肠道免疫屏障相关文献整理

肠道免疫屏障相关文献整理文/王莹肠道是人体最大的淋巴器官，人体的肠腔不断与病毒、细菌和外来异物等微生物接触，为阻止有害物质的入侵肠腔表面被覆的粘膜起了重要作用。本文分别从定义、组成、免疫机制、影响因素、调控手段以及微生物群与肠道免疫屏障的关系这几个方面进行了介绍。肠道免疫肠道除了消化、吸收、分泌功能外，还具有重要的屏障功能。肠道的屏障功能是指肠道上皮能够分隔肠腔内的物质，防止致病性物质的侵入和阻止肠道内细菌及内毒素的移位。肠屏障包含肠钻膜的机械屏障、生物屏障、化学屏障及免疫屏障等多层含义。肠道黏膜能够选择性地允许肠腔内容物中的食物、药物等进入，而阻止细菌及毒素的进入，这除了与肠黏膜机械屏障有关外还与肠相关淋巴样组织(GALT),即所谓的肠道免疫屏障密切相关。同时，肠道黏膜免疫也是机体防比感染的第一道防线。因此，研究肠道免疫屏障的损伤有助于我们能够更好地预防由于肠道屏障功能障碍所造成的脏器感染，多器官功能障碍等疾病的发生。肠道免疫屏障的构成及各组分作用机制肠道内的黏膜免疫系统由肠相关淋巴组织(GALT)组成°GALT主要以两种形式存在:一种是呈弥散分布的淋巴组织，另一种为组织化的淋巴组织。这些淋巴组织作为肠道黏膜免疫系统的诱导。GALT主要包括肠上皮内淋巴细胞(iIEL)、固有层淋巴细胞(LPL)、派伊氏结(PP)和肠系膜淋巴结等肠道组织及肠道浆细胞分泌型免疫球蛋白A(sIgA)。2.1肠上皮内淋巴细胞(iIEL)肠上皮内淋巴细胞是存在于消化道上皮内的庞大T细胞群体，它的表型、功能和发育过程的调节与经胸腺发育成熟的T细胞均不同。肠上皮内淋巴细胞在体内外受到刺激时可分泌多种细胞因子，如IL_2、IL_4、IL_3和IFN_Y等，其中IFN_Y最重要，它在调节肠上皮细胞功能及在细菌、病毒和寄生虫感染中发挥重要作用。肠上皮内淋巴细胞具有不同的细胞毒作用，主要包括异常反应和病毒特异性的细胞毒作用、自然杀伤活性和自发细胞毒作用，但肠上皮内淋巴细胞的细胞毒作用不受MHCI类分子的限制，是通过Fas通路起作用。2.2固有层淋巴细胞(LPL)肠道固有层主要含有60%T细胞、20%B细胞(包括浆细胞),5%巨噬细胞和其他细胞，浆细胞中大约70%~90%产生SIgA,巨噬细胞主要起呈递抗原的作用。固有层内T细胞大约2/3是CD3+、CD4+、CD8-Th细胞(包括Th1和Th2细胞)，1/3是CD3+CD4-CD8+T细胞(细胞毒/抑制T细胞)。在肠道病变时,T细胞活化，释放TNF_a、Fas_L等，主要Fas_L占主导地位,使粘膜损伤。为了对抗此机制，肠道内存在大量调节T细胞。这些T细胞与粘膜免疫反应有密切的关系其中一种细胞叫做T调节1细胞(TR1),可抑制Th1活性。已有部分实验证明肠道内的调节T细胞在控制炎症性肠病中起重要作用。浆细胞(PC)是B淋巴细胞的主要产物，在受抗原刺激后合成和分泌二聚体IgA,且维持机体内抗体的水平，最终合成SIgA和SlgM发挥免疫防御作用。2.3派伊氏结(PP)肠相关性淋巴样组织中最有代表性的是派伊氏结(PP),它是位于粘膜固有层的疏松结缔组织中的淋巴小结的集合体。PP内的T细胞主要存在于PP内的旁滤泡区，这些T细胞已发育成熟，超过95%表达TCR,主要是抗原特异的Th1和Th2及CTL,这些细胞诱导和调整了体液免疫和细胞介导的免疫反应，是粘膜屏障的重要组成部分。2.4分泌型免疫球蛋白A(sIgA)sIgA是肠粘膜主要的免疫球蛋白，长期以来一直被认为是第一线的免疫防御，对粘膜固有的和入侵的病原体具有抵抗作用。肠粘膜的sIgA结构稳定，能够耐受肠道局部温度、pH值等理化环境的变化及蛋白酶的消化作用。sIgA合成转运受抗原和肠上皮固有层的B细胞分化成分泌IgA的浆细胞的影响。sIgA可抑制肠道内的细菌粘附肠道粘膜表面，还可中和肠道内的毒素、酶和病毒，并结合抗原形成免疫复合物后被吞噬细胞清除；直接作用于细菌表位，使已被肠道酶类改变的病原体毒力降低；尤其对肠道菌群中的革兰阴性杆菌具有特殊的亲和力，能包被细菌，封闭细菌与肠上皮细胞结合的特异部位，阻止其与肠上皮细胞的吸附，避免细菌穿透肠上皮发生移位，是阻止细菌移位的重要环节。肠道免疫屏障的免疫机制肠道黏膜免疫系统是由免疫反应启动的有高度器官化场所和分散在固有层和肠上皮间的效应淋巴细胞等两部分组成的防御系统。外来的抗原物质，如细菌、病毒、食物中的大分子蛋白质等被摄入到GALT和肠壁淋巴结内，这些高度器官化的二级淋巴器官结构是诱导肠特异性免疫的主要部位。被抗原激活的B细胞和T细胞从诱导场所通过淋巴引流管迁移到肠系膜淋巴结,然后进入血液循环，随着血流最后再归巢到黏膜效应部位。这些效应部位是由抗原特异性的T细胞和B细胞、分化的浆细胞、巨噬细胞、树突状细胞(DC)以及嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞等组成。黏膜免疫系统的诱导部位和效应部位产生黏膜和血清抗体反应，通过T细胞介导免疫,局部免疫刺激或免疫抑制介质以及系统免疫无能(systemicanergy)oPP结位于肠黏膜下,是诱导肠特异性免疫的主要场所。在PP结圆顶区上分布有微皱褶细胞(mi-crofoldcel,lM细胞)。M细胞摄取和转运肠腔的抗原，如肠道病原菌、肠道原籍菌、病毒、食物中的抗原等到肠上皮下圆顶区，在此进行抗原处理和诱导特异性的免疫反应。肠道黏膜免疫系统的防御机制是非常复杂的，除肠道的内环境非常复杂外，还需要依靠严格的调节机制来区分来自于肠道内环境中的危险信号和无害信号。在生物体的肠道黏膜免疫系统持续地受到包括病原体、食物蛋白和共生菌群在内的信号刺激，对于无害信号刺激,GALT或是保持一种低反应性的免疫监视状态，或是调动免疫耐受机制;而对于危险信号,GALT则及时反应将其清除，从而维持肠道内环境的稳定。肠道免疫屏障的影响因素肠道免疫屏障的影响因素主要包括细胞因子、病原菌、血管活性肠肽(VIP)、P物质（SP）和生长抑素（SS）等。4.1细胞因子对动物肠道免疫的影响细胞因子中干扰素-Y（IFN-Y）和肿瘤坏死因子-a（TNF-a）对IgA的分泌有下调作用，IL-4、IL-5、IL-6、IL-10对IgA的分泌有增强和诱导作用，分泌这些因子的细胞主要存在于固有层内，与IgA浆细胞有着密切的空间关系。4.2病原菌的影响许多病原菌在长期进化过程中合成了一种IgA蛋白水解酶，可以水解黏膜局部的SIgA，从而削弱SIgA的保护功能，便于细菌的入侵和定植。IgA蛋白水解酶的表达可能是病原菌对抗宿主肠道黏膜免疫反应的重要致病机理。4.3其他物质的影响血管活性肠肽（VIP）、P物质（SP）、生长抑素（SS）等对S-IgA合成转运等都有影响。SS可下调DNA合成和细胞分裂，抑制Ig（尤其是IgA）的合成；而SS受体多位于具有抑制和杀伤作用的T淋巴细胞上，除直接作用于淋巴细胞外，SS还作用于其他细胞，间接拮抗淋巴细胞的分裂和Ig的合成。VIP对淋巴细胞的分裂和Ig的合成有明显的调节作用，且对IgA合成的影响大于对IgM或IgG的影响。VIP受体主要分布于T细胞上。VIP与其受体结合可活化膜的环腺苷酶系统，导致DNA复制和细胞分裂的抑制。SP能显著促进Con-A刺激的PP淋巴细胞和脾淋巴细胞的DNA合成，也可促进Ig的合成，其对IgA合成的影响大于对IgM的影响，IgG不受SP影响。肠道免疫屏障的调控对肠道免疫屏障具有调控作用的物质主要有谷氨酰胺和益生素两大类。5.1谷氨酰胺与肠道免疫谷氨酰胺（Gln）缺乏能明显降低肠腔中SIgA的含量，与肠黏膜内可分泌SIgA的浆细胞数量减少有关。接受全肠外营养（TPN）的动物肠道免疫功能发生变化：没有加入Gln的动物，胆汁中SIgA的分泌下降了50%，细菌大量粘附于黏膜表面，肠系膜淋巴结中有明显细菌移位；而在总肠外营养物中加入Gln的动物，胆汁中SIgA水平与正常动物比较无差别，肠黏膜浆细胞计数也证实谷氨酰胺能阻止产生SIgA细胞的减少。5.2益生素与动物肠道免疫乳酸菌的某些菌株：鼠李糖乳杆菌，植物乳杆菌，乳酸球菌，双歧杆菌动物亚种是肿瘤坏死因子（TNF-a）和IL-6的强有力的诱导剂，有些能刺激IL-10的产生，以增强免疫。乳酸菌能刺激机体产SIgA的细胞增殖，从而使得SIgA水平上升，可促使系统对轮状病毒产生免疫应答，中和毒素，缓解轮状病毒引起的腹泻、急性肠胃炎、厌食、遗传性过敏皮肤炎等病的症状。除上面提到的谷氨酰胺和益生素对动物肠道免疫有影响外，其影响因素还有精氨酸、核苷酸、短链脂肪酸（SC-FA）以及一些微量元素。肠道微生物群与免疫屏障的关系肠道菌群在肠道粘膜免疫中起了重要作用，仅在结肠中就有1012-1014个细菌/体重G，比身体内的细胞还多，且种类丰富，目前已发现有400-500种不同的细菌，，常见的有梭状芽抱杆菌属、拟杆菌属、真细菌属等。肠道细菌能通过粘膜屏障固有层移位，与免疫细胞相互接触，这种移位可以通过激活穿越上皮细胞的运输通路，持续刺激粘膜免疫系统，一旦肠道细菌稍稍改变即可引起病理反应。此学者还发现敲除细菌的动物有很低的粘膜浆细胞和IAA，因此可以认为妙产生是直接依赖肠道菌群。已有相关研究证实，菌群缺陷时，固有层淋巴细胞减少。当菌群重新建立时，固有层淋巴细胞恢复正常，因此认为控制炎症就要控制细菌，无细菌的动物存在免疫缺陷。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。存在于肠道粘膜表面的益生菌作为一种活的有机体对肠道粘膜具有双重的保护作用，一方面它可以在肠道内定植，维护肠道微生物菌群的平衡；另一方面益生菌可直接作用于宿主的免疫系统，诱发肠道免疫。益生菌的免疫主要是通过激发SlgA来实现的。SIgA是机体内分泌量最多的免疫球蛋白，SIgA主要由肠粘膜固有层中的IgA+浆细胞分泌。通常IgM+B细胞遭遇抗原刺激可分化为IgA+B细胞，IgA+B细胞又在T辅助细胞（Th细胞）调节下发育为成熟的IgA+浆细胞。IgA+浆细胞进一步分化成为SIgA，SIgA是IgA与肠上皮腺体细胞合成的分泌片结合后形成的二聚体。分泌片是一分子量为83kD的糖蛋白，作为IgA的特异受体在SIgA的合成、分泌和转运中具有重要作用，它能保护SIgA不受肠腔内的蛋