动物黏膜免疫细胞研究进展

刘红珍 （山东省鄄城县畜牧局 274600） 张宁 （山东省章丘市畜牧局）



动物黏膜免疫细胞研究进展

刘红珍 （山东省鄄城县畜牧局 274600） 张宁 （山东省章丘市畜牧局）

自20世纪60年代黏膜免疫概念产生以来，黏膜免疫细胞就一直被国内外学者所关注。黏膜免疫系统作为机体相对独立的免疫系统，是由大量独特的免疫分子和独特的细胞群构成的。根据分布的位置不同，黏膜免疫细胞可分为诱导免疫细胞和效应免疫细胞，即诱导部位的免疫细胞和效应部位的免疫细胞。诱导部位是黏膜接触并摄取抗原和最初反应的部位，效应部位是发生免疫反应的部位，前者主要是指肠上皮细胞、微皱褶细胞和专职抗原呈递细胞(专职APC)，后者包括上皮内淋巴细胞(IEL)和固有层淋巴细胞(LPL)[1]。

1 黏膜诱导部位的免疫细胞

黏膜诱导部位包括集合淋巴结和腹腔淋巴结。派伊尔氏结(PP结)具有典型的二级淋巴器官结构，有确定的Ｔ和Ｂ细胞依赖区，位于黏膜下，由单层柱状上皮即滤泡相关上皮将之与肠腔隔开，上皮层内包括许多肠上皮细胞，各种淋巴细胞及特化的上皮细胞即Ｍ细胞(微皱褶细胞)[2]。诱导免疫细胞主要是指肠上皮细胞、M细胞和专职抗原呈递细胞(专职APC)。根据Ｔ和Ｂ细胞的分布特点将ＰＰ结分为三个区：滤泡区以Ｂ细胞为主；上皮下圆顶区既有Ｔ细胞又有Ｂ细胞，且Ｍ细胞也位于此区；滤泡间区以Ｔ细胞为主[3]。

1.1 肠上皮细胞(intestinalepithelialcell，IEC) IEC位于黏膜上皮层内，有多种生物学功能，主要包括：（1）屏障功能：机体与外界的物理屏障是由IEC刷状缘表面分布的致密的糖萼、碱性磷酸酶、分泌型IgA(SIgA)以及杯状细胞分泌的黏液共同组成的，此种屏障作用可以阻止食物抗原和外来微生物抗原的侵入，进而控制宿主的局部和系统反应[4]。（2）摄取可溶性多肽抗原，可组成表达主要组织相容性抗原(MHC类分子)，或者在肠道炎症和感染过程中分泌的细胞因子刺激下表达MHC类分子，表明其具有抗原加工与递呈功能。（3）调节黏膜免疫细胞的发生、分化、增殖及功能。肠上皮细胞可产生大量的黏膜免疫调节细胞因子(TGF-β、IL-1、IL-6、IL-7、IL-8、MIP-1β)[5]，其中重要的有IL-7，是一种多向性细胞因子，可以促进前B细胞的生长、分化，是成熟B细胞的增殖因子，同时，IL-7对于T细胞和髓系细胞的分化、生长及功能都有影响。（4）摄取SIgA复合物并经细胞转运到达顶端表面进入肠腔中的作用。SIgA是黏膜表面的重要免疫球蛋白，且上皮细胞合成的分泌片作为特异受体成为SIgA分泌和转运的重要机制。另外，IEC及其来源的细胞因子协同黏膜T细胞，在为黏膜组织IgA反应提供适宜环境中起了非常重要的作用。（5）参与免疫耐受。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进入小肠时，必须降低免疫反应来避免过分的炎症反应。研究结果证明，肠上皮细胞分泌的转化生长因子β(TGF-β)等抑制性因子可介导免疫耐受的主动抑制。

1.2 M细胞(微皱褶细胞microfold cell) M细胞位于黏膜淋巴组织的滤泡上皮中，是一种特化的上皮细胞，具有不同于上皮细胞的特点[6]：（1)在M细胞基顶面短而无规则的微绒毛或微皱褶之间有许多微功能域—胞饮部位。(2)在基底面有内陷的穹隆状口袋，内有B淋巴细胞、T淋巴细胞和巨噬细胞，其中T淋巴细胞主要表达CD4＋分子。(3)在“口袋”上方的基顶膜内侧有少量多泡状内体，胞质内很少甚至缺乏溶酶体，亦无含酸性磷酸酶的结构，所以M细胞穹隆内的淋巴细胞可以很方便的和肠腔中的抗原接触，抗原在转运中不致被降解。M细胞的结构特点决定它的功能，其功能体现在以下几个方面：（1）主要摄取和运输颗粒性抗原，如微生物。（2）黏附和吸收肠腔内的抗原具有选择性，这保证了对病原体发动黏膜免疫应答，而对食物和正常菌群不产生免疫应答，有利于动物的机体发育。（3）关于M细胞是否有抗原提呈功能仍有争议，因为对于MHC类分子在M细胞表面的表达及M细胞内溶酶体存在的实验观察并不一致[7]。

1.3 巨噬细胞和树突状细胞 巨噬细胞和树突状细胞是迄今为止发现的两种专职抗原呈递细胞，可表达MHC 类分子。巨噬细胞分布于整个MALT的黏膜部位，但较集中于黏膜上皮下的更浅表区域。树突状细胞(dendritic cell，DC)是启动机体免疫应答的一组形态和功能特异的抗原呈递细胞(antigen presenting cell，APC)，DC主要源于骨髓，表达S-100、HLA-DR等特异性标记[8]。作为机体功能最强的APC不仅能提呈可溶性抗原，还可处理和提呈颗粒性抗原，并与CD4+细胞发生抗原依赖性聚集，引发T、B细胞的增殖分化和一系列免疫反应。研究DC数量和功能状态可一定程度地反映机体的免疫机能。DC的存活、成熟、分化及其功能的发挥都是由不同的信号途径来调控的。正常情况下DC功能正常，当抗原入侵时，成熟Th细胞在DC分泌的IL-1作用下活化成为效应Th细胞，然后CD4+TD细胞(迟发型T细胞)和CD8+CTL细胞在活化Th细胞分泌的IL-2作用下增殖分化，Th细胞产生一系列淋巴因子、CTL识别并杀伤自身或同基因的靶细胞，发挥细胞免疫功能；同样B细胞也在活化Th细胞产生的B细胞生长因子(BCGF)和B细胞分化因子BCDF)刺激下成熟、增殖分化为浆细胞，靠产生抗体发挥体液免疫功能。因此DC细胞的数量及功能是影响Th细胞活化的关键，而Th的功能状态又直接关系到CTL和B细胞免疫应答的质量。罗治彬(2000)[9]研究了DC对胃粘膜的作用后认为：由于DC功能缺陷，CD4+Th细胞功能不足，CD4+TD细胞产生淋巴因子和CD8+，CTL细胞的增殖活化受阻，导致细胞免疫功能严重低下，机体抗癌能力削弱。胃黏膜中DC功能的抑制是导致胃黏膜免疫功能低下的关键因素，也可能是癌前状态发生癌变的重要原因之一。

2 效应部位的免疫细胞

2.1 上皮内淋巴细胞(intraepithelial ympho-cyte，IEL) IEL是小肠淋巴细胞中的一群独特的细胞，位于肠绒毛上皮细胞之间，邻近基膜，谢遵江等[10]对小鼠的研究认为IEL有的位于上皮内，有的位于相邻的上皮细胞间隙内。其绝大多数为T细胞，主要为CD3+、CD4+、CD8+，其中80%~90%为CD3+。IEL与脾脏或外周淋巴结中的T细胞相比，有很大不同，表现在其受体表达模式、功能活性及来源等方面具有有限程度的特异性，可表达CD69(为表达于活化T、B细胞的一种诱导分子)和αEβ7整合素。一般认为IEL的功能有：（1）分泌IFN-γ、IL-5、IL-2、TFN-α等淋巴因子。（2）抗原特异性辅助功能。（3）具有NK细胞的活性，有研究表明，鸡的IEL具有NK细胞的活性，故可抵抗肠道致病菌侵袭。有实验表明：鸡于消化道感染艾美球虫的第4天到第8天，十二指肠中IEL(CD4+，CD8+)明显增加，提示IEL参与黏膜免疫应答[11]。

2.2 固有层淋巴细胞(laminaproprial ympho-cyte，LPL) 此类细胞位于黏膜上皮固有层内，为混合细胞群，包括T细胞、B细胞、K细胞、NK细胞和辅助细胞(例如：巨噬细胞和树突状细胞)，其它免疫细胞有粒细胞和肥大细胞。B细胞占20%~40%，T细胞占40%~60%，巨噬细胞约10%，嗜酸性粒细胞约5%。其中T淋巴细胞主要为CD3+、CD4+、CD8+，显示辅助细胞功能，并且主要为CD4+Th2细胞，其分泌多种Th2型细胞因子：TGF-β、IL-4、IL-5、IL-6、IL-10；另有约1/3T细胞是CD3+、CD4+和CD8+，显示细胞毒性杀伤作用或抑制功能，其中CD4+T细胞带有活化的表型，这可能是T淋巴细胞最初对抗原的识别和应答在局部肠系膜淋巴结，然后迁移回到小肠定居在黏膜固有层的原因。LPL的功能为：（1）辅助与抑制功能：CD4+固有层T细胞促进IgA合成，CD8+LPL细胞可抑制免疫球蛋白合成；（2）合成细胞因子：LPL高水平表达IL-2、IFN-γ，可产生Th1、Th2型细胞因子；（3）细胞毒T细胞功能。

3 免疫效应因子分泌型IgA(SIgA)

免疫效应因子分泌型IgA是黏膜应答过程中的主要效应因子，是阻止病原体入侵黏膜的第一道有效的防线[12]。IgA可以遏制病原体在黏膜表面的黏附及减少病原体的着生，并在黏膜腔内和黏膜下参与行使效应功能。IgA抗体在黏膜表面的重要性可以综合地表现为：（1）大量的IgA前体细胞在诱导部位发生类别转换。（2）它们在黏膜表面效应部位发挥作用具有选择性。（3）这些细胞离开血管后迅速分裂。其在黏膜部位的产量远远多于在其它组织，有两种原因：（1）黏膜“归巢”机制发挥作用，分泌IgA的B细胞主要归巢到集合淋巴小结和黏膜固有层。（2）产生IL-5的辅助T细胞在集合淋巴小结的数量大于其它组织。抗原入侵集合淋巴小结，刺激T细胞、B细胞，有些B细胞分化成IgA产生细胞，并迁移到黏膜固有层，产生IgA。IgA合成后，与存在于上皮细胞基侧面上的分泌成分结合形成SIgA，其在外分泌液中主要以多聚体(双链和四链)形式存在，比单体有更大的抗原结合力；SIgA不但不易被蛋白分解酶分解，而且它的多链性、黏膜亲和性、抵抗蛋白酶的作用均有助于与病毒、细菌的亲和，SIgA的种种特性使SIgA有更广泛的抗菌谱。另外研究发现[13]：SIgA一般不活化补体，故与炎性细胞、炎性介质无关，所以不会引起局部炎性损伤(在生产实践中，当点眼免疫时也有引起眼部肿大的病例，这可能是由于操作不当引起的)，这使得黏膜免疫有更重要的意义。

4 结语

黏膜免疫细胞是机体的有效屏障，对于预防动物传染性疾病的发生将发挥重要的作用。虽然对于免疫细胞的研究取得了突破性进展，但是还有许多问题有待研究。例如：M细胞出现的时间是在胎儿期还是在幼年期；黏膜抗原呈递的相关分子与细胞的特点，以及与经典抗原呈递分子与细胞的区别与关系；位于上皮内的免疫细胞及有免疫学功能的上皮细胞间相互作用的机制与意义等，尚不清楚[14]。因此，黏膜免疫的研究任务任重而道远，需要科学工作者的共同努力。随着科学技术的不断发展，对于黏膜免疫的研究将不断深入，取得更大的进展。

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（2011–07–22）

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1007-1733(2011)10-0073-03