免疫学原理：9-粘膜免疫系统

粘膜免疫系统MucosalImmuneSystem1粘膜免疫系统（Mucosalimmunesystem，MIS）指广泛分布于呼吸道、胃肠道、泌尿生殖道粘膜下及一些外分泌腺体（哈德氏腺、胰腺、乳腺、泪道、唾液腺分泌管等）处的淋巴组织，是粘膜接触并摄取抗原和最初免疫应答产生的部位，也是执行局部特异性免疫功能的主要场所。又称为黏膜相关淋巴组织（mucosa-associatedlymphoidtissue,MALT）。①鼻相关淋巴组织（NALT）②肠相关淋巴组织（GALT）③支气管相关淋巴组织（BALT）④泌尿生殖道粘膜相关淋巴组织（UALT）2人体黏膜免疫系统的组成窦肺气管呼吸道结膜口腔食道胃小肠胃肠道泪腺唾液腺肾脏膀胱子宫乳腺阴道泌尿生殖道（GALT）（NALT）（BALT）（UALT）3包括粘膜层，上皮细胞，淋巴组织和内分泌腺体一、粘膜免疫系统与免疫应答二、粘膜免疫系统中的固有免疫应答三、粘膜免疫系统中的适应性免疫应答四、粘膜免疫系统中的免疫耐受和免疫调节五、粘膜免疫与疾病粘膜免疫系统4粘膜免疫系统的结构特点抵御微生物入侵的第一道屏障组成之一。粘膜上皮：由单层表皮组成。固有层（laminapropria），包含血管、淋巴管和粘膜相关淋巴组织；分布有各种免疫细胞，包括淋巴细胞、树突状细胞、巨噬细胞、肥大细胞和浆细胞。粘膜组织的固有层还分散着非包囊化但呈现器官化的次级淋巴组织。肠系膜淋巴结，属于针对入侵病原体启动和放大适应性免疫应答的场所。5图9-2小肠黏膜免疫系统的各种细胞成分和器官化的淋巴组织肠腔固有层肠系膜粘膜上皮DCM细胞小肠上皮细胞

上皮内淋巴细胞

(IEL)绒毛共生菌粘液浆细胞隐窝杯状细胞IgA巨噬细胞肠腺嗜酸细胞B细胞T细胞抗菌肽DC输出淋巴管肥大细胞分立的淋巴滤泡派氏集合淋巴结滤泡T细胞肠系膜淋巴结6第一，粘膜覆盖面大。据计算，小肠和大肠粘膜（包括粘膜绒毛）总面积超过200平方米，相当于一个网球场。第二，肠腔中充满各种微生物，它们随食物的摄取而进入，多数可作为共生菌在粘膜表面持续存在。粘膜免疫系统的应答特点7Mechanismsofactionoftheonthegastrointestinalbarrier.Commensalbacteriasupportthedigestionoffibresandothernutrients,therebycontributingtoenergyandsubstratesupply.Theyregulateepithelialfunctionssuchasmucusproductioningobletcells,defensinreleasefromPanethcellsandtightjunctionproteinsynthesisinnormalepithelialcells.Theypreventcolonisationofpathogensinthegutandregulatethemucosalimmunesystem,forexample,byinducingandmaintaininggut-associatedlymphoidtissueandbystimulatingmucosalimmunoglobulinAproduction.Fordetailsandreferences,seetext'Underlyingmechanisms'.肠道共生菌的作用分解食物，提供能量，防止病原菌的定居等8进入胃肠道的食物蛋白以及留存共生菌，不可避免地带有许多外来的抗原成份，一旦这些成分诱发免疫应答，同样可以致病。共生菌-“双刃剑”9食物中谷朊蛋白（gluten）在易感者体内可诱发乳糜泻10肠道菌丛可引起节段性回肠炎（Crohn’sdisease）11一、粘膜免疫系统与免疫应答二、粘膜免疫系统中的固有免疫应答三、粘膜免疫系统中的适应性免疫应答四、粘膜免疫系统中的免疫耐受和免疫调节五、粘膜免疫与疾病粘膜免疫系统12肠道粘膜细胞类型杯状细胞参与粘液分泌肠腺嗜酸细胞产生和分泌抗菌肽启动免疫应答形成粘膜免疫系统最外层的物理性防御屏障参与粘液分泌13上皮内淋巴细胞TLMHCIIMHCITLMIC-MIC-HLA-ECD1d/MR1

A/-BA/-B

-GalCelCD8

CD4CD8

CD8

NKG2DCD94/TCR

TCR

TCR

TCR

TCRNKG2ATCR

TCR

TCR

TCR

NKNKTMAITCD8

CD4TCD8TCD8

TGF-

IFN-

,IL-4Pf,Gz,FasLIL-6,KGFTNF-

,Pf,Gz,IFN-

,IL-4?TNF-

IFN-FasL

调节Th1/Th2毒性炎症,修复，炎症毒性Th1/Th2？功能毒性抗炎功能？BCRB受体上皮细胞配体粘膜淋巴细胞分泌因子功能TL:非经典MHCI类分子胸腺白血病抗原；MIC:MHCI类链相关分子；CD1d/a-GalCel:分化抗原CD1d分子提呈的

半乳糖神经酰胺；MR1:MHC相关I类分子；MAIT:MR1限制性粘膜相关恒定链T细胞;Pf:穿孔素；Gz:颗粒酶。KGF:角朊细胞生长因子。肠道粘膜淋巴细胞14肠道上皮细胞的免疫屏障功能

物理和化学屏障肠道上皮细胞分泌的粘液防止微生物接近上皮细胞高度糖基化的黏蛋白（Mucin）肠道上皮细胞产生的防御素和细胞因子具有抗菌活性

防御素，抗菌肽（HD5和HD6），促炎细胞因子肠道上皮细胞表达的TLR和NLR显示双重免疫功能分布不同固有层中的DC和巨噬细胞具有炎症反应抑制作用和免疫调节作用

TGF-b和IL-10同时分泌肠道粘膜相关的固有免疫应答15Muc的高度糖基化16MUC2的抗菌保护作用PlosPathogens17小肠上皮细胞及固有层中DC上PRR的表达和功能可降低针对肠腔共生微生物的炎症反应。上端：能识别细菌鞭毛的PRR仅作为NLR表达于胞质中和作为TLR表达于小肠上皮细胞基底膜一侧，因而PRR对共生微生物的炎症反应只有当微生物进入或穿越上皮细胞后才能产生。右下端：识别LPS的TLR4在小肠上皮细胞及固有层DC上的表达皆下调。而且固有层DC中TLR信号并不诱导炎症基因的表达，因为其中能下调TLR信号转导的胞内调节蛋白可优势表达。TLRTLR4DCNLR

细菌PAMP小肠上皮层固有层小肠黏膜中固有免疫应答的调控机制：不同部位表达不同PRR18具有抑制和调节作用位于黏膜上皮细胞之间。正常小肠每100个肠上皮细胞内即有10-15个淋巴细胞。此群淋巴细胞也是体内数量最大的淋巴细胞群体。约90%IEL是T细胞,其中80%T细胞为CD8+。与固有层淋巴细胞相同,IEL呈活化表型,其胞浆颗粒内富含穿孔素和颗粒酶。大多数IEL的TCR多样性较少,提示其在局部仅针对少数几种抗原。小肠IEL表达CCR9和aEb7整合素,后者的配体是黏膜上皮细胞膜表面E选择素，二者间相互作用可能介导IEL在黏膜组织定居。b型CD8IET可通过下列机制参与对粘膜组织损伤的修复：刺激抗菌肽的释放，参与清除炎症源；释放角化细胞生长因子（KGF）等，促进上皮屏障功能；通过释放TGF-β等细胞因子直接抑制炎症及免疫反应。γδIEL也可分泌角脘细胞生长因子，帮助上皮细胞生长和加速炎症反应中受损组织的修复。γδIEL还借助分泌TGF-和IL-10参与抗炎，参与维持粘膜区域的自身稳定。但大量产生IL-15和高表达MIC分子将导致γδIEL对上皮细胞的异常激活，破坏上皮层，从而引起乳糜泻。上皮内淋巴细胞(intraepitheliallymphocyte,IEL)19病毒食物抗原（谷朊肽）TCRMHCI类分子MIC-A/-BNKG2DLTCD8

CD8FasFasLGz(颗粒酶)Pf(穿孔素)

图9-5a型和b型粘膜上皮细胞间淋巴细胞（IEL）的主要功能A.a型IEL。左：病毒感染粘膜上皮细胞；中：受感染细胞通过MHCI类分子向CD8IEL展示病毒抗原肽，激活IEL；右：激活的IEL行使典型的CTL功能，通过分泌Pf和Gz，以及通过Fas/FasL途径杀伤病毒感染的上皮细胞；B.b型IEL。左：发生应急改变（感染、损伤、接触毒性肽）的上皮细胞表达非经典MHC分子MIC-A、MIC-B和胸腺白血病抗原(LT)；中：IEL表达NKG2D和CD8分子，分别与MIC-A/-B以及LT结合，IEL被激活；右：激活的IEL杀伤受到应急损伤的上皮细胞，机制同上。上皮细胞CD8IELABa型IELb型IEL一、粘膜免疫一同与免疫应答二、粘膜免疫系统中的固有免疫应答三、粘膜免疫系统中的适应性免疫应答四、粘膜免疫系统中的免疫耐受和免疫调节五、粘膜免疫与疾病粘膜免疫系统20由二聚体IgA抗体介导的体液免疫为其主要形式Th17细胞在肠道细胞免疫应答中十分活跃肠道持续的免疫抑制机制胃肠道适应性免疫的特点粘膜免疫的双重功能：杀伤与耐受并存21胃肠道二级淋巴组织22肠道黏膜免疫相关的细胞和抗体分子23派氏集合淋巴结与M细胞

2425M细胞通过内吞或吞噬作用摄取肠腔中的抗原分子和颗粒物质，然后将这些物质以囊泡的形式作胞吞转运（transcytosis），将内吞物转送至基底一侧，交给位于派氏集合淋巴结圆丘状隆起部位中的DC。派氏集合淋巴结富含树突状细胞、T细胞和B细胞，适应性免疫应答的场所26肠系膜淋巴结主要功能收集小肠和大肠引流淋巴液中携带的各种抗原物质和免疫细胞，启动效应淋巴细胞和调节性淋巴细胞的分化，启动B细胞分化成产生二聚体IgA的浆细胞。27AB效应性CD11b+CX3CR1+DC将伪足经由上皮细胞间伸展之肠腔，直接从该处获取抗原后，在固有层或迁移至肠系膜淋巴结激活效应T细胞Th1和Th17亚群，介导炎症反应。调节性CD103+CX3CR1-DC借助FcRn依赖性胞吞转运，获取经IgG调理后穿越上皮细胞的抗原，在固有层或淋巴结中通过抗原提呈激活CD4T细胞，进而借助分泌的TGF-

和视黄酸（RA），诱导调节性T细胞的分化。IL-6TGF-

IFN-

IL-17CD11b+CX3CR1+DCTh1/Th17RACD103+CX3CR1-DCFoxp3+TregCD4TTGF-

肠道粘膜固有层树突状细胞捕获抗原的两种主要方式28肠道黏膜的适应性免疫应答29CCR9CCL25

4

7DCCCR9

4

7TSLPRCT肠系膜淋巴结微静脉MadCAM-1E-钙粘素

E

7固有层肠系膜M细胞固有层上皮细胞TT上皮细胞肠系膜淋巴结和派氏集合淋巴结中的DC，在胸腺基质淋巴生成素(TSLP)和其它因子的作用下表达视黄醇脱氢酶

(RALDH)，后者将维生素A转化成视黄酸(RC)，在RC的作用下，已被抗原活化的效应T细胞（及B细胞）被激发，诱导性表达趋化因子受体CCR9和整合素

4

7，并进入血循环。由于分布在粘膜固有层中的后毛细血管微静脉的内皮细胞表达MadCAM-1(

4

7配体)，使CCR9+

4

7+T细胞停留于该处并穿越微静脉到达固有层,并变更其表型为CCR9+

E

7+T。而固有层上皮细胞表达CCL25(CCR9配体)和E-钙粘素（

E

7配体），使效应性淋巴细胞选择性地归巢和停留于粘膜固有层。小肠淋巴细胞的激活和归巢30抗体应答是粘膜免疫效应的主要过程，即产生分泌型免疫球蛋白A（sIgA）。据研究，人体每天分泌sIgA的量约为30～60mg/kg，超过其它免疫球蛋白的量。IgA在浆细胞产生后，由J-链(含胱氨酸较多的酸性蛋白)连接成双聚体分泌出来。当IgA通过粘膜或浆膜上皮细胞向外分泌时，与上皮细胞产生的分泌片段连接成完整的sIgA，释放到分泌液中，与上皮细胞紧密连接在一起，分布在粘膜或浆膜表面发挥免疫作用。由于外分泌液中sIgA含量多，又不容易被蛋白酶破坏，故成为抗感染、抗过敏的一道主要屏障。肠道粘膜免疫中的抗体应答31派氏集合淋巴结圆丘状隆起部位的DC获取由M细胞提交的肠腔抗原并迁移至滤泡区近旁后，将抗原提呈给初始CD4T细胞并使之激活和分化成Th。Th与借助其BCR识别了抗原的B细胞发生相互作用，通过T-B间CD40L-CD40的结合，B细胞分化成产生IgA的浆细胞。该过程受DC产生的一氧化氮及TGF-

的促进。由此产生的浆细胞经由血循环再归槽至固有层，所分泌的高亲和力IgA抗体，经过上皮细胞胞吞转换进入肠腔，与当初致敏的肠腔抗原结合。CD40LCD40DC初始T激活的ThNOB浆母细胞TGF-

经过血流派氏集合淋巴结淋巴滤泡固有层肠腔基底膜上皮细胞肠腔抗原IgAIgA分泌IgA浆细胞DCB7CD28M细胞肠道中T细胞依赖的IgA抗体类别转换机制32（1）阻抑粘附sIgA可阻止病原微生物粘附于粘膜上皮细胞表面，其作用可能是：①sIgA使病原微生物发生凝集，丧失活动能力而不能粘附于粘膜上皮细胞；②sIgA与微生物结合后，阻断了微生物表面的特异结合点，因而丧失结合能力;；③sIgA与病原微生物抗原结合成复合物，从而刺激消化道、呼吸道等粘膜的杯状细胞分泌大量粘液，“冲洗”粘膜上皮，妨碍微生物粘附。（2）免疫排除作用

sIgA对由食物摄入或空气吸入的某些抗原物质具有封闭作用，使这些抗原游离于分泌物，便于排除，或使抗原物质局限于粘膜表面，不致进入机体，从而避免某些过敏反应的发生(如食物过敏反应)。（3）溶解细菌

不论血清型IgA或sIgA均无直接杀菌作用，但可与溶菌酶、补体共同作用，引起细菌溶解。（4）中和病毒存在于粘膜局部的特异性sIgA不需要补体的参与，即能中和消化道、呼吸道等部位的病毒，使其不能吸附于易感细胞上。（5）介导ADCC作用小肠淋巴细胞表达IgA的FcR，它们属于由IgA介导ADCC作用的淋巴细胞，但这种效应也可能导致上皮细胞损伤。IgA的功能33肠道粘膜免疫中的T细胞免疫应答34

图9-9对肠道蠕虫感染的保护性应答和病理性应答大部分肠道蠕虫即可启动CD4T细胞介导的保护性应答也可诱导病理性应答。其中Th2相关应答有利于清除寄生虫，属保护性应答；当DC接触抗原时产生IL-12，则产生Th1型应答。通常两种应答并存，若Th2介导的保护性应答不能处于优势地位，Th1型应答将使感染持续，并造成小肠的慢性病理性损伤。置换被寄生的上皮细胞，用粘液阻止寄生虫粘附，促其脱落。肥大细胞产生TNF,组胺等介质，募集炎症细胞,重塑粘膜。产生能固定补体的抗体IgG2a。活化的巨噬细胞以其产物引起组织损伤，诱导组织重塑。IgE武装肥大细胞，介导ADCC。嗜碱粒细胞通过主要碱性蛋白

(MBP)杀伤寄生虫。激活巨噬细胞招募和激活嗜酸粒细胞驱动

B

淋巴细胞产生IgE招募肥大细胞，抗蠕虫驱动B淋巴细胞产生IgG2aIL-13IL-5IL-4IL-9IL-3IFN-

诱导上皮细胞修复,分泌粘液.................................................................Th-2Th-1DC

初始CD4T保护效应宿主损伤35一、粘膜免疫一同与免疫应答二、粘膜免疫系统中的固有免疫应答三、粘膜免疫系统中的适应性免疫应答四、粘膜免疫系统中的免疫耐受和免疫调节五、粘膜免疫与疾病粘膜免疫系统3637粘膜免疫系统中的免疫耐受38图9-10粘膜耐受的诱导A.健康小鼠饲以卵清蛋白，7天后，用同一抗原加佐剂作皮下免疫，14天后测定小鼠针对卵清蛋白的血清抗体和T细胞应答水平。B.同一品系的对照小鼠，喂饲无关蛋白，而7天后注射的卵清蛋白属首次免疫，诱导出的典型保护性免疫针对卵清蛋白。C.B组小鼠以无关蛋白喂饲后若注射同一无关蛋白，同样可诱导针对该无关蛋白的粘膜耐受。特异应答

＋＋＋－7d7d14d14dAB特异应答粘膜耐受保护性免疫

－7d14dC特异应答

粘膜免疫3940一、粘膜免疫一同与免疫应答二、粘膜免疫系统中的固有免疫应答三、粘膜免疫系统中的适应性免疫应答四、粘膜免疫系统中的免疫耐受和免疫调节五、粘膜免疫与疾病：IBD粘膜免疫系统41炎症性肠病各种原因引起的肠道炎症性疾病（广义）通常所说的炎症性肠病是溃疡性结肠炎（ulcerativecolitisUC）克罗恩病(Crohn’sdiaeaseCD)42溃疡性结肠炎

(Ulcerativecolitis)

一、病因与发病机理(一)免疫异常

抗原透过肠粘膜屏障激发一系列特异性免疫反应导致组织破坏与炎症反应。抗原：对正常人无害的肠道共生菌群、食物等。43一、病因与发病机理

肠粘膜屏障：粘膜糖蛋白改变使功能削弱。

特异性免疫反应：效应细胞（中性粒细胞、巨噬细胞、肥大细胞、T与B淋巴细胞、NK细胞）释出的抗体、细胞因子（白介素、干扰素、TNF、TGF等）及炎症介质（白三烯、血栓素、组胺、前列腺素等）44病因与发病机理(二)氧自由基损伤

肠腔内压

交感神经活动

肠血流量

供氧还原内源性缩血管物质活性

缺血后再灌流

不完全

氧自由基形成

肠粘膜损伤

花生四烯酸产物

(白三烯B4)

趋化中性粒细胞

氧自由基

肠粘膜损伤

45(三)遗传素质:

5%-15%患者血缘家族患本病

(四)感染因素:

大肠杆菌某些菌株是否有关,有待证实

(五)精神影响

46Crohn’sDisease

一、病因

(一)感染：

1、结核杆菌、病毒、衣原体感染不能证实。

2、副结核分支杆菌值得重视。

(Mycobacteriumparatuberculosis)47(二)免疫反应：

1、肉芽肿性炎症一迟发型变态反应常见。

2、循环淋巴细胞对自体或同种结肠上皮细胞有细胞毒性作用。

3、血清中有抗结肠上皮抗体或循环免疫复合物。

4、刺激TH细胞增殖。

5、肠外损伤----自身免疫性疾病。48(三)遗传：

1/3患者有阳性家族史

15%患者的血缘家庭患者有本病49炎症性肠病发病机制之免疫因素50免疫因素

——免疫系统功能障碍

现在普遍认为IBD源于对天然菌群及其他肠道抗原不恰当的粘膜免疫反应。7个方面2个方面起始阶段发生的事件Final

common

orsecondaryevents51起始阶段发生的免疫事件1.IBD患者上皮屏障存在漏洞

SoderholmJD,OlaisonG,PetersonKH,etal.发现CD、UC患者不管是有炎症的还是没炎症的肠道上皮，其抵抗力下降而渗透性增加。另一些报道称CARD15基因3020位碱基C插入性突变的IBD患者，其一级健康亲属也存在渗透性缺陷。已提出渗透性增加的机制，如T细胞介导的紧密连接组成蛋白的裂解、肠神经元功能障碍。522.IBD患者存在上皮先天性免疫紊乱

IBD患者肠上皮表达的TLRs与正常人不同，正常人肠上皮表达TLR3、TLR5而TLR2、TLR4几乎检测不到。（1）CD活动时TLR3显著下调，相反，TLR4在CD、UC时都显著上调。（2）由于在基底侧表达，TLR5通常处于抑制状态，但在IBD损伤的粘膜中鞭毛蛋白能结合TLR5而加重炎症。已有报道称IBD患者肠上皮细胞NOD2上调NOD2在NF-κB激活后可通过反馈链进一步放大自己，引起慢性炎症。533.IBD患者专职的APC抗原识别和处理功能紊乱

FranchimontD,VermeireS,ElHH,etal.报道称:动物实验及体外实验显示树突状细胞（DCs）错误地识别共生菌而诱导Th1、Th17免疫反应，这可能是PRRs功能障碍或过度表达引起的。

HartAL,Al-HassiHO,RigbyRJ,etal.发现髓样DCs的TLR4表达增加，另一项动物实验发现活化的DCs寿命延长，从而维持炎症反应。54

研究发现IBD活动时在有炎症的粘膜中成熟、活化的DCs数量增加。最近又发现IBD患者循环中非成熟、耐受的DCs减少，这与炎症程度高度相关。IBD患者的DCs表达肠道自身标记而且对细菌抗原如脂多糖产生错误反应，这种缺乏调节能力的DCs可能导致特异的记忆