粘膜免疫系统（Mucosal Immune system）

粘膜免疫系统（Mucosal Immune system）是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处的淋巴组织，是执行局部特异性免疫功能的主要场所。

粘膜免疫系统在结构和功能上均有别于传统的系统免疫系统，主要表现在以下几个方面：

（1）MIS是大量免疫细胞和免疫分子弥散在粘膜上皮内或粘膜下固有层（弥散淋巴组织），或由单个或多个淋巴滤泡聚集成的粘膜相关淋巴组织（mucosal assacoated lymphoid tissues），包括 肠相关淋巴组织（GALT）、支气管相关淋巴组织（BALT）和鼻相关淋巴组织（BALT）等。机体50%以上的淋巴组织和80%以上的免疫细胞集中于粘膜免疫系统。

（2）MIS分泌的是一类粘膜相关的免疫球蛋白，即分泌型IgA和sIgM

（3）MIS内有一类能下调全身免疫应答的效应性细胞。

（4）按功能不同可分为两个部位：诱导部位和效应部位。前者主要指MALT，后者主要包括固有层、上皮内淋巴细胞和一些相关的外分泌腺（如泪腺、唾液腺和乳腺等）。

（5）在诱导部位和效应部位间，主要通过淋巴细胞归巢发生联系。即在一个诱导部位致敏的免疫细胞，经胸导管进入血循环，逐步分化成熟，在特异性归巢受体的介导下，多数免疫细胞（约(80%）归巢到抗原致敏部位（即诱导部位的粘膜固有层或上皮内）发挥效应功能，由此使粘膜免疫相对独立于系统免疫，表现为局部性。另外，约20% 的免疫细胞进入其它的粘膜部位，发挥效应功能，使不同粘膜部位的免疫反应相关联。因此，有人把从粘膜诱导部位归巢到效应部位这一功能上相联的系统统称为共同粘膜免疫系统（Common mucosal immune system）。

（6）MIS的主要功能是对粘膜表面吸入或食入的大量种类繁多的抗原进行识别并作出反应。既可对大量无害抗原下调免疫反应或产生耐受，也可对有害抗原或病原体产生高效体液和细胞免疫， 进行有效免疫排斥或清除。

粘膜系统产生的这两种截然不同、方向相反的免疫反应的分子机制，还有很多不清楚的地方。

按MIS的功能可分为两个部位:

①应答诱导部位:如MALT和局部黏膜引流淋巴结等),抗原从黏膜表面被摄取后,在此部位引起T、B细胞应答;

②应答效应部位(如黏膜固有层、外分泌腺基质、黏膜上皮细胞表面等),效应细胞和分子在此部位发挥效应(图)。

粘膜免疫的诱导部位和效应部位

黏膜免疫诱导部位指黏膜免疫系统捕获抗原并形成效应细胞的部位,包括Peyer斑、孤立淋巴滤泡、阑尾和Wa1deyer环等;黏膜免疫应答部位是效应细胞和效应分子发挥免疫应答作用的部位,如抗原人侵处的黏膜表面等(注:IgM在浆细胞中可形成单体、五聚体和六聚体等形式,SIgM指分泌性IgM,可跨越上皮细胞转运至黏膜表面)

3.MIS内的淋巴细胞 :MIS富含T细胞,后者不仅分布于有组织结构的淋巴组织(如NIALT),还散在分布于黏膜固有层和上皮内。

MIS内淋巴细胞数量具有抗原依赖性:无抗原刺激情况下,MIS淋巴细胞数量明显减少;在过强抗原刺激下,MIS淋巴细胞数量明显增加;在适量抗原刺激下,MIS淋巴细胞增殖数量远超过脾和淋巴结。

弥散淋巴组织内淋巴细胞具有如下特点:

(1)固有层T细胞:此类T细胞中CD4+与CD8+T细胞比例约3:1,且多具有记忆表型(如人CD45RO),并表达归巢相关分子(如CCR9和整合素a4b7)和促炎细胞因子受体(如CCL5等)。此类T细胞在抗原刺激或有丝分裂原作用后增殖能力弱,但能产生大量IFN-g、IL-5和IL-10等细胞因子。

(2)上皮内淋巴细胞(intraepithelial lymphocyte,IEL):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。

有关IEL起源和功能尚未完全阐明:①年轻动物和某些物种成年动物肠道内IEL通常为gdT细胞;②成年小鼠和人类IEL中gd与abT细胞比例与血循环中一致;③约50%小鼠IEL表达少见的a：a 同源二聚体CD8分子。

按CD8表型可将IEL分为两类:① a型,即传统T细胞,其表达abTCR和abCD8,经血循环迁移而来的初始CD8+T细胞在Peyer斑内活化后,发挥传统T细胞功能;② b型,其表达aaCD8和abTCR或

gdTCR,但不能识别pMHC复合物,其识别MHC1b分子提呈的抗原。

(二)MIS的分类

根据MIS的形态、结构、分布和功能,可分为两类:①有结构的组织(如GALT、BALT和NALT),它们是免疫应答的传入淋巴区,抗原由此进入MIS,被APC捕获、处理并提呈给T细胞,或直接被B细胞识别,引发免疫应答;②弥散淋巴组织,广泛分布于黏膜固有层中,是免疫应答的传出淋巴区,浆细胞和致敏淋巴细胞通过归巢迁移至弥散淋巴组织,抗体和致敏淋巴细胞在此发挥生物学功能。

有结构的MIS其结构与功能如下:

1.鼻咽或鼻相关淋巴组织(nasopharynx or nose-assciated lymphoid tissue,NALT)   

NALT由鼻后部淋巴组织和Waldeyer咽淋巴环(Waldeyer’s pharyngeal tonsil)相关的淋巴组织如腭扁桃体(palatine tonsil)、腺样体(adenoids,即鼻咽扁桃体(nasopharyngeal tonsil)和舌扁桃体(lingual tonsil)组成,其结构类似于淋巴结,但缺乏被膜和输入淋巴管。NALT的淋巴细胞位于鼻咽和软腭鳞状上皮下,由于所处解剖位置,可直接接触空气和食物中的抗原。抗原从隐窝穿过鳞状上皮到达淋巴滤泡。滤泡内细胞以B细胞为主,占淋巴细胞总数的40%~50%。如同淋巴结,滤泡生发中心是抗原依赖性B细胞区域。

2.支气管相关淋巴组织(bronchus associated lymphoid tissue,BALT)  

其与NALT结构相似,由组成滤泡的淋巴细胞团聚集构成,滤泡主要位于支气管上皮下。抗原被支气管黏膜上皮细胞摄取,通过APC及膜细胞将抗原转输给淋巴细胞。

3.肠相关淋巴组织(gut associated lymphoid tissue,GALT)   

GALT是位于肠黏膜下的淋巴组织,由Peyer斑(Peyer’s patch,PP)、阑尾(appendix)和孤立淋巴滤泡(isolated lymphod follicle,ILF)组成。Peyer斑和ILF通过淋巴管道与肠系膜淋巴结(mesenteric lymphoid node,MLN)相联系(图)。

GALT结构示意图

(1)Peyer斑:属小肠黏膜淋巴滤泡组织,胚胎期肠道已见其发育。淋巴细胞在小肠固有层聚集形成圆顶状突向肠腔。Peyer斑的组成为:①淋巴滤泡,其内可见生发中心;②T细胞区;③圆顶区,位于肠上皮下,由DC、T细胞和B细胞构成。Peyer斑由一层滤泡相关上皮细胞(follicle associated epithelium,FAE)将其与肠腔隔离。FAE主要由肠上皮细咆构成,少数特化的上皮细胞形态和功能改变.即M

细胞(microfold cell,M cell)。M细胞无微绒毛，不能分泌消化酶和黏液,其肠腔面亦缺乏厚层的搪被(glycocalyx),这些结构特点使其很容易与小肠腔内微生物和颗粒接触,肠腔中抗原由此进入Peyer斑，M细胞基膜向细胞内凹入形成口袋（Pocket),其内有T细胞、B细胞、DC及巨噬细胞。M细泡可非特异挂吞噬抗原(包括可溶性蛋白、无活性微粒及各种微生物，但不包括肠道正常菌群)。抗原进入M细胞口袋内,经DC转运至黏膜下有结构的淋巴组织。某些肠道致病菌(如沙门菌、霍乱弧菌等)可黏附于M细胞上,损伤M细胞并侵入机体。淋巴相关上皮细胞之间亦有淋巴细胞和DC分布(图)。

Peyer斑结构示意图

(2)孤立淋巴滤泡(ILF):小肠和大肠肠壁内存在肉眼可见的孤立淋巴滤泡，与Peyer斑结构类似,孤立淋巴滤泡也由上皮细胞、M细胞将其与肠腔隔离,但滤泡内主要由B细胞组成.且其在个体出生后才发育。

4.肠系膜淋巴结(MLN) 其收纳空肠至直肠之间消化道的淋巴管,是GALT的免疫应答诱导部位。

5.颈淋巴结(c湘沮lynlph node,α N) 分为浅、深淋巴结群,收纳头颈部、腭、舌、咽扁桃体等处淋巴管。

(三)MIs的功能特征

1.黏膜局部防御功能 有效的黏膜防御取决于两个因素:

(1)黏膜固有免疫:① 肠道正常菌群;② 黏膜运动活性(如蠕动),可减轻潜在致病菌对上皮细胞的侵害;③肠腔分泌液(胃酸及肠胆盐),可抑制致病菌生长;④黏膜分泌物(多糖蛋白质复合物),可在致病菌和上皮细胞表面形成屏障;⑤ 体液因子(如乳铁蛋白、乳过氧化物酶和溶菌酶等),可抑制致病菌生长。

(2)MIS的适应性免疫:参与对抗原刺激的应答，其具体过程为(以肠黏膜为例):① 经口腔进人人体的抗原穿过肠壁,引流至肠系膜淋巴结,激活局部淋巴细胞,后者返回至固有层细胞群体中;②某些已被部分消化的蛋白抗原可能通过M细胞进人集合淋巴滤泡,激活T/B细胞,后者也可迁移至固有层,或进人肠系膜淋巴结并最终进人循环。因此,MIS各组分共同参与

局部免疫,并与整个机体免疫系统紧密联系。

2.产生sIgA   SIgA在抵御消化道和呼吸道病原体侵袭中发挥关键作用,也是通过母乳使婴儿获得被动免疫的关键成分。肠腔黏膜表面积极大,可产生大量SIgA,正常成年人每天约分泌3g SIgA,占输出抗体总量的60%-70%。口服蛋白抗原进入集合淋巴滤泡后,可刺激滤泡间T细胞和滤泡内B细胞。后者的转归为:①部分B细胞分化为产生IgA的浆细胞,并迁移至固有层;②部分活化的B细胞迁移至集合淋巴结生发中心,发生增殖和Ig基因的体细胞突变,产生各类成熟Ig,此与脾脏和淋巴结淋巴滤泡中的过程类似。产生IgA的B细胞可能滞留于固有层,也可迁移至其他黏膜组织或淋巴器宫。MIS的IgA分泌量明显高于其他免疫组织,其原因为:①产生IgA的B细胞趋向定居于集合淋巴滤泡和固有层,其机制不明;② 与其他淋巴组织相比,集合淋巴滤泡含更多可产生大量IL5(SIgA增强因子)的Th细胞。

黏膜B细胞产生的SIgA借助J链形成二聚体。后者一旦分泌至固有层,即由分泌片经上皮细胞转运至肠腔。分泌片由黏膜上皮细胞合成,并表达于它们的基部和侧部表面。SIgA二聚体在黏膜上皮与膜结合型分泌片形成共价复合物,继而被上皮细胞摄人并转运至固有层表面,然后携带IgA分子的分泌片其胞外区水解,跨膜区附于上皮细胞表面,同时释放SIgA至肠腔。分泌片也参与将SIgA分泌至胆汁、奶汁及唾液中。此外,分泌片也可将IgM转运至肠腔(图)。

3.口服抗原介导免疫耐受:口服蛋白抗原刺激MIS后,常导致免疫耐受。

(1)机制:口服抗原可诱导Treg细胞活化,并分泌TGF-b、IL-10等,后者可非特异性抑制针对特定抗原的B细胞增殖。此效应又称旁观者抑制(bystander suppressor),即通过诱导对无关抗原的耐受而抑制针对另一个抗原的适应性免疫应答。另外,口服大剂量抗原常致T细胞克隆失能,类似于APC表面共刺激分子表达缺陷的效应。

(2)影响因素

1)抗原的性质:蛋白质抗原易诱导口服耐受,而多糖抗原难以诱导口服耐受。

2)佐剂的作用:Peyer斑圆顶区存在可分别表达IL-10和-IL12的两类DC,二者具有不同的生物学效应:① 若单独给予抗原而不添加佐剂,表达IL-10的DC产生TGF-β、IL-10,诱导Treg细胞活化,继而抑制Th1细胞活化,有利于诱导口服耐受;②若同时给予抗原和佐剂,表达IL-12的DC产生IL-12,可诱导Th1细胞活化,继而抑制Treg细胞活性,从而有利于诱导免疫应答。

(3)生物学意义:口服耐受可阻止机体对肠腔内共栖的正常菌群产生免疫应答,而这些菌群乃机体正常消化和吸收功能所必需。口服抗原介导的免疫耐受具有明显的应用前景,例如:①借助旁观者效应,可将无关抗原诱导的Th3细胞输人病变位置,从而治疗相应疾病；②通过口服特定自身抗原成分,可建立对该抗原的特异性无反应性,从而为治疗某些自身免疫病提供新途径。

四、淋巴管道与淋巴细胞再循环

(一)淋巴管道(lymphatics,或lymphatic vessel)

1.毛细淋巴管(lymphatic capillary) 淋巴管道起始于此,其位于组织间隙,末端膨大并吻合成网。管壁仅由内皮细胞构成而无基底膜和周细胞,内皮细胞间间隙约为0.5um，故其通透性较毛细血管大，有利于淋巴细胞归巢和再循环，也有利于抗原及APC进人引流淋巴结。

2.淋巴管(lymphatic vessel) 毛细淋巴管汇集成各级淋甲管。其管壁由内、中、外层构成,其结构与小静脉类似。管壁内有大量向心方向的瓣膜,其功能是防止淋巴反流,因而使充盈的淋巴管呈串珠状。淋巴管分为两类:①浅淋巴管,其与浅静脉伴行,位于皮下浅筋膜内;②深淋巴管,其与深部血管神经伴行。两类淋巴管之间有广泛交通支。

淋巴管道分布示意图

3.淋巴干(lymphatic trunk) 全身各处浅、深淋巴管离开最后一群淋巴结后汇集成9条淋巴干：左右颈干；左、右支气管纵隔干;左、右锁骨下于，左右腰干，肠干。

4.淋巴导管(lymphatic duct) ：上述9条淋巴干最终汇集成胸导管(thoracic duct)(由左颈干,左支气管纵隔干,左、右腰干和肠干汇聚)和右淋巴导管(lymphatic duct)(由右颈干、右锁骨下干和右支气管纵隔干汇聚),分别注人右、左静脉角。

(二)淋巴细胞归巢（Lymphocyte Homing)与再循环(Lymphocyte Recirculation)

成熟淋巴细胞进入外周免疫器官后，不同类别淋巴细胞定位于淋巴器官不同部位,其中某些淋巴细胞还可离开淋巴器官,进人淋巴液、血液而在体内游走,直至衰老、死亡或受到抗原剌激后在次级淋巴器官内发生活化、增殖。成熟淋巴细胞在体内位置的变化称淋巴细胞迁移(lymphocyte trafficking)。抗原和捕获抗原的APC也可随淋巴回流入次级淋巴器官,并选择抗原特异性的淋巴细胞活化;活化后的淋巴细胞迁移至骨髓或外周发挥效应。淋巴细胞在血液、淋巴管道和次级淋巴器官中循环流动称淋巴细胞再循环。淋巴细胞从血循环进入次级淋巴器官并非随机,特定的淋巴细胞会从特定组织回流入特定淋巴结。此过程称为淋巴细胞归巢(图)。

图 淋巴细胞归巢与再循环示意图

淋巴结中的淋巴细胞通过输出淋巴管进入胸导管和右淋巴导管,进而注人心脏,随循环而分布全身,部分淋巴细胞通过HEV重新进人淋巴结。淋巴细胞归巢与再循环中,不同淋巴细胞亚群可定向分布至不同淋巴组织或同一淋巴组织的不同区域(如产生SIgA的B细胞多分布于MIS中)。这一特点表明,淋巴细胞归巢与再循环具有选择性,此与淋巴组织内小血管内皮细胞和淋巴细胞表面黏附分子间的相互作用有关。例如:分布于外周淋巴结的淋巴细胞表面表达L-选择素(L-selectin),后者属归巢受体(homing receptor),能与淋巴结HEV内皮细胞表面的地址素(addressin)如聚糖细胞黏附分子- 1(GlyCAM-1)结合,引导淋巴细胞穿越HEV而归巢。

淋巴细胞归巢与再循环是一种重要的生理现象,其意义为:①增加淋巴细胞与抗原及APC接触的机会,有利于适应性免疫应答产生;②充实淋巴组织,即淋巴组织可从反复循环的细胞库中补充新的淋巴细胞;③保证淋巴细胞在组织中均衡分布;④调节淋巴细胞生长和功能,淋巴细胞在不同组织微环境作用下得以更好发育;⑤迁移过程给迁移群体施加强的进化压力,仅竞争到最适微环境的淋巴细胞才得以生存。