肥大细胞在机体防御反应中的作用.doc

肥大细胞在机体防御反应中的作用核心提示：孙 泉，佘锐萍*，王德成，刘天龙，张艳梅，罗冬梅，王英华 (中国农业大学动物医学院，北京 100094) 摘 要：肥大细胞的研究主要集中在过敏性疾病中，肥大细胞在机体抵御病原体感染中发挥着重要作用。肥孙 泉，佘锐萍*，王德成，刘天龙，张艳梅，罗冬梅，王英华 (中国农业大学动物医学院，北京 100094) 摘 要：肥大细胞的研究主要集中在过敏性疾病中，肥大细胞在机体抵御病原体感染中发挥着重要作用。肥大细胞除具有识别、吞噬并杀灭病原微生物的功能外，尚能加工、递呈抗原和调节免疫反应。肥大细胞有针对病原信号的特异性受体系统和介质。深入阐明肥大细胞在细菌和病毒感染中的作用和机制，不仅为天然免疫的研究开辟一个新领域，而且对感染性疾病的防治也有重要意义。 关键词：肥大细胞；宿主防御；细菌感染；病毒感染 肥大细胞(ast ells)广泛分布于皮肤、淋巴组织、子宫、膀胱以及呼吸道和消化道黏膜下层结缔组织中的毛细血管及淋巴管周围。其分布特点决定了它时刻监视病原菌的入侵，并启动针对病原菌的免疫反应1-3。肥大细胞能吞噬和清除细菌，并且肥大细胞缺失小鼠抵御细菌感染的能力明显下降4。肥大细胞细胞膜上含有多种受体，这些受体能促进肥大细胞对细菌的识别与结合。有研究发现当幽门螺杆菌和金黄色葡萄球菌感染时，机体可以产生特异性IgE抗体，该抗体能与肥大细胞结合，介导肥大细胞与细菌的相互作用。肥大细胞对大肠埃希菌及其他肠道菌的识别是通过其表面的一种含甘露醇的受体与细菌表面的I型菌毛相互偶联完成的5。 机体感染病原体，肥大细胞被激活后可产生不同的细胞因子和趋化因子。因此，肥大细胞的功能极其复杂，具体体现在以下三个方面：第一，它们能迅速和选择性地产生恰当的介质引发保护性先天免疫反应和生理反应；第二，由于它们长期位于血管和淋巴管周围，因此能加强效应细胞的募集；第三，通过抗体依赖性激活获得性免疫，能缓和因感染而引起的反应5。 以往对肥大细胞的研究主要集中在过敏性疾病中，而对肥大细胞在机体防御反应中的作用却少见研究报道。本文从肥大细胞的生物学基础、肥大细胞介质、肥大细胞与病原体相互作用等方面对肥大细胞在机体防御反应中的作用进行综述。 1 肥大细胞的生物学基础 肥大细胞定居在全身各个组织中，但主要分布在与外界环境接触的部位，如皮肤，气管和肠道等。在这些部位，它们起着“哨兵”的作用。肥大细胞源于骨髓造血细胞，只有很少量的肥大细胞前体在血液中循环，一般认为肥大细胞在成熟前已移行至组织内。成熟肥大细胞只有在某些情况下进行局部增殖。在啮齿动物体内，肥大细胞的主要生长因子是IL-3(interleukin，IL)和干细胞因子(已知是KIT的配体)。在体内，干细胞因子或其受体的缺陷对肥大细胞的数量有重要影响，然而，IL-3缺陷限制着在蠕虫感染过程中肥大细胞数量的增加。在人类，干细胞因子和其他细胞因子，例如IL-6维持体内肥大细胞的生长。肥大细胞在组织中半衰期很长，已经证实啮齿动物肠道肥大细胞的半衰期在40 d以上5。 2 肥大细胞介质在防御反应中的作用 肥大细胞在抵御细菌感染中的作用主要与TNF-(tur nersis fatr，TNF)有关，用抗体阻断TNF-后，肥大细胞对小鼠的保护作用明显减弱；在盲肠结扎穿孔(eal ligatin and punture，LP)后所致的小鼠脓毒性腹膜炎模型中，TNF-缺失小鼠的死亡率也明显升高6。肥大细胞参与机体抵御细菌感染的一个重要机制是肥大细胞与细菌相互作用后，可快速释放TNF-，将中性粒细胞和酸性粒细胞等炎性细胞聚集到炎症部位，以增强机体对细菌的清除能力。尽管肥大细胞不是TNF-的惟一，但在细菌侵入的早期，肥大细胞释放的TNF-在启动防御性免疫反应中却发挥了重要的作用6。肥大细胞可释放多种介质：粒相关介质。组胺和5-HT主要作用是改变血管通透性；肝素和硫酸软骨素肽聚糖主要功能是加强趋化因子/细胞因子功能和血器形成；类胰蛋白酶，糜蛋白酶，羧肽酶和其他蛋白酶，主要作用是改造组织和募集效应细胞；肿瘤坏死因子，血管内皮生长因子和纤维生长因子-2，主要作用是募集效应细胞和加强血管形成。脂源性介质。白三烯4、白三烯B4、前列腺素D2和前列腺素E2，主要作用是募集效应细胞，调解免疫反应和促进血管形成、引起水肿和支气管收缩；血小板活化因子，主要作用是活化效应细胞，加强血管形成和诱导生理炎症反应。细胞因子。TNF、IL-1、IL-1、IL-6、IL-18、G-SF(granulyte-arphage lny-stiulating fatr，G-SF)、LIF(leukaeia inhibitry fatr，LIF)、IFN-(interfern，IFN)和IFN-，主要作用是诱导炎症反应；IL-3、IL-4、IL-5、IL-9、IL-13、IL-15和IL-16，主要是Th2型细胞因子功能；IL-12和IFN-主要是Th1型细胞因子功能；IL-1、TGF-和VEGF，调节炎症反应和血管形成。趋化因子。L2(-hekine ligand，L)、L3、L4、L5、L11和L20，主要是募集效应细胞，调解免疫反应；XL1(X-hekine ligand，XL)、XL2、XL8、XL9、XL10和XL11也能募集效应细胞，调解免疫反应。其他介质。一氧化氮和超氧游离基有杀菌的作用；抗微生物肽也可以杀灭细菌。 3 肥大细胞与病原体的相互作用 肥大细胞识别病原体的过程是建立在其受体与病原体相互作用的分子基础之上的。与免疫效应细胞作为卫兵的角色一致，肥大细胞也有多种细胞表面受体，这些受体可以和病原直接相互作用7。当有病原或其他危险信号出现时，肥大细胞能快速引发选择性反应。免疫效应细胞和病原体的直接相互作用对于早期先天性免疫反应和适当的获得性免疫反应的产生是必需的。这种相互作用在感染过程中至关重要。 3.1 Tll样受体 有证据表明肥大细胞可以通过Tll样受体(Tll-like reeptrs，TLR)与革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的产物发生反应。啮齿动物肥大细胞能通过选择性炎性细胞因子(如TNF和IL-6)的产生对LPS(lipplysaharide，LPS)产生反应，没有并发的脱颗粒现象。肥大细胞对LPS产生反应依赖于TLR48。在细菌性腹膜炎模型中，局部重组的无功能性TLR4的肥大细胞缺乏鼠性粒细胞的募集明显减少，与用正常肥大细胞重组鼠相比死亡率升高，证实了缺乏TLR4的肥大细胞机体抵御细菌感染的能力明显下降。TLR2也被证实在人和啮齿动物表达并具有功能。尽管肥大细胞对PGN(peptidglyan，PGN)的反应被认为主要是由TLRs介导的，但其他分子的作用也不能忽视。在已证实的参与PGN反应的细胞中，核苷酸结合寡聚区蛋白和PGN识别蛋白也是必需的。肥大细胞在体内通过TLR2/TLR4的衔接能显著地加强急性炎症反应，但是其中的机制需要深入研究。TLRs途径可能介导了树突状细胞、T淋巴细胞和肥大细胞之间的相互作用，从而调节变态反应9。 3.2 T细胞辅助受体和甘露糖结合蛋白 TLR介导的免疫效应细胞的激活是由多种受体复合物的信号系统介导的，其中包含了一种或多种T细胞辅助受体。D14是一种常见的TLR4信号复合体的重要成分。肥大细胞一般不表达D14，这为区别肥大细胞与单核细胞或巨噬细胞提供了一种重要依据。然而，有报道TLR4介导的肥大细胞的反应依赖于D14，依赖于血清中可溶性的D14的存在8。 肥大细胞对有菌毛的革兰氏阴性菌(如大肠埃希菌)的许多反应，依赖于FiH蛋白的表达，这种蛋白有甘露糖结合功能。已证实糖基磷脂酰肌醇(gly-sylphsphatidylinsitl，GPI)结合蛋白D48，在鼠肥大细胞对表达FiH细菌反应的脱颗粒、生成白细胞三烯和TNF的过程中是必需的。FiH的甘露糖结合活性对于许多这样的功能是必需的，并且已证实缺乏FiH的细菌几乎不能诱导肥大细胞D48依赖性的吞噬作用和超氧负离子的产生。D48没有独立的通信功能，它可能只形成信号复合体的一部分9。 3.3 肥大细胞的吞噬作用及其杀伤微生物活性 肥大细胞不仅可以释放多种生物活性介质，进而影响机体的免疫反应，而且还具有吞噬功能。肥大细胞能结合并吞噬沙门菌，该作用是由补体介导的10。肥大细胞能吞噬并杀灭非侵袭性大肠埃希菌，如阴沟肠杆菌和肺炎克雷伯菌11。 肥大细胞杀伤微生物的机制与经典吞噬细胞如中性粒细胞及巨噬细胞的杀伤机制相似9。肥大细胞胞质含有酸性水解酶，该细胞在与细菌及一些抗原接触后也能产生超氧负离子。此外，肥大细胞还能通过分泌胃促胰酶或蛋白酶杀灭曼氏裂体吸虫，以及通过膜表面的高亲合力FR1受体呈现其杀伤活性12。电镜观察发现附着细菌的摄入与肥大细胞膜皱缩(ebrane ruffling)和囊泡内细菌的内化作用(internalizatin)有关，其吞噬过程约20 in，紧密黏着于肥大细胞的细菌活力1 h即可减少50%13。 肥大细胞在宿主抵御人免疫缺陷病毒(Huan iundefiieny virus，HIV)感染中可能也有作用，有研究表明，HIV患者的淋巴结内肥大细胞数量明显增加，提示肥大细胞在HIV长期感染中有重要作用14。肥大细胞和它们的前体细胞已经表明能被几种重要的病原体感染，包括嗜巨噬细胞性的HIV-1、骨痛热病毒、巨细胞病毒和腺病毒。被呼吸道合胞病毒(respiratry synytial virus，RSV)和副流感病毒1型感染的牛和啮齿动物模型中，肥大细胞的数量和功能发生了变化，这表明病原可能诱导了肥大细胞的活化15。肥大细胞在对几种病毒感染相关的疾病中有重要作用，但其在病毒性疾病中的保护作用还没有被明确证实16。 病原菌产生的毒素也可以诱发肥大细胞的异常反应，如痢疾志贺菌(Shigella dysenteriae)的志贺毒素，在肥大细胞参与下可促进肠细胞花生四烯酸代谢紊乱，产生过量LT4，使体内电解质与体液过度排泄，导致痢疾17-18。 4 展望 肥大细胞在天然免疫中的主要作用包括对病原菌的吞噬和清除，释放大量介质及募集中性粒细胞等，以启动早期的炎症反应19-21。 肥大细胞在机体防御反应中有重要作用，随着分子生物学和分子免疫学等学科的飞速发展，这种作用的机制将逐步被揭示。肥大细胞在肠道呈现规律性分布，从十二指肠到空肠、回肠肥大细胞数量逐渐减少，结构和功能具有一致性，这种数量的减少可能在肠道免疫耐受中有重要意义。免疫耐受是免疫学研究的热点问题，从肥大细胞角度研究免疫耐受将开辟一个新的研究领域。 鉴于肥大细胞介质的多样性和功能的