肠上皮细胞和M 细胞, 对GALTs的发育起着很重要的作用。GRONLUND等研究0 6个月的健康的新生儿时, 发现肠道内脆弱类杆菌和双歧杆菌定植的时间越早, 外周血中IgA 定向细胞的含量可以越早地被检测到; 随着肠内脆弱类杆菌和双歧杆菌数目的增加, 外周血中的IgA 定向细胞的数量也逐渐增加,儿童肠道微生态的特点,婴幼儿时期因为肠道免GALTs在未成熟的初期, 允许有2种显著对立作用: ( 1)适度、恰当的针对病毒和细菌病原体的炎症反应调控免疫防御机制的发育;( 2)促进对食物抗原产生免疫耐受的极其复杂的免疫机制。在婴儿期的肠道菌群不断的、进行的构建和演替过程中, GALTs对这些复杂的肠道菌群产生耐受的同时, 也有助于免疫系统诱导产生上述2 种功能,肠道黏膜免疫系统的防御机制是非常复杂的, 除肠道的内环境非常复杂外, 还需要依靠严格的调节机制来区分来自于肠道内环境中的危险信号和无害信号。在生物体的肠道黏膜免疫系统持续地受到包括病原体、食物蛋白和共生菌群在内的信号刺激, 对于无害信号刺激, GALT 或是保持一种低反应性的免疫监视状态, 或是调动免疫耐受机制; 而对于危险信号, GALTs则及时反应将其清除, 从而维持肠道内环境的稳定 。,小儿过敏性疾病的发生与小儿免疫形成初始化过程有关, 肠道菌群结构的变化对过敏性疾病的发生发展起重要作用。有研究显示过敏儿童肠道中需氧菌特别是大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌数量多而乳酸杆菌和双歧杆菌数量少。过敏性疾病的发生发展与肠道菌群失衡有关。众多研究表明, 肠道中双歧杆菌、类杆菌可抵抗过敏性疾病的发生。,肠菌群结构中梭状芽孢杆菌比例增加, 过敏性疾病的发生率增加。原因是: ( 1)梭状芽胞杆菌抑制Th1型免疫应答; ( 2)破坏口服免疫耐受; ( 3)梭状芽孢杆菌可引起肠道组织的炎症, 导致黏膜屏障的通透性增加, 促进过敏物质的穿透。婴儿期补充益生菌会对儿童期后的疾病, 如过敏性疾病、哮喘、糖尿病等自身免疫性疾病产生预防作用,五.粘膜免疫与疫苗,由于多数微生物感染发生在粘膜，机体在粘膜免疫组织诱导产生保护性SIgA反应和T细胞反应，通过非口服免