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粘膜免疫的研究进展

2022-07-29
来源:求医网
粘膜免疫研究始于本世纪初,1963年Chodirker和Tomas关于人体粘膜粘液中免疫球蛋白类型的研究,开辟了粘膜免疫研究的新时期。随后,生化、遗传、细胞及分子生物学领域不断取得的进展,极大地丰富了粘膜免疫的研究。现将有关的研究作一综述。

1粘膜免疫系统和共同粘膜免疫系统

1.1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。沾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Peyer's 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。

1.2共同粘膜免疫系统(Common mucosal immune system)致敏的淋巴细胞经体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[1~3]。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。

2粘膜免疫诱导部位和效应部位

2.1IgA诱导部位抗原的摄入和递细胞

2.1.1M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。值得注意的是,M细胞还是一些病原体的入侵门户,例如呼吸道肠道病毒、大肠肝菌(R-DEC1株)、鼠伤寒沙门氏菌、脊髓灰质炎病毒[4,5]。M细胞将抗原传递给包绕M细胞的淋巴细胞和巨噬细胞,有意义的是,M细胞具吸收选择性,某些特征的抗原可以降低或加强粘附吸收和转运,依据是M细胞表面存在与粘附和转运有关的特殊受体,结构类似ULEX-1的一种M细胞的糖蛋白,可能发挥其受体功能[6~8]

在M细胞能否在其表面表达Ⅱ类主要组织相容性复合物(Major histocompatibillity complex,MHC)这一问题上存在争议[9]。MHCⅡ类分子是T细胞和抗原呈递细胞(Antigen presenting cell,APC)相互作用的关键因素,如果MHCⅡ类分子存在,M细胞将和已知的APC如树突状细胞、巨嗜细胞一样,具有激发免疫反应的功能。在M细胞集合里发现了CD4+T细胞,支持M细胞的这一功能。到目前的研究有力加强了这一观点:通过抗原连接并穿行M细胞形成免疫剌激反应[4],这个过程包括CD4+T辅助细胞激活、抗原特异性IgA形成B细胞的诱导,后者可经循环回流到其它粘膜表面。

2.1.2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MHCⅡ类分子形成复合物,呈递给特殊的T细胞,激活免疫反应[10]。树突状细胞可能是目前已知的最强的APC。Spalding和Cebra等[11]的研究表明,树突状细胞在T细胞激活过程和后来的B细胞IgA转型和分化中起关键性的作用。最近KelsallR和Strober将鼠PP中树突状细胞划分为两类:一类存在于上皮细胞下区,另一类为成熟形式,在滤泡中T细胞区;前者的位置似乎有利于抗原捕捉。尽管认为类似于其它淋巴组织滤泡树突状细胞,肠道树突状细胞获得和呈递抗原的精细机制仍有待于阐明[12]

2.1.3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。一些实验室的新研究显示,在体外、有些在体内,预先消化的肽和细菌、病毒经吞饮作用进入肠上皮细胞,然后转移到膜基底层[13,14]。有的研究小组证明,肠上皮细胞能够在其表面表达MCHⅡ类分子9人为HLA-DR鼠为I-A和I-E[15,16]。甚至,有的研究者发现肠上皮细胞确实具有APC功能,处理、传递抗原给T细胞[17]。肠上皮细胞能够产生细胞因子IL-6、IL-8和GM-CSF[18~20]。在存在可溶性蛋白抗原的下,与T细胞共培养的激发T细胞增殖和产生细胞因子[15~17]。与APC激活CD4+辅助性T细胞不一样,肠上皮细胞直接或通过分泌可溶性因子激活CD8+抑制性T细胞。由此看来,上皮细胞在降低炎性反应中是非常有用的。肠上皮细胞和固和层淋巴细胞,还是和上皮内淋巴细胞相互作用,目前正在研究。

2.2IgA效应部位 SIgA的形成及其作用特点抗原被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细胞进行型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[21~23]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。

与血清中IgA不同的是,由固有层浆细胞产生的IgA是二聚体,且由J链连接。它与分泌片(Secretory component,SC,一种上皮细胞基底膜上的转膜蛋白)连接形成复合物,穿过肠上皮细胞进入腹腔,此时的二聚体复合物IgA-J-SC即SIgA。

外分泌物中SIgA多呈二聚体和四聚体形式,有四个和八个抗原结合位点,因而较单聚体有着较大的亲和能力。多聚体IgA较单聚体IgA能更有效地中和病毒。它的多价也使多聚体较单聚体更好地粘附细菌。除病毒外SIgA还能中和生物活性抗原如细菌毒素和酶[25]。由于SIgA固有的抵抗蛋白酶特性因具有分泌片而加强,所以它 能在富含蛋白酶的环境中,保证其完整的生物学功能正常发挥作用,较在粘膜中发现的其它型Ig具有功能优势[1,24]

与血清中IgG不同的是,SIgA不激活炎症反应和细胞毒反应,而是与肠腔中形形色色的抗原连接,干扰它们的摄入和随后对粘膜的损伤[25]。有研究表明[26],SIgA也能与进入固有层的抗原结合,通过SC内饮复合物并把它们排入肠腔,也有体外实验研究(如病毒的中和作用)[27]发现,免疫复合物也能在细胞内形成,以帮助清除胞内的抗原。有意义的是,由于缺乏形成炎症的功能,许多抗原不能激起激烈免疫反应而变得无害。

3细胞和细胞因子调节

3.1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4~6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。Kiyono等的研究证明PP来源的CD4Th细胞亚类与SIgA+B细胞作用并使之成为IgA形成细胞,这些细胞特征之一是表达Fc α受体,但其精确的调节机制仍然不清[28]

目前公认,根据公泌的淋巴因子不同,将鼠辅助T细胞分为两类[29,30]:Th1和Th2。在外源抗原的刺激下,Th1产生IL-2、γ干扰素(IFN-γ)和肿瘤坏死因子β(TNF-β),Th2产生IL-4,5,6,10。这两类细胞表达典型的Th细胞表现型如CD3+、CD4+、CD5+和CD8-,尽管作用有很大不同,它们均帮助B细胞对外来抗原产生反应。用IFN-γ(Th1细胞)和IL-5(Th2细胞)特异性ELISPOT[31]方法,能够检测出诱导部位和效应部位的Th1细胞和Th2细胞。粘膜相关组织与脾比较,含有较多的IL-5分泌Th2细胞和IFN-γ分泌Th1细胞[32]。所有肠道相关组织中,主要的IgA效应部位固有层含有最多的IL-5分泌Th2细胞和较低的IFN-γ分泌Th1细胞,IgA诱导部位PP含有较少的IL-5分泌Th2细胞和较低的IFN-γ分泌Th1细胞,IgA诱导部位PP含有较少的IL-5分泌Th2细胞和较少的IFN-γ分泌Th1细胞[32]。IgA诱导部位PP内Th1和Th2数量几乎相等,而IgA效应部位固有层Th2细胞则多于Th1细胞,并且IgA 效应部位固有层Th1细胞较诱导部位PP内Th1细胞多。研究表明,诱导部位和效应部位均存在Th1细胞和Th2细胞,Th2细胞在粘膜相关组织高效表达,可能与IgA反应发生在这些部位有关[32]。有意义的是上皮内淋巴细胞也有IFN-γ和IL-5分泌细胞[32],这意味着上皮内淋巴细胞包含两种T细胞。既然上皮内淋巴细胞碎片主要由CD8+T细胞组成(80%)[31],并含