肠道粘膜免疫应答机制综述

肠黏膜免疫反应机制摘要：人体肠道内粘膜是人体内部环境和外部环境之间直接交流的主要接口。肠粘膜不仅是营养吸收、水分和矿物质交换的主要场所，也是许多病原体开始感染或感染的主要位置。肠粘膜免疫是身体免疫系统的重要组成部分，近年来发现病原体、肠道植物、免疫疫苗和免疫载体在免疫调节机制中起着非常重要的作用。肠粘膜免疫系统是由肠相关淋巴组织构成的复杂网络，具有完善的免疫反应机制和严格的免疫调节机制。可以说肠粘膜免疫系统是身体对肠道病原体感染的主要防线，也是宿主和外部环境之间粘膜稳态的建立和维护起着重要作用。本文简要回顾了肠粘膜免疫反应机制的研究进展，介绍了这些影响因素在肠粘膜免疫中的作用。关键词：肠黏膜免疫细胞反应机制肠粘膜免疫病原体肠内植物免疫疫苗免疫载体研究进展第一章粘膜免疫系统简介粘膜免疫系统由与呼吸系统、胃肠、泌尿生殖系统及涎腺、哺乳期乳腺等特定外分泌腺相关的淋巴组织构成，由于解剖位置分布部位的特殊性，粘膜免疫系统是身体系统免疫的重要组成部分，具有相对独立性。淋巴细胞来自骨髓或胸腺，在中枢淋巴器官tish分化，成熟后以淋巴循环固定在周围淋巴器官，执行免疫监测功能。近几年来37长期毛巾的淋巴细胞没有在淋巴器官完全移动，有自己的淋巴细胞，统称为组织相关淋巴细胞。胃肠粘膜不仅是消化和吸收营养成分的场所，而且是重要的免疫器官，它与呼吸道的淋巴组织一起，具有构成免疫系统第一道防线的重要免疫功能。第二章粘膜免疫系统构成了肠粘膜免疫系统，这也称为肠相关淋巴组织，直接参与和调节肠粘膜免疫系统也是身体免疫系统的重要组成部分。肠粘膜免疫系统包括肠上皮细胞(IEC)、肠上皮细胞间淋巴细胞(IEL)、粘膜固有层淋巴细胞(LPL)、肠黏膜下集合淋巴结(PP)、t细胞、b细胞、巨噬细胞、树突细胞(DC)2.1章上皮细胞(IEC)肠上皮细胞之间紧密连接，刷状边缘表面分布着致密碱性磷酸酶，用sIgA、杯状上皮细胞分泌的粘液形成身体和外部世界的一层，防止大部分外来病原源流侵入。肠上皮细胞可以HLA分子和CD1发挥抗原呈递功能，有效地将sIgA从粘膜固有层输送到肠腔，参与sIgA的分泌33。研究结果还表明，肠上皮细胞还会产生很多参与粘膜免疫调节的IL-4、IL-10等细胞因子。2.2章黏膜下集合淋巴结(PP)分布在肠系膜边缘的侧壁粘膜或粘膜上，由多个淋巴滤泡组成高度器官化的粘膜相关淋巴组织(O-MALT)，具有固定b细胞和t细胞依赖区的典型次级淋巴器官结构。卵泡表面有与卵泡相关的上皮(FAE)层，FAE由该部位特有的抗原转运细胞微皱纹细胞(microfold cell，m细胞)、肠上皮细胞、淋巴细胞等组成。PP结中b细胞主要分布在淋巴滤泡中，淋巴滤泡受抗原刺激，形成生发中心，包含大量增殖的淋巴细胞，大部分IgM，IgD细胞位于卵泡之间。T细胞主要表达CD4和CD8 T细胞，TCR的T细胞超过95%，TCR的一小部分PP凝胶中50% 60% TCR t细胞是CD4(辅助)T细胞，其他是CD8(细胞毒性/抑制)T细胞。抗原呈递细胞(APC)主要是树突细胞(DC)、巨噬细胞(m )和b细胞。卵泡肝部位有高内皮静脉(HEV)，这是淋巴细胞进入PP结的通道。PP结出淋巴管，但淋巴管不能输送，这种结构特征在淋巴组织中是独特的35。因为PP结含有多种必需的免疫活性细胞，一般认为PP结是粘膜免疫反应的主要诱导部位。研究结果表明，在肠粘膜免疫反应中，单独淋巴滤泡的作用仍有争议，人和鼠标小肠的单独淋巴滤泡类似于PP结，还有生发中心和滤泡覆盖的滤泡相关上皮，其功能可以视为粘膜免疫反应诱导部位36。肠系膜淋巴结也是粘膜免疫诱导部位，产生IgA抗体，有助于肠粘膜吞噬作用37。2.3章上皮细胞间淋巴细胞(IEL)肠上皮细胞间淋巴细胞主要是CD8 T细胞。大部分小鼠的IEL是TCR CD8，20% 40%，IEL表达TCR，TCR的表达取决于长江抗原刺激水平，成年大鼠TCR的表达可达75%。大部分IEL是TCRCD8 T细胞，TCRT细胞只是人类IEL的一小部分(5% 30%) 36。IEL在进行自然杀伤活动，直接识别未用MHC以外的方式加工的抗原，生成溶解细胞活动，杀死并消除感染病毒或受损的上皮细胞，对病毒感染起到免疫监视作用2.4粘膜固有层淋巴细胞(LPL)粘膜固有层淋巴细胞主要由b淋巴细胞和t淋巴细胞组成。肠易激血浆细胞分别来源于肠PP结，隔离淋巴结的B2细胞，腹膜的B1细胞6。根据细胞来源、表面标记、抗体生成和自我分裂的特征，b细胞可分为B1细胞和B2细胞两个子集合，B1细胞分布在胸部和腹腔内，表达CD5和MAC-1分子，IgMhi /IgDlo、B220lo和fclet R(-)B2细胞来源于PP结和隔离淋巴滤泡，不表达CD5和MAC-1分子，属于IgMlo /IgDhi和B220int to hi，继续由成年小鼠骨髓干细胞生成。肠粘膜固有层T细胞主要是CD4 T细胞(60% 70%)，其中大多数表达TCR，CD8 T细胞约占30% 40%，是溶解的细胞效果细胞35。另外，10%的巨噬细胞，5%的粒细胞，1% 3%的粘膜肥大细胞也是粘膜固有层的主要细胞类型。3、肠粘膜免疫和微生物3.1、肠粘膜和病原体肠粘膜表面有很多微生物。通常外部环境中的相当多的病原体进入胃肠道后，被粘膜天然免疫成分形成的屏障在体外阻止。非特异性免疫成分包括原液、溶菌酶、乳铁蛋白、三叶蛋白、防御素、分泌磁性细胞色素抑制剂、胃酸和胃肠蠕动，通过体外清除肠梗阻的致病物质。急性感染期galti中t淋巴细胞大对快速损失的第一次说服力可以在研究报告2中找到，西弗感染了恒河猴的GALT 6动物模型。大约6年后，HI v_l感染者粘膜中t淋巴细胞选择物急剧丢失的研究3，4。由于肠内有大量微小的物质和食物携带的抗原，因此肠粘膜中的大部分淋巴细胞都是一度激活的效果细胞和记忆细胞。其中免疫记忆细胞或激活的t细胞主要存在于加油膜中。Matta Li等指出，“大部分t细胞的丢失是由很多记忆细胞感染直接产生的”，Fas和Fas配体的高水平表达可能是导致晚期感染的记忆，如t细胞死亡的原因。总之，肠粘膜有很多易感细胞和大量病毒复制，直接病毒细胞致病效果和一些潜在的其他机制，在感染初期，t细胞数量急剧减少。3.2、肠粘膜和肠道菌群人类和动物的肠子里栖息着多达500多种5的约1014种细菌，但这种不引起正常或致病现象的微生物的生态构成了肠道正常菌。肠道菌群相互共生或维持拮抗关系，以宿主摄取的食物及消化道分泌的各种成分为营养，持续增殖，排泄，与宿主的健康、疾病有很密切的关系6。在正常状态下，肠道菌群的组成和种类比较稳定。肠道菌群与肠黏膜一起形成防止细菌、病毒、食物抗原入侵的保护屏障，还能刺激肠道免疫器官发挥更强的免疫功能。益生菌是肠道正常植物中的主导植物群，与肠粘膜紧密结合，构成肠的生物屏障，可以通过占位效应、营养竞争和分泌的各种代谢产物、细菌素等抑制条件的致病菌的过度生长和外来病原体的入侵，维持肠道微生物的平衡7。1989年，在野兽等地喂了双歧杆菌发酵乳，结果表明大鼠肠黏膜下淋巴结增生8。1999年正月制等实验表明，短的双歧杆菌促进小肠黏膜下淋巴结细胞增殖增殖的细胞与b细胞和附着细胞，短双歧杆菌与附着细胞一起培养，以上等液为添加剂，促进b细胞增殖9。生菌剂对肠上皮内淋巴细胞有激活作用，研究结果显示，IEL在小肠和结肠有吸收功能的上皮细胞之间主要是T细胞和NK细胞，T细胞中y，6 T细胞最多，75%以上是CD8 T细胞，上皮内T细胞的主要功能是细胞杀伤作用l0。2005年，Scharek等研究了益生菌通过吃母猪和仔猪的饲料对免疫系统的影响，发现益生菌提高了肠上皮细胞的功能和活性，对CD8 T细胞数量的增加有一定的影响。这些都表明益生菌加强了免疫系统的免疫功能114、肠粘膜免疫调节机制肠粘膜表面的抗原引起肠内粘膜反应，肠粘膜的淋巴结将捕获的抗原转移到巨噬细胞，加工抗原，转移到辅助t细胞，激活B淋巴细胞，加强B淋巴细胞分化，产生大量分泌IgA(SIgA)，在此过程中，细胞因子(如IL-10，TGF-D，IL-4)和PP的树突状细胞在此过程中，IgA二聚体和分泌成分相结合，形成能抵抗蛋白酶水解的sIgA，slgA是粘膜免疫反应中的主要效果因子，slgA与病原微生物、毒素和抗原物质相结合，能在不激活强烈炎症反应和细胞毒性的情况下阻止病原体的入侵和抗原物质的渗透12，14肠粘膜免疫反应主要依赖于粘膜表面和肠腔分泌的免疫球蛋白(以siga为主)和以肠黏膜中淋巴细胞为主体的免疫活性细胞，同时完成肠局部免疫功能15-17，其主要功能是：阻断对细菌粘膜的吸附，防止细菌排出。中华病毒的作用；中和毒素的作用；对异物和空气吸人的特定抗原物质起封闭作用，防止这些抗原从粘膜表面游离并进入身体，从而避免全身免疫反应。激活补体的C-3旁路途径，参与补体和溶菌酶的上升抗菌。防止身体对肠内共生的正常植物的免疫反应。因此，肠粘膜免疫屏障的损伤可能与肠内细菌、内毒素移位，以及导致全身过度、失控、自我毁灭的炎症反应密切相关。近年来，关于分泌成分(SC)在粘膜防御和稳态平衡中的作用的新发现，为该前体形态(pIgR)的奉献提供了合理的解释。pIgR除了某些运输免疫球蛋白通过上皮细胞外，还具有独特的生化特性。例如，高糖基化，与IgA稳定结合，在保持pIgA的性质和固定在粘膜特定部位的作用等。上述特点使pIgR和sc能够单独并出色地行使其功能。SIgA在人终末期回肠和小鼠小肠中的m细胞特异性结合21。根据上述发现，这种类型的抗体有尚未发现的特定功能，分子机制的复杂性需要进一步研究。深入讨论pIgR的功能和分子机制，对粘膜免疫的研究和相关疫苗及药物开发有极大的影响。5、肠粘膜免疫疫苗肠粘膜免疫大部分以DNA疫苗为主。腾l.h .等研究表明，以杀菌的沙门氏菌为辅助的DNA疫苗，可以在口服免疫后诱导更好的免疫反应22。Amorij J.P .使用流感疫苗作为辅助消化道免疫鼠标，提高细胞辅助t细胞的免疫反应23。另一项研究表明。消化道粘膜免疫对其他佐剂的免疫效果有很大影响。以益生菌基因组DNA作为消化道免疫佐剂，削弱鸡对禽流感病毒H5N1亚型失活苗体液免疫反应水平，推测可能与CpG-n，CpG高度甲基化或抗原的分离免疫有关24。胡青海等以IL 1 2、IL 1 18、IFN 1 cDNA、CpG DNA为辅助，对H5亚型禽流感DNA疫苗的消化道和鼻联合免疫进行了杀菌，结果显示CpG辅助组攻击病毒保护指数最高25。不同的免疫途径结合了。可以诱导更好的粘膜免疫反应，之前的研究也证明了这一点。6、肠粘膜免疫载体脂质体作为疫苗载体有免疫佐剂的效果。rocher等26研究结果表明，用脂质体包裹编码HIV-2 ENV gpl40基因的DNA疫苗，对小鼠免疫3次，并引起高水平系统IgG和粘膜IgA抗体反应。细菌核心包括李斯特菌、伤寒、雪茄、乳酸杆菌等弱毒细菌，通过HIV Gag疫苗载体、经直肠、静脉、口腔等对小鼠免疫，在脾和肠相关淋巴组织中诱导HIV Gag特异性CD8 T细胞28。疫苗以沙门氏菌为载体，表达SIV Gag蛋白和沙门氏菌分泌sopE蛋白融合体，通过嵌入239个SIV Gag的重组痘苗病毒(MVA Gag)皮内注射加强免疫，并能诱导SIV特异性CTL反应。29阳离子聚合物载体(如聚乙烯亚胺PEI)与其他形式的基因载体相比，具有不免疫、不引起身体免疫反应的优点。遗传物质的释放可以由聚合物基质的分解率决定。经证明，PEI是有效、毒性小、适用于许多免疫途径的基因转移载体，在基因治疗和生物学研究领域具有广泛的应用前景。30-32参考文献l royce ra，Sena，Cates W，et al sexual transmission of HIVjj n Engl j med，1997，336: 107