第14章固有免疫docWord格式文档下载.docx

第14章固有免疫docWord格式文档下载.docx

《第14章固有免疫docWord格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第14章固有免疫docWord格式文档下载.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第二节固有免疫细胞

固有免疫细胞主要包括吞噬细胞（中性粒细胞和单个核吞噬细胞）、树突状细胞、NK细胞、NKT细胞、γδT细胞、B1细胞、肥大细胞、嗜碱粒细胞和嗜酸粒细胞等。

一、吞噬细胞

吞噬细胞（phagocyte）主要包括中性粒细胞（neutrophil）和单个核吞噬细胞（mononuclearphagocyte）两类。

（一）中性粒细胞

中性粒细胞占血液白细胞总数的60%~70%，是白细胞中数量最多的一种。

中性粒细胞来源于骨髓，产生速率高，每分钟约为1×

107个，但存活期短，约为2~3天。

中性粒细胞胞浆中含两种颗粒：

较大的初级颗粒，即溶酶体颗粒，内含髓过氧化物酶、酸性磷酸酶和溶菌酶等；

较小的次级颗粒，内含碱性磷酸酶、溶菌酶、防御素和杀菌渗透增强蛋白等。

中性粒细胞具有很强趋化作用和吞噬功能，病原体在局部引发感染时，它们可迅速穿越血管内皮细胞进入感染部位，对入侵的病原体发挥吞噬杀伤和清除作用。

中性粒细胞表面表达IgGFc受体和补体C3b受体，也可通过调理作用促进和增强中性粒细胞的吞噬、杀菌作用。

（二）单核吞噬细胞

单核吞噬细胞包括血液中的单核细胞（monocyte）和组织器官中的巨噬细胞（macrophage）。

单核细胞由骨髓粒-单系祖细胞发育分化而成，约占血液中白细胞总数的3%~8%。

其体积较淋巴细胞略大，胞质中富含溶酶体颗粒，其内含过氧化物酶、酸性磷酸酶、非特异性酯酶和溶菌酶等多种酶类物质。

单核细胞在血液中仅停留12~24小时，其进入表皮棘层，可分化为郎格汉斯细胞；

进入结缔组织或器官，可分化为巨噬细胞。

单核/巨噬细胞可做变形运动，对玻璃和塑料表面有很强黏附能力，借此在体外培养时可将其与淋巴细胞分离。

巨噬细胞分为定居和游走巨噬细胞两大类。

定居巨噬细胞广泛分布于全身各处，因所处部位不同其形态和名称各异，如肝脏的枯否细胞、脑部的小胶质细胞、骨组织的破骨细胞、肺泡巨噬细胞等。

游走巨噬细胞由血液中单核细胞衍生而来，其体积数倍于单核细胞，寿命较长，在组织中可存活数月。

巨噬细胞胞质内富含溶酶体及线粒体，具有强大吞噬、杀菌、清除凋亡细胞及其他异物的能力。

巨噬细胞不仅执行固有免疫的效应功能，也在适应性免疫应答的各阶段发挥作用。

1．巨噬细胞表面受体及其识别的配体巨噬细胞表达多种模式识别受体、调理受体以及与其趋化和活化相关的细胞因子受体。

（1）模式识别受体（patternrecognitionreceptors,PRR）：

指单核/巨噬细胞和树突状细胞等固有免疫细胞表面或胞内器室膜上能够识别病原体某些共有特定分子结构的受体。

此类受体较少多样性，主要包括甘露糖受体、清道夫（清除）受体和Toll样受体。

另外，血清中还存在分泌型模式识别受体（sPRR），主要包括甘露聚糖结合凝集素（MBL）和C-反应蛋白（CRP）等急性期蛋白。

1）甘露糖受体（mannosereceptors,MR）：

能与广泛表达于病原体（如分枝杆菌、克雷伯菌、卡氏肺孢菌和酵母菌等）细胞壁糖蛋白和糖脂分子末端的甘露糖和岩藻糖残基结合，介导吞噬或胞吞作用。

2）清道夫受体（scavengerreceptors,SR）：

可识别乙酰化低密度脂蛋白、G-菌脂多糖（LPS）、G+菌磷壁酸及磷脂酰丝氨酸（凋亡细胞重要表面标志），从而参与清除某些病原体、衰老红细胞和某些凋亡细胞。

3）Toll样受体（Tolllikereceptors,TLR）：

人TLR家族包括11个成员（TLR1~11），可分为两类，即表达于细胞膜上的TLR1、2、4、5、6，以及和表达于胞内器室如内体/吞噬溶酶体膜上的TLR3、7、8、9。

前者主要识别病原微生物表面某些共有特定的分子结构；

后者主要识别胞质中病毒双/单链RNA（ds/ssRNA）和胞质中细菌或病毒非甲基化CpGDNA,进而通过触发MyD88依赖或非依赖的信号转导途径，诱导产生促炎症细胞因子和Ⅰ型干扰素。

表达于巨噬细胞表面的TLR如下：

①TLR2，主要识别G+菌的肽聚糖和磷壁酸、某些细菌和支原体的脂蛋白和脂肽（lipopeptides）、分枝菌属的阿拉伯甘露糖脂和酵母菌的酵母多糖等；

②TLR4，主要识别G菌的脂多糖、G+菌磷壁酸和热休克蛋白60（HSP60）。

（2）病原相关模式分子（pathogenassociatedmolecularpatterns,PAMP）：

即PRR的配体，是病原体及其产物所共有的、某些高度保守的特定分子结构。

PAMP种类有限，但在病原微生物中广泛分布，主要包括G-菌的脂多糖、G+菌的肽聚糖和脂磷壁酸、分枝杆菌和螺旋体的脂蛋白和脂肽、细菌和真菌的甘露糖，细菌或病毒非甲基化CpGDNA和病毒双股/单股RNA（dsRNA/ssRNA）等。

其中细菌或病毒非甲基化CpGDNA以及病毒dsRNA和ssRNA以游离形式存在，其余则表达于病原体表面，而不存在于正常宿主细胞表面。

籍此，固有免疫细胞可通过表面PRR对病原体识别并产生应答。

主要的PRR及PAMP见表14-1。

病原相关分子模式对机体而言是外源性危险因子，而由各种原因导致体内组织细胞损伤所产生的某些物质，如HSP、线粒体、DNA和RNA等，则为内源性危险因子。

它们也能刺激免疫细胞产生应答，发挥免疫效应。

这些物质称为损伤相关模式分子（damageassociatedmolecularpatterns,DAMP）。

表14-1模式识别受体及其相应病原相关模式分子（举例）

模式识别受体（PRR）

病原相关分子模式（PAMP）

膜型PRR

TLR2与TLR6/TLR1

G+菌肽聚糖（PGN）、磷壁酸（LTA），细菌和支原体的脂蛋白、脂肽，酵母菌的酵母多糖

CD14与TLR4（MD-2辅助）

G菌脂多糖（LPS）、热休克蛋白（HSP）

TLR3（胞内器室膜上）

病毒双股RNA（dsRNA）

TLR5

G细菌的鞭毛蛋白

TLR7/TLR8（胞内器室膜上）

病毒或非病毒性单股RNA（ssRNA）

TLR9（胞内器室膜上）

细菌或病毒非甲基化CpGDNA

甘露糖受体（MR）

细菌甘露糖、岩藻糖

清道夫受体（SR）

G+菌磷壁酸、G-菌脂多糖（LPS）

分泌型PRR

甘露聚糖结合凝集素（MBL）

病原体表面的甘露糖、岩藻糖和N-乙酰葡萄糖胺残基

C-反应蛋白（CRP）

细菌细胞壁磷酰胆碱

脂多糖结合蛋白（LBP）

G菌脂多糖（LPS）

（3）调理性受体：

巨噬细胞表面参与调理作用的受体主要包括IgGFc受体（FcγR）和补体受体（C3bR/C4bR）。

1）IgGFc受体：

IgG抗体通过Fab段与病原体表面抗原表位特异性结合，通过Fc段与巨噬细胞表面IgGFc受体结合，从而促进吞噬作用。

2）补体受体：

附着于病原体等抗原性物质的C3b、C4b，可与巨噬细胞表面C3bR/C4bR结合，促进巨噬细胞的吞噬作用。

（4）细胞因子受体：

巨噬细胞表达单核细胞趋化蛋白-1受体（MCP-1R）和巨噬细胞炎症蛋白-1α/β受体（MIP-1α/βR）等趋化因子受体，可在相应趋化因子作用下，募集至感染或炎症部位。

巨噬细胞表达IFN-γ、M-CSF、GM-CSF等细胞因子受体，通过与相应细胞因子结合而使巨噬细胞活化。

2．巨噬细胞的主要生物学功能

（1）清除、杀伤病原体：

巨噬细胞借助表面PRR和调理性受体，可摄取病原体等抗原性异物，通过氧依赖和氧非依赖杀菌途径杀伤病原体。

1）氧依赖性途径:

该途径主要效应分子是反应性氧中间物和反应性氮中间物。

①反应性氧中间物（reactiveoxygenintermediates,ROI）作用系统是指在吞噬作用激发下，通过呼吸爆发，激活细胞膜上还原型辅酶I和还原型辅酶Ⅱ，使分子氧活化，生成超氧阴离子（O2）、游离羟基（OH）、过氧化氢（H2O2）和单态氧（1O2）产生杀菌作用的系统。

上述活性氧物质具有强氧化作用和细胞毒作用，可有效杀伤病原微生物，同时对机体组织细胞也有一定损伤作用。

②反应性氮中间物（reactivenitrogenintermediates,RNI）作用系统是指巨噬细胞活化后所产生的诱导型一氧化氮合成酶（induciblenitricoxidesynthase,iNOS），在还原型辅酶Ⅱ或四氢生物喋呤存在下，催化L-精氨酸与氧分子反应，生成胍氨酸和一氧化氮（nitricoxide,NO）产生杀菌作用的系统。

NO对细菌和肿瘤细胞均有杀伤和细胞毒作用。

2）氧非依赖途径:

指无需氧分子参与的杀菌作用，主要包括：

①酸性环境，吞噬体或吞噬溶酶体形成后，其内糖酵解作用增强，乳酸累积可使pH降至3.5~4.0，发挥杀菌或抑菌作用；

②溶菌酶，在酸性条件下，溶酶体内溶菌酶使G+菌胞壁肽聚糖破坏，发挥杀菌作用；

③防御素（defensin），包括阳离子蛋白和多肽（30~33个氨基酸），可在菌细胞脂质双层形成“离子通道”，导致菌细胞裂解。

3）消化和清除:

病原体被杀伤或破坏后，在吞噬溶酶体内多种水解酶（如蛋白酶、核酸酶、脂酶和磷酸酶等）作用下，可进一步消化降解：

大部分产物通过胞吐作用而排出胞外；

部分被加工、处理为免疫原性肽段，与MHC分子结合为复合物而被提呈给T细胞，启动适应性免疫应答。

（2）参与和促进炎症反应：

募集至感染部位的巨噬细胞被活化，通过下列机制参与炎症反应：

①分泌MIP-1/、MCP-1和IL-8等趋化因子，募集、活化更多巨噬细胞、中性粒细胞和淋巴细胞，发挥抗感染作用；

②分泌多种促炎症细胞因子（如IL-1、TNF-α、IL-6）和其他炎性介质（如前列腺素、白三烯、血小板活化因子等），参与和促进炎症反应。

（3）杀伤靶细胞：

静息巨噬细胞的杀瘤作用微弱。

LPS或细胞因子（如IFN-γ和GM-CSF等）可激活巨噬细胞，使之发生如下改变：

PRR和调理性受体表达增加；

胞内溶酶体数目及反应性氧中间物、氮中间物和各种水解酶浓度显著增高；

TNF-α分泌增加。

由此，巨噬细胞可有效杀伤肿瘤和病毒感染细胞。

另外，在特异性抗体参与下，巨噬细胞也可借助ADCC效应杀伤靶细胞。

（4）加工、提呈抗原：

巨噬细胞属专职抗原提呈细胞，通过提供第一信号和共刺激信号而激活T细胞（见第十一章）。

（5）免疫调节：

活化巨噬细胞可分泌多种细胞因子，参与免疫调节，例如：

①IL-1和IFN-γ可上调APC表达MHC分子，促进T、B细胞活化；

②TNF-α可促进CTL活化、增殖和分化；

③IL-12、IL-18可促进T细胞增殖、分化，激活NK细胞；

④IL-10可抑制单核/巨噬细胞和NK细胞活化，抑制巨噬细胞抗原提呈作用。

二、树突状细胞

树突状细胞（dendriticcell,DC）广泛分布于全身组织和脏器，数量较少，仅占人外周血单个核细胞的1%，因具有许多分枝状突起而得名。

DC根据其组织分布和分化程度的不同，有不同的命名，如表皮和胃肠上皮组织的朗格汉斯细胞（Langerhanscell,LC）、器官结缔组织的间质树突状细胞（interstitialDC）、胸腺的并指树突状细胞（interdigitatingcell,IDC）；

外周免疫器官的滤泡树突状细胞（folliculardendriticcell,FDC）。

其中，朗格汉斯细胞和间质DC属未成熟DC，它们接受抗原或炎性介质刺激后，可分化、发育为成熟DC。

DC是专职抗原提呈细胞，其主要功能是摄取、加工处理和提呈抗原，从而启动适应性免疫应答。

未成熟DC高表达IgGFc受体、C3b受体、甘露糖受体和某些TLR，低表达MHCⅠ/Ⅱ类分子，其摄取、加工处理抗原能力强，而提呈抗原激发免疫应答能力弱。

成熟DC表面标志为CD1a、CD11c和CD83，并高表达MHCⅡ/Ⅰ类分子和共刺激分子（如B7和ICAM），其摄取、加工处理抗原能力弱，而提呈抗原、启动免疫应答能力强。

DC是惟一能诱导初始T细胞活化的抗原提呈细胞，是适应性免疫应答的始动者。

外周免疫器官中滤泡DC（FDC）与其他DC不同，其表面表达FcγR和C3dR/C3bR，可分别与抗原-抗体复合物或抗原-C3d/C3b复合物结合，但不发生内吞，从而将抗原长期滞留于细胞表面供B细胞识别，进而激发体液免疫应答，并维持免疫记忆。

关于DC的抗原提呈作用详见第十一章“抗原提呈细胞和抗原提呈”。

树突状细胞具有多种免疫调节作用，可通过分泌不同类型的细胞因子影响适应性免疫应答的类型，并参与T细胞免疫耐受的形成。

近年发现，成熟DC可分为两个亚群：

①髓样树突状细胞（myeloiddendriticcell，mDC）：

可表达TLR2、4、5，在病原体等抗原性异物刺激下，能分泌以IL-12和IL-2为主的细胞因子，诱导或促进Th0细胞分化为Th1细胞，引发和增强细胞免疫应答；

②浆细胞样树突状细胞（plasmacytoiddendriticcell，pDC）：

可表达TLR7、8、9，在病毒感染刺激下，能产生以IFN-α和IL-6为主的细胞因子，发挥抗病毒作用；

在IL-3和CD40L联合刺激下，可分泌以IL-4和IL-5为主的Th2型细胞因子，诱导或促进Th0细胞分化为Th2细胞，辅助B细胞产生体液免疫应答。

另外，胸腺DC参与阴性选择，诱导中枢免疫耐受；

非成熟DC可诱导T细胞形成外周免疫耐受。

三、自然杀伤细胞

自然杀伤细胞（naturalkiller，NK）来源于骨髓淋巴样干细胞，其分化、发育依赖于骨髓或胸腺微环境，主要分布于外周血和脾脏，在淋巴结和其他组织中也有少量存在。

NK细胞不表达特异性抗原识别受体，是不同于T、B淋巴细胞的第三类淋巴细胞。

目前将人TCR、mIg、CD56+、CD16+淋巴样细胞鉴定为NK细胞。

NK细胞无需抗原预先致敏，即可直接杀伤某些肿瘤细胞和病毒感染细胞，故在机体抗肿瘤、早期抗病毒或胞内寄生菌感染的免疫应答中起重要作用。

NK细胞表面表达IgGFc受体（FcRⅢ），也可借助ADCC作用杀伤靶细胞。

NK细胞可被IFN-/、IL-2、IL-12、IL-15和IL-18等细胞因子所激活，活化NK细胞可分泌IFN-和TNF-等细胞因子，增强机体抗感染效应并参与免疫调节。

（一）NK细胞杀伤作用的机制

NK细胞与靶细胞密切接触，可通过不同途径发挥杀伤效应。

1．穿孔素/颗粒酶途径穿孔素储存于胞浆颗粒内，其生物学效应与补体攻膜复合物类似。

在钙离子存在条件下，多聚穿孔素可在靶细胞膜上形成“孔道”，使水电解质迅速进入胞内，导致靶细胞崩解破坏。

颗粒酶是一类丝氨酸蛋白酶，可循穿孔素在靶细胞膜上所形成的“孔道”进入胞内，通过激活凋亡相关的酶系统导致靶细胞凋亡。

2．Fas/FasL途径活化的NK细胞可表达FasL，其与靶细胞表面Fas（CD95）结合，可形成Fas三聚体，使Fas胞质区死亡结构域（deathdomain，DD）相聚成簇，继而招募胞浆内Fas相关死亡结构域蛋白（Fas-associateddeathdomainprotein,FADD），通过激活胱天蛋白酶（caspase）级联反应而导致细胞凋亡（图14-1）。

3．TNF-α/TNFR-I途径TNF与靶细胞表面I型TNF受体（TNFR-I）结合，使之形成TNF-R三聚体，导致胞浆内DD相聚成簇，继而招募胞浆内TNF受体相关死亡结构域蛋白（TNFreceptor-associateddeathdomainprotein,TRADD），通过激活胱天蛋白酶级联反应而导致细胞凋亡（图14-1）。

图14-1FasL和TNF介导的细胞凋亡示意图

（二）NK细胞活性的调节

NK细胞活性受其表面多种调节性受体的调控。

按照NK细胞受体所识别的配体性质不同，可分为识别HLAⅠ类分子和非HLAⅠ类分子的调节性受体。

1．识别HLAⅠ类分子的NK细胞受体NK细胞表达多种以HLAⅠ类分子（包括经典的和非经典HLAⅠ类分子）为配体的受体。

按其功能，可分为活化性受体和抑制性受体。

生理条件下，抑制性受体占主导地位，即抑制性受体识别自身组织细胞表面HLAⅠ类分子后，可启动抑制性信号转导，而使活化性受体的功能受到抑制，表现为NK细胞不能杀伤自身正常组织细胞。

病理情况下，如某些病毒感染细胞和肿瘤细胞表面HLAⅠ类分子表达下降或缺失，抑制性受体因其无配体结合而丧失负调控作用，此时活化性受体即可发挥作用，导致NK细胞活化对病毒感染靶细胞或肿瘤靶细胞产生杀伤作用。

按照分子结构可将识别HLAⅠ类分子NK细胞受体分为以下两类。

（1）杀伤细胞免疫球蛋白样受体（killerimmunoglobulin-likereceptor，KIR）：

属Ig超家族成员，为跨膜糖蛋白，其胞外段含可识别自身HLAI类分子的结构域。

根据胞外段Ig样结构域的数目，可分为KIR2D和KIR3D。

其中某些受体胞质区氨基酸序列较长（longer），含免疫受体酪氨酸抑制模体（ITIM），可转导抑制信号，称为KIR2DL或KIR3DL；

某些受体胞质区氨基酸序列短（shorter），称为KIR2DS和KIR3DS，它们可通过与其相连的、含免疫受体酪氨酸活化模体（ITAM）的DAP12分子转导活化信号（图14-2）。

图14-2KIR家族中抑制性受体和活化性受体结构示意图

（2）杀伤细胞凝集素样受体（killerlectin-likereceptor，KLR）：

①CD94/NKG2A异二聚体为抑制性受体，其中CD94胞质区短，无信号转导功能，NKG2A胞质区含ITIM模体，可转导抑制信号。

②CD94/NKG2C异二聚体胞质区氨基酸序列短，无信号转导功能，但NKG2C可通过其相连的、胞质区含ITAM模体的DAP-12结合而转导活化信号（图14-3）。

图14-3KIR家族中抑制性受体和活化性受体结构示意图

2．识别HLAⅠ类样分子的活化性受体NK细胞表面还表达某些能够识别靶细胞表面非HLAⅠ类分子的活化性受体。

此类受体的配体主要存在于某些肿瘤细胞和病毒感染细胞表面，而不表达于正常组织细胞表面。

因此，NK细胞可通过此类杀伤活化性受体选择性杀伤肿瘤和病毒感染的靶细胞，而对正常组织细胞不起作用。

（1）NKG2D：

为NKG2家族成员，但与该家族其他成员（NKG2A、B、C、E和F）同源性较低，也不与CD94结合。

NKG2D主要表达于NK细胞和δT细胞表面,其本身无信号转导功能，可通过与其相连的、胞浆区含ITAM模体的DAP10结合而转导活化信号（图14-4）。

NKG2D识别的配体是MHCⅠ类链相关分子（MHCclassⅠchain-relatedmoleculesA/B，MICA/B）。

MICA/B是一种HLAⅠ类样分子，主要表达于乳腺癌、卵巢癌、结肠癌、胃癌和肺癌等上皮肿瘤细胞表面，而在正常组织细胞表面水平很低或缺失。

图14-4活化性受体NKG2D结构示意图

（2）自然细胞毒性受体（naturalcytotoxicityreceptors，NCR）：

NCR是NK细胞特有的标志，也是NK细胞表面主要的活化性受体，但其识别的配体目前还不十分清楚。

NCR包括：

①NKp46和NKp30表达于不同分化阶段的NK细胞表面，可通过与其相连的、胞浆区含ITAM模体的CD3ζ-ζ结合而转导活化信号；

②NKp44，是活化NK细胞的特异性标志，可通过与其相连的、胞浆区含ITAM基序的DAP-12结合而转导活化信号。

（图14-5）

图14-5NCR的分子结构及膜相关分子

四、NKT细胞

NKT细胞是指能同时组成性表达CD56（小鼠NK1.1）和TCR-CD3复合受体的T细胞。

此类T细胞可在胸腺内或胸腺外（胚肝）分化发育，主要分布于骨髓、肝脏和胸腺，在脾脏、淋巴结和外周血中也有少量存在。

NKT细胞绝大多数为CD4CD8双阴性，少数为CD4+单阳性。

NKT细胞表面TCR表达密度较低（约为外周血T细胞的1/3），且缺乏多样性，抗原识别谱窄，可识别CD1分子所提呈的磷脂（phospholipid）和糖脂（glycolipid）类抗原，且不受MHC限制。

NKT细胞表面表达IL-12和IFN-等细胞因子受体，在相应抗原或细胞因子作用下可被激活，发挥如下效应：

（1）分泌穿孔素或通过Fas/FasL途径杀伤靶细胞；

（2）分泌IL-4诱导CD4+Th0细胞向CD4+Th2细胞分化，参与体液免疫应答，诱导B细胞发生IgE类别转换；

（3）分泌IFN-和IL-12诱导CD4+Th0细胞向CD4+Th1细胞分化，增强细胞免疫应答，并可激活巨噬细胞和NK细胞，增强机体抗感染和抗肿瘤作用；

（4）分泌多种趋化因子（如MCP-1α、MIP-1β等）参与炎症反应。

五、δT细胞

T细胞是执行固有免疫功能的T细胞，其TCR由和链组成。

此类T细胞主要分布于肠道、呼吸道及泌尿生殖道等黏膜和皮下组织，在外周血中仅占CD3+T细胞的0.5%~1%。

T细胞组成性表达TCR-CD3复合受体分子，多为CD4CD8双阴性，少数为CD8+单阳性，其TCR缺乏多样性，但可直接识别某些完整的多肽抗原。

T细胞所识别的抗原种类有限，主要为：

①感染细胞表达的热休克蛋白（heat-shockprotein,HSP）；

②感染细胞表面CD1分子提呈的脂类抗原；

③某些病毒蛋白或表达于感染细胞表面的病毒蛋白，如疱疹病毒和牛痘病毒糖蛋白等；

④细菌裂解产物中的磷酸化抗原，如分枝杆菌产生的某些磷酸糖和核苷酸衍生物。

T细胞是皮肤黏膜局部参与早期抗感染免疫的主要效应细胞，也具有非特异性杀瘤作用。