2019年肠道粘膜免疫应答机制综述

1、肠道粘膜免疫应答机制摘要：人体肠道内的黏膜是人体内环境与外环境间直接交流的主要界面。肠道 黏膜不仅是营养吸收及水分、矿物质交换的主要场所，同时也是许多病原体感染 或起始感染的主要位点。肠道粘膜免疫是机体免疫系统的重要部分， 近年发现了 病原体、肠道菌群、免疫疫苗、免疫载体在其免疫调节的机制发挥着极其的重要 地位。肠道黏膜免疫系统是由肠相关淋巴组织组成的复杂网络，具有完善的免疫反应机制和严格的免疫调控机制。可以说，肠道黏膜免疫系统是机体抵御肠道病 原体感染的第1道防线,同时,也在宿主与外环境间黏膜稳态的建立和维持上发 挥重要的作用。本文简要综述简要介绍肠道黏膜免疫应答机制的研究进展以及介 绍这些

2、影响因素在肠道粘膜免疫的作用。关键词：肠道黏膜免疫细胞应答机制肠道粘膜免疫病原体 肠道菌群免疫疫苗免疫载体研究进展1肠道黏膜免疫系统简介黏膜免疫系统由呼吸道、胃肠道、泌尿生殖道及某些外分泌腺（如唾液腺、泌乳的乳腺等）粘膜相关的淋巴组织共同构成一个相对独立的体系，由于其所处的解 剖位置相分布部位的特殊性，粘膜免疫系统既是机体系统免疫的重要组成部分， 同时又具有其相对独立性。传统观念认为淋巴细胞是来自骨髓或胸腺， 在中枢淋 巴器官巾分化、成熟后经淋巴循环定居于周围淋巴器官，担负免疫监视功能。近年来大量的资料 旳显示脏器巾的淋巴细胞不完全由淋巴器官移入，存在着固有 淋巴细胞，并统称为组织相关性淋巴细

3、胞。胃肠道黏膜不仅是消化、吸收营养物 质的场所，而且还是重要的免疫器官，具有重要的免疫功能，与呼吸道的淋巴组 织共同构成免疫系统的第一道防线。2 肠道黏膜免疫系统组成肠道黏膜免疫系统，也称之为肠道相关淋巴组织（GALT，直接参与和调控肠道黏膜免疫调节，也是机体免疫系统的重要组 成部分。肠道黏膜免疫系统有以下部分组成：肠上皮细胞（IEC）,肠上皮细胞间 淋巴细胞（IEL），黏膜固有层淋巴细胞（LPL）,肠粘膜下集合淋巴结（PF），以 及黏膜组织内各种单核淋巴细胞， 如T细胞、B细胞、巨噬细胞和树突细胞（DC 比35 等 。2.1 肠上皮细胞（IEC）肠上皮细胞之间以紧密连接为主，刷状缘表面分布致

4、密的碱性磷酸酶，与 slgA、杯状上皮细胞分泌的黏液组成机体与外界的一 层屏障，阻止绝大部分外来致病原侵入。肠上皮细胞可以表达HLA分子和CD1发挥抗原提成功能，并有效转运slgA从黏膜固有层进入肠腔，参与slgA的分泌33。另外研究发现，肠上皮细胞还产生大量参与黏膜免疫调节的细胞因子如IL-4、IL-10。2.2 肠黏膜下集合淋巴结（PP肠集合淋巴结（PP结）是分布于肠系膜缘对侧肠壁黏膜或黏膜下，由多个淋巴滤泡聚集成高度器官化的黏膜相关淋巴组 织（O-MALT，具有典型的二级淋巴器官结构，有确定的B细胞和T细胞依赖区。 滤泡表面覆有一层滤泡相关上皮（FAE，FAE由该部位特有的抗原转运细胞即

5、微 皱褶细胞（microfold cell，简称M细胞）、肠上皮细胞、淋巴细胞等组成。PP 结含有大量的免疫细胞，其中B细胞主要分布在淋巴滤泡，淋巴滤泡受抗原刺激形成生发中心，内含大量增殖淋巴母细胞，多数为IgA+细胞，少数lgM+、IgD+细胞位于滤泡间区。T细胞主要位于滤泡间区，包括 CD4+和CD8+ T细 胞，95%以上的T细胞表达a B TCR而一小部分表达丫 S TCR在PP结中50% 60%a B TCRT细胞是CD4+ （辅助）T细胞，剩下的是CD8+ （细胞毒/抑制）T 细胞。抗原递呈细胞（APC主要是树突状细胞（DC、巨噬细胞（MO）和B细 胞。滤泡间区有高内皮静脉（HEV

6、，是淋巴细胞进入 PP结的通道。PP结有传 出淋巴管，但没有传入淋巴管，这一结构特点在淋巴组织中是独特的35。由于PP结含有各种必需的免疫活性细胞，一般认为PP结是黏膜免疫反应的主要诱导部位。孤立淋巴滤泡在肠黏膜免疫反应中的作用尚存在争议，研究发现人和小鼠小肠的孤立淋巴滤泡类似于 PP结，也有生发中心和覆盖在滤泡上的滤泡相关 上皮，推测其功能可能作为黏膜免疫反应诱导部位36。肠系膜淋巴结也作为黏膜免疫诱导部位产生IgA抗体以利于肠黏膜吞噬细胞对共生菌的毁损37。2.3 肠上皮细胞间淋巴细胞（IEL） 肠上皮细胞间淋巴细胞主要是 CD8+T细胞。在小鼠大多数IEL是丫 S TCRDD8+ ,20

7、%40%的IEL表达a B TCR a B TCR勺表达取决于肠腔中抗原刺激水平，成年鼠的a B TCR表达可高达75% 在人绝大多数IEL是a B TCRCD8 + T细胞，丫 S TCRT细胞只占人类IEL的一 小部分（5%30%）36：0 IEL具有自然杀伤活性，能以非 MHC限制的方式直接 识别未加工的抗原，产生溶细胞活性，能杀死和清除病毒感染或损伤的上皮细胞， 对病毒感染有免疫监视作用2.4 黏膜固有层淋巴细胞（LPL）黏膜固有层淋巴细胞主要由B淋巴细胞和T淋巴细胞组成。肠lgA+浆细胞分别来源于肠PP结、孤立淋巴结的B2 细胞和腹膜腔的B1细胞。根据细胞来源、表面标志、抗体产生及自

8、身分裂的 特点，B细胞可分为B1和B2细胞两个亚群，B1细胞分布于胸、腹膜腔内，表 达 CD5 + 和 MAC-1 + 分子，属于 IgMhi /IgDlo 、B220lo 和 Fc& R （ - ），在 小鼠胚胎期，B1细胞前体在肝和网膜中发育，在成年小鼠，B1细胞位于腹膜腔 和胸膜腔，具有自我更新能力，B1细胞不进入淋巴结和脾的淋巴滤泡，部分腹 腔中的B1细胞可发生转化，移行到肠黏膜固有层，分化成熟为浆细胞，参与肠 道IgA免疫应答；B2细胞来源于PP结和孤立淋巴滤泡，不表达CD5+和MAC-1 分子，属于IgMlo /IgDhi和B220int to hi，由成年小鼠骨髓干细胞持

9、续产生。 肠黏膜固有层T细胞主要是CD4 + T细胞（60%70%，其中绝大多数（95% 表达a B TCR CD8 + T细胞占大约30%40% 是溶细胞效应细胞 丽。另外10% 的巨噬细胞、5%的粒细胞、1%3%黏膜肥大细胞也是黏膜固有层中主要细胞类 型。3、肠道粘膜免疫与微生物3.1、肠粘膜与病原体肠粘膜表面存在大量的微生物。通常外环境中的相当大一部分病原体进入胃 肠道后会被粘膜天然免疫成分形成的屏障阻止在体外。非特异免疫成分包括牯 液、溶菌酶、乳铁蛋白、三叶蛋白、防御素、分泌型自细胞蛋白酶抑制因子以及 胃酸和胃肠蠕动等，将肠道腔内病原物质清除到体外I 。急性感染期GAL中T淋巴细胞大鼍

10、快速耗损的第一个令人信服的，见于 SIV 感染恒河猴AlD6动物模型的研究报道中2。大约经过6年之后，有关于HI v_l感染者粘膜中T淋巴细胞选择件显著地耗损的研究报道 3, 4。由于肠腔中存在 大量的微牛物和食物携带的抗原，肠粘膜中的大部分淋巴细胞都是曾经被激活过 的效应细胞和记忆细胞。其中免疫记忆细胞或被激活过的T细胞主要大量存在于周有膜中。Matta li等指出，大多数T细胞丢失是由于记忆细胞的大部分被感染 直接造成的。另一方面，Fas和Fas配体的高水平表达可能是导致末被感染的记忆 性，如T细胞死亡的原因。总之，肠粘膜中有许多易感细胞和大量病毒复制，直 接的病毒细胞致病作用和几种潜在的

11、其它机制，导致T细胞数在感染早期就急剧下降。3.2、肠粘膜与肠道菌群在人和动物肠道中栖息着大约1014个细菌，达500余种，但并未引起不正 常或致病现象，这一微生物生态构成了肠道正常菌群。肠道菌群间互相保持着共生或拮抗关系，它们以宿主摄取的食物以及分泌于消化道内的各种成分作为营 养,从而不断地增殖和被排泄，它们与宿主的健康、疾病有着极其密切的联系 ， 在正常状态下，肠道菌群的组成、种类都是较为稳定的。肠道菌群不仅和肠粘膜 共同构成一道保护屏障，阻止细菌、病毒和食物抗原的入侵，还可以刺激肠道的 免疫器官发挥更强的免疫功能。益生菌是肠道正常菌群的优势菌群，与肠粘膜紧 密结合构成肠道的生物屏障，能通

12、过占位效应、营养竞争及其分泌的各种代谢产 物及细菌素等抑制条件致病菌的过度生长及外来致病菌的入侵，维持肠道的微生态平衡7。早在1989年 Yasui等给小鼠饲喂短双歧杆菌发酵奶，结果发现小鼠的肠粘膜 下淋巴结增生8。1999年郑跃杰等通过实验发现短双歧杆菌促进小肠粘膜下淋巴结细胞增殖， 增殖的细胞有B细胞和贴壁细胞，短双歧杆菌同贴壁细 胞一起培养，其上清作为添加物，也可促进 B细胞的增殖90益生菌对肠上皮 内淋巴细胞具有激活作用，IEL位于小肠和结肠具有吸收功能的上皮细胞之间， 主要为T细胞和NK细胞，T细胞中以丫、6 T细胞最多，且75%以上为CD8+细胞, 研究认为上皮内T细胞主要功能是细

13、胞杀伤作用10 o 2005年Scharek等人通过 用益生菌对母猪和仔猪的灌喂来研究对免疫系统的影响，他们发现益生菌能够增 强肠道上皮细胞的功能及活性并且对CD8+T田胞数量的增多有一定的影响，这些 都表明益生菌增强了免疫系统的免疫功能114、肠道粘膜免疫调节的机制肠粘膜表面的抗原引发肠道中的粘膜反应， 肠道粘膜中的淋巴结将捕获的抗 原移到巨噬细胞，然后其对抗原进行加工，并转移给辅助性T细胞，然后激活B淋巴细胞，B淋巴细胞分化增强，产生大量分泌型IgA(SlgA)，在这过程中受IL-10、 TGF-D和IL-4等细胞因子以及PF中的树突状细胞(Dc)和T细胞携带的细胞信号的 影响，slgA+

14、B细胞能合成IgA二聚体，穿过上皮细胞进入肠腔，在这过程中，IgA 二聚体和分泌成分结合形成可抵抗蛋白酶水解的 sIgA，slgA是粘膜免疫反应中的 主要的效应因子，slgA可与病原微生物、毒素和抗原物质结合，阻止病原菌的入 侵和抗原物质的渗透，而不激活强烈的炎症反应和细胞毒反应。12，14肠道粘膜免疫反应主要依靠分泌至粘膜表面及肠腔中的免疫球蛋白(以sIgA为主)和肠道粘膜内以淋巴细胞为主体的免疫活性细胞，共同完成肠道的局部免 疫功能15-17，其主要功能有18-20:阻断细菌对粘膜的吸附，使其不能 形成集落，从而达到排菌的目的；中和病毒的作用； 中和毒素的作用；对有异物摄人和空气吸人的某些

15、抗原物质具有封闭作用，使这些抗原游离于粘膜 表面，不致进入机体，从而避免全身的免疫反应；激活补体的C-3旁路途径，并参与补体和溶菌酶协同抗菌作用；阻止机体对肠腔内共栖的正常菌群产生免 疫应答。因此，肠粘膜免疫屏障的损害可能与肠外细菌、内毒素移位及诱导全身过度、失控、自毁的炎症反应密切相关。近年来，关于分泌成分(SC)在粘膜防御和稳态平衡中作用的新发现，为它的前体形式(pIgR)的献身行为提供了一个合理的解释.除了特异性转运免疫球蛋白 通过上皮细胞，pIgR还具有独特的生物化学特性.例如，高度的W糖基化、可 以与IgA稳固结合、对维持pIgA性质稳定和锚定到粘膜的特定部位起作用等.上 述特性使得

16、pIgR与sc能够单独而出色地行使其功能.有研究发现，SIgA可以与人 末段回肠和小鼠小肠中派尔氏结的 M细胞特异性结合21.上述发现提示，这 种类型的抗体还有某些功能未被发现，其分子机制的复杂性尚需要进一步研 究.对plgR的功能及分子机制的深入探讨，可能会对粘膜免疫的研究以及相关疫 苗和药物的开发产生深远的影响.5、肠道粘膜免疫疫苗对于肠道粘膜免疫，多以DN疫苗为主。Tang L. H.等的研究表明，通过减 毒鼠伤寒沙门氏菌为佐剂的DN疫苗口服免疫后，可诱导较好的免疫应答22。 Amorij J. P.应用流感疫苗，以岍为佐剂消化道免疫小鼠后，增强细胞辅助性T细胞的免疫应答23。另有研究表

17、明。不同佐剂的消化道粘膜免疫.对疫苗的免 疫作用有较大影响。以益生菌基因组 DN为消化道免疫佐剂，削弱了鸡对禽流感 病毒H5N亚型灭活油乳苗的体液免疫应答水平，推测可能与CpG- N CpG勺高度甲基化或者与抗原的分离免疫有关24。胡青海等以IL 一2、IL 一 18、IFN一cDNA 和CpGDNAM左剂，减毒沙门氏菌运送H5亚型禽流感DNAS苗消化道和鼻腔联合免 疫，结果表明，CpG佐剂组攻毒保护指数最高25。不同的免疫途径相结合可 诱导较好的粘膜免疫应答，以前的研究也证明了这一点。6、肠道粘膜免疫载体脂质体作为疫苗载体，具有免疫佐剂效应。 Locher等26研究表明，用脂 质体包裹编码H

18、IV-2 ENV gpl40基因的DNAS苗，免疫小鼠3次后，诱发了高水平 的系统IgG和粘膜IgA抗体反应。细菌栽体主要包括李斯特杆菌、鼠伤寒杆菌、志贺菌、乳酸杆菌属等减毒细 菌用重组李斯特杆菌作为HIV Gag疫苗载体，经直肠、静脉、口服等途径免疫小 鼠，在脾和肠相关淋巴组织诱发 HIV Gag特异性CD8+TB胞28。疫苗以沙门氏 菌为载体，表达SIV Gag蛋白和沙门氏菌川型分泌性sopEg白融合体，口服初免 猕猴，以嵌有SIVmac239Gag勺重组痘苗病毒（MVAGag）皮内注射加强免疫，可诱 发SIV特异性CTL反应。29聚乙烯亚胺PEI等阳离子聚合物载体与其他形式的基因载体相比

19、具有下述优 点：无免疫原性，不会引起机体的免疫反应；遗传物质的释放可做到由聚合物基 质的降解速率决定。PE I已经证明是有效的、毒性小、适用于许多免疫途径的基 因转移载体，在基因治疗和生物学研究领域有着广阔的应用前景。30-32参考文献1 RoyceRA Sena A, Cates W et al Sexual transmission of HIVJj NEngl J Med, 1997, 336: 1072 1078 .2 veazey RS , DeMaria M, Chalifoux LV , et al Gastrointestinal tram as a major site of

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