国外医学免疫学分册1999年第22卷第5期

军事医学科学院微生物流行病研究所

白雪源综述 车风翔审阅

摘要 粘膜免疫系统是机体免疫系统的重要部分，近年发现了多种参与粘膜免疫应答和粘膜淋巴细胞归巢的新细胞和分子。本文介绍了这些细胞和分子的特性以及在粘膜免疫中的作用。

关键词 粘膜免疫 淋巴细胞 归巢

一、粘膜免疫应答的细胞和分子机理

覆盖在胃肠道、呼吸道、泌尿生殖道及一些外分泌腺的粘膜面积超过400m²，是病原体进入人体的主要门户，而且人体粘膜免疫细胞占所有免疫细胞的80%，因此粘膜免疫在机体免疫力方面占有非常重要的地位。根据功能与分布，可将粘膜免疫系统分成粘膜相关淋巴组织（MALT）和弥散免疫细胞。粘膜相关淋巴组织主要指分布于胃肠道呼吸道的集合淋巴小结，包括小肠的Peyer结、支气管相关淋巴组织（BALT）及扁桃体等，由上皮细胞复盖，是粘膜免疫应答的诱导和活化部位；弥散免疫细胞则是粘膜免疫的效应部位。近几年已发现多种细胞参与粘膜免疫应答，这为进一步弄清粘膜免疫机理，研制新型口服疫苗及气溶胶（Acrosol）吸入疫苗奠定了基础。

1.参与粘膜免疫诱导的抗原递呈细胞 抗原在粘膜表面如何被抗原递呈细胞（APC）摄取、加工和递呈给T淋巴细胞是诱导粘膜免疫应答的关键，目前发现有几类粘膜上皮细胞参与抗原加工与递呈。

（1）M细胞：全称膜性细胞（Membrane cell），为一种特化扁平上皮细胞，位于粘膜淋巴结的滤泡上皮中。在肠道Peyer淋巴结滤泡上皮中，M细胞与肠上皮细胞紧密排列在一起，肠上皮形成规则的微绒毛，而M细胞形成不规则的微折叠。M细胞浆具有丰富的吞饮小泡和线粒体，但溶酶体较少。其本质同是上皮细胞，因为其与邻近上皮细胞间可通过桥粒紧密连接，形成上皮障碍，将肠道内抗原物质与上皮下淋巴组织隔开。但M细胞允许各种不同大小分子通过这种障碍。Neutra研究发现M细胞是大分子颗粒抗原进入上皮下淋巴组织的主要途径。与肠上皮相反，M细胞主要摄取和运输颗粒性抗原如微生物。它缺乏肠上皮表面带负电荷糖蛋白分子层（又叫糖萼），顶部有膜性皱褶，基底部深深凹陷成一个袋，袋中含有T（主要是CD⁺和CD45RO⁺记忆细胞）、B细胞及巨噬细胞。这种结构特征使M细胞基底膜距细胞项部仅3微米，大大缩短了含有抗原的吞饮小泡跨越M上皮的距离；有利于抗原快速进入上皮下淋巴组织诱导免疫应答。当粘膜表面的抗原与M细胞膜结合后，M细胞便将其吞入形成吞饮小泡，但抗原很少或完全不在M细胞溶酶体中停留，直接迅速被转运至M细胞基底膜侧，并将抗原释放入上皮下淋巴组织^[1]。

M细胞上皮下淋巴滤泡具有生发中心，以IgA⁺B细胞占多数；T细胞位于副滤泡区，可表达 αβ型TCR。另外，滤泡还含有大量的APC如巨噬细胞、树突状细胞（DC）和B细胞，抗原被加工后呈递给T、B细胞，产生抗原特异性B淋巴母细胞，在生发中心繁殖后，通过血流迁移到远处的粘膜和腺体组织，在那些地方进一步分化成熟为浆细胞，分泌IgA。IgA形成双体或多体后选择性地与上皮细胞多聚IgA受体结合，然后跨过上皮细胞释放入粘膜或腺体分泌物中^[2]。因此，跨越M细胞转运抗原为启动粘膜免疫应答的最重要第一步。M细胞虽含有溶酶体酶如组织蛋白酶E，但微生物抗原一般仍以完整的活性形式路过M细胞。除肠道外，在支气管相关淋巴组织（BALT）和新发现的鼻咽相关淋巴组织（BALT）和新发现的鼻咽相关淋巴组织（MALT）中也有类似的M细胞存在。

（2）吸收性上皮细胞：主要摄取可溶性多肽抗原并激活CD8⁺和CD4⁺T细胞。其中胃肠上皮细胞可表达T细胞激活必须的CD80（B7-1）和CD86（B7-2）共刺激分子。其中胃上皮主要表达CD86，表明其递呈的抗原主要激活CD4⁺T细胞。肠上皮细胞还表达CD8的配体gp130糖蛋白，与CD8结合后激活与CD8相连折P46^lek，诱导CD8⁺T细胞（抑制性T细胞）活化，与人体对食物抗原的免疫耐受有关。胃肠上皮细胞可组成性表达MHCⅡ，也可在肠道炎症及感染过程中分泌的细胞因子刺激下表达MHCⅡ，表明其具有抗原加工与递呈功能，可以诱导粘膜免疫应答。一般APC内化抗原后，将抗原运送到独特的内体中，内体含有一种非经典性MHCⅡ类分子，即HLA-DM，DN分子可以去除MHCⅡ分子-Ⅰi链复合体中的Ⅰi，使Ⅱ类分子的肽结合槽暴露，从而可以结合抗原性多肽。因此，DM对于MHCⅡ荷载抗原性多肽是必要的。为了测定肠上皮细胞在外源性抗原处理方面是否与传统APC类似，Reyes研究了MODE-K细胞系的抗原摄取和DM表达情况。用DM抗体荧光染色及流式细胞仪分析证实MODE-K细胞可组成性表达DM分子，还证实此细胞可内化各种抗原，被内化的抗原与DM在一起。上述结果表明肠上皮细胞具备抗原加工与递呈给T细胞的基本条件^[3]。在T细胞激活过程中，APC细胞上的B7与T细胞上的CD28相互作用是T细胞激活的第2信号，用RT-PCR检测小肠上皮细胞B7表达情况，发现肠上皮可表达B7，而且LPS及EGF可增强这种表达^[4]。

（3）上皮内专职APC（professional APC）：在粘膜的复层上皮及一些单层上皮，由于大分子抗原不能自由扩散，故粘膜免疫系统必须通过其专职APC主动摄取抗原。已证明要树突状细胞（DC）与巨噬细胞为两种专职APC，它们与上皮细胞紧密相连。DC在呼吸道和口腔上皮特别丰富，可形成类似皮肤的粘膜DC网络。它们可表达MHCⅡ类分子，是主要的APC。上皮中的DC可迁移到粘膜表面，直接与外界接触，摄取抗原后带回到粘膜淋巴组织诱导免疫应答。呼吸道粘膜DC网络还可以发挥监视功能，监测吸入的抗原。在急性炎症期间，DC前体可归回并停滞在呼吸道粘膜，进一步分化成熟为定居性DC^[5]。巨噬细胞在肺部及泌尿道大量存在，下呼吸道的定居性肺泡巨噬细胞是弱抗原递呈细胞。在DC、肺泡巨噬细胞及T细胞之间存在复杂的相互调节作用，肺泡巨噬细胞通过产生信使分子一氧化氮（NO）可负向调节DC的功能，抑制呼吸道粘膜中T细胞的增殖。肺泡上皮细胞虽然表达MHCⅠ和Ⅱ分子，但不表达共刺激分子B7-1和B7-2，故不能直接激活肺部特异性CD4^-T细胞，反而可诱导抗原特异性T细胞无反应，从而下调肺部免疫应答。

2.弥散免疫细胞与粘膜免疫的效应机理 弥散免疫细胞包括上皮内淋巴细胞和固有层淋巴细胞，是粘膜免疫应答的效应部位。

（1）上皮内淋巴细胞（IEL）的特性与功能：IEL位于粘膜上皮细胞的细胞间隙。Veazey用流式细胞仪及免疫组化对猴研究表明，IEL约占肠上皮细胞的6%-4%。80%以上的IEL为CD3⁺CD103⁺T细胞及NK细胞，只有6%为CD20⁺B细胞。关于T细胞表型，63%-80%以上为CD8⁺T，少数为CD4⁺T细胞。TCR主要是γδ型，少部分为αβ型。研究表明，IEL有与细胞毒T细胞及NK相似的胞内颗粒如穿孔素、粒酶和丝氨酸酯酶，故IEL的主要功能是细胞杀伤作用。IEL也可分泌淋巴细胞因子如TNF-α、γ-IFN、IL-2，因此在防御肠道病原体入侵方面发挥重要作用，如杀死细菌，清除被病毒感染的上皮细胞^[6]。另外，IEL可抑制粘膜部位的过敏反应。研究表明食物经消化后成为可溶性抗原，这些抗原主要通过肠上皮吸收，而肠吸收性上皮细胞具有抗原递呈功能，可优先将抗原递呈给CD8⁺抑制性T细胞，选择性激活它们，从而导致对食物抗原的特异性耐受。

关于IEL的来源，目前认为由两种起源不同的亚群组成。第1种约占40%，是胸腺依赖性的，由CD⁺、TCRαβ型T细胞组成，如同外周血T细胞一样，多表达T_Hy、CD5、CD4、CD8αβ。实验证明胸腺中存在的IEL的前体细胞，在胸腺分化后到达Peyer结，在肠道内抗原的刺激下进一步分化成熟。第2类约占60%，是胸腺非依赖性的，由CD3⁺、CD5^-淋巴细胞组成，TCR是αβ或γδ型，表达独特的CD8αα分子，缺乏β链，仅10%为T_Hy1⁺，它们可能直接由骨髓迁移至肠上皮，未经历胸腺阴性选择，含有潜在自身反应性细胞克隆。研究发现重组酶激活基因（RAG1、2）仅局限于肠上皮内表达，表明有TCR基因和Ig基因重排，证明T细胞可在肠道发生及分化成熟^[7]。

（2）固有层淋巴细胞（LPL）与T_H2型免疫应答：LPL位于粘膜固有层，T、B细胞均很丰富。固有层缺乏RAG1和RAG2表达，表明此处无T细胞发生，其T细胞来源于Peyer结。LPL以CD4⁺T细胞占优势,CD8⁺T细胞较少,30%以上的CD78⁺T细胞是CD8αα。γδ型T细胞明显比上皮内少，仅占2%。CD4⁺CD8⁺T细胞明显比上皮多，占14%。B细胞以IgA分泌细胞为主，IgG、IgM分泌细胞较少。另外，也含有丰富的肥大细胞、粒细胞和巨噬细胞。

已发现在粘膜部位的免疫应答以T_H2型为主，定居在固有层的CD4⁺T_H2细胞可分泌多种T_H2型细胞因子和TGF-β、IL-4、IL-5、IL-6及IL-10。Husband研究了各种T_H2型细胞因子在粘膜免疫中的作用，发现由于IL-4可激活静止期B细胞，故在诱导局部及全身抗体应答中均起关键作用，而IL-5和IL-6则主要在粘膜部位发挥特殊作用，IL-6在促进肠道和呼吸道IgA应答方面起重要作用，这已通过用基因去除技术（knockout）灭活IL-6基因得到证实。在IL-6缺陷小鼠，肠道IgA浆细胞明显减少，当提供外源IL-6后，IgA应答得到恢复。相<