粘膜免疫

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摘要粘膜免疫系統是機體免疫系統的重要部分，近年發現了多種參與粘膜免疫應答和粘膜淋巴細胞歸巢的新細胞和分子。本文介紹了這些細胞和分子的特性以及在粘膜免疫中的作用。

關鍵詞粘膜免疫淋巴細胞歸巢

一、粘膜免疫應答的細胞和分子機理

覆蓋在胃腸道、呼吸道、泌尿生殖道及一些外分泌腺的粘膜面積超過400m2，是病原體進入人體的主要門戶，而且人體粘膜免疫細胞占所有免疫細胞的80%，因此粘膜免疫在機體免疫力方面占有非常重要的地位。根據功能與分布，可將粘膜免疫系統分成粘膜相關淋巴組織（MALT）和彌散免疫細胞。粘膜相關淋巴組織主要指分布于胃腸道呼吸道的集合淋巴小結，包括小腸的Peyer結、支氣管相關淋巴組織（BALT）及扁桃體等，由上皮細胞復蓋，是粘膜免疫應答的誘導和活化部位；彌散免疫細胞則是粘膜免疫的效應部位。近幾年已發現多種細胞參與粘膜免疫應答，這為進一步弄清粘膜免疫機理，研制新型口服疫苗及氣溶膠（Acrosol）吸入疫苗奠定了基礎。

1.參與粘膜免疫誘導的抗原遞呈細胞抗原在粘膜表面如何被抗原遞呈細胞（APC）攝取、加工和遞呈給T淋巴細胞是誘導粘膜免疫應答的關鍵，目前發現有幾類粘膜上皮細胞參與抗原加工與遞呈。

（1）M細胞：全稱膜性細胞（Membranecell），為一種特化扁平上皮細胞，位于粘膜淋巴結的濾泡上皮中。在腸道Peyer淋巴結濾泡上皮中，M細胞與腸上皮細胞緊密排列在一起，腸上皮形成規則的微絨毛，而M細胞形成不規則的微折疊。M細胞漿具有豐富的吞飲小泡和線粒體，但溶酶體較少。其本質同是上皮細胞，因為其與鄰近上皮細胞間可通過橋粒緊密連接，形成上皮障礙，將腸道內抗原物質與上皮下淋巴組織隔開。但M細胞允許各種不同大小分子通過這種障礙。Neutra研究發現M細胞是大分子顆粒抗原進入上皮下淋巴組織的主要途徑。與腸上皮相反，M細胞主要攝取和運輸顆粒性抗原如微生物。它缺乏腸上皮表面帶負電荷糖蛋白分子層（又叫糖萼），頂部有膜性皺褶，基底部深深凹陷成一個袋，袋中含有T（主要是CD+和CD45RO+記憶細胞）、B細胞及巨噬細胞。這種結構特征使M細胞基底膜距細胞項部僅3微米，大大縮短了含有抗原的吞飲小泡跨越M上皮的距離；有利于抗原快速進入上皮下淋巴組織誘導免疫應答。當粘膜表面的抗原與M細胞膜結合后，M細胞便將其吞入形成吞飲小泡，但抗原很少或完全不在M細胞溶酶體中停留，直接迅速被轉運至M細胞基底膜側，并將抗原釋放入上皮下淋巴組織[1]。

M細胞上皮下淋巴濾泡具有生發中心，以IgA+B細胞占多數；T細胞位于副濾泡區，可表達αβ型TCR。另外，濾泡還含有大量的APC如巨噬細胞、樹突狀細胞（DC）和B細胞，抗原被加工后呈遞給T、B細胞，產生抗原特異性B淋巴母細胞，在生發中心繁殖后，通過血流遷移到遠處的粘膜和腺體組織，在那些地方進一步分化成熟為漿細胞，分泌IgA。IgA形成雙體或多體后選擇性地與上皮細胞多聚IgA受體結合，然后跨過上皮細胞釋放入粘膜或腺體分泌物中[2]。因此，跨越M細胞轉運抗原為啟動粘膜免疫應答的最重要第一步。M細胞雖含有溶酶體酶如組織蛋白酶E，但微生物抗原一般仍以完整的活性形式路過M細胞。除腸道外，在支氣管相關淋巴組織（BALT）和新發現的鼻咽相關淋巴組織（BALT）和新發現的鼻咽相關淋巴組織（MALT）中也有類似的M細胞存在。

（2）吸收性上皮細胞：主要攝取可溶性多肽抗原并激活CD8+和CD4+T細胞。其中胃腸上皮細胞可表達T細胞激活必須的CD80（B7-1）和CD86（B7-2）共刺激分子。其中胃上皮主要表達CD86，表明其遞呈的抗原主要激活CD4+T細胞。腸上皮細胞還表達CD8的配體gp130糖蛋白，與CD8結合后激活與CD8相連折P46lek，誘導CD8+T細胞（抑制性T細胞）活化，與人體對食物抗原的免疫耐受有關。胃腸上皮細胞可組成性表達MHCⅡ，也可在腸道炎癥及感染過程中分泌的細胞因子刺激下表達MHCⅡ，表明其具有抗原加工與遞呈功能，可以誘導粘膜免疫應答。一般APC內化抗原后，將抗原運送到獨特的內體中，內體含有一種非經典性MHCⅡ類分子，即HLA-DM，DN分子可以去除MHCⅡ分子-Ⅰi鏈復合體中的Ⅰi，使Ⅱ類分子的肽結合槽暴露，從而可以結合抗原性多肽。因此，DM對于MHCⅡ荷載抗原性多肽是必要的。為了測定腸上皮細胞在外源性抗原處理方面是否與傳統APC類似，Reyes研究了MODE-K細胞系的抗原攝取和DM表達情況。用DM抗體熒光染色及流式細胞儀分析證實MODE-K細胞可組成性表達DM分子，還證實此細胞可內化各種抗原，被內化的抗原與DM在一起。上述結果表明腸上皮細胞具備抗原加工與遞呈給T細胞的基本條件[3]。在T細胞激活過程中，APC細胞上的B7與T細胞上的CD28相互作用是T細胞激活的第2信號，用RT-PCR檢測小腸上皮細胞B7表達情況，發現腸上皮可表達B7，而且LPS及EGF可增強這種表達[4]。

（3）上皮內專職APC（professionalAPC）：在粘膜的復層上皮及一些單層上皮，由于大分子抗原不能自由擴散，故粘膜免疫系統必須通過其專職APC主動攝取抗原。已證明要樹突狀細胞（DC）與巨噬細胞為兩種專職APC，它們與上皮細胞緊密相連。DC在呼吸道和口腔上皮特別豐富，可形成類似皮膚的粘膜DC網絡。它們可表達MHCⅡ類分子，是主要的APC。上皮中的DC可遷移到粘膜表面，直接與外界接觸，攝取抗原后帶回到粘膜淋巴組織誘導免疫應答。呼吸道粘膜DC網絡還可以發揮監視功能，監測吸入的抗原。在急性炎癥期間，DC前體可歸回并停滯在呼吸道粘膜，進一步分化成熟為定居性DC[5]。巨噬細胞在肺部及泌尿道大量存在，下呼吸道的定居性肺泡巨噬細胞是弱抗原遞呈細胞。在DC、肺泡巨噬細胞及T細胞之間存在復雜的相互調節作用，肺泡巨噬細胞通過產生信使分子一氧化氮（NO）可負向調節DC的功能，抑制呼吸道粘膜中T細胞的增殖。肺泡上皮細胞雖然表達MHCⅠ和Ⅱ分子，但不表達共刺激分子B7-1和B7-2，故不能直接激活肺部特異性CD4-T細胞，反而可誘導抗原特異性T細胞無反應，從而下調肺部免疫應答。

2.彌散免疫細胞與粘膜免疫的效應機理彌散免疫細胞包括上皮內淋巴細胞和固有層淋巴細胞，是粘膜免疫應答的效應部位。

（1）上皮內淋巴細胞（IEL）的特性與功能：IEL位于粘膜上皮細胞的細胞間隙。Veazey用流式細胞儀及免疫組化對猴研究表明，IEL約占腸上皮細胞的6%-4%。80%以上的IEL為CD3+CD103+T細胞及NK細胞，只有6%為CD20+B細胞。關于T細胞表型，63%-80%以上為CD8+T，少數為CD4+T細胞。TCR主要是γδ型，少部分為αβ型。研究表明，IEL有與細胞毒T細胞及NK相似的胞內顆粒如穿孔素、粒酶和絲氨酸酯酶，故IEL的主要功能是細胞殺傷作用。IEL也可分泌淋巴細胞因子如TNF-α、γ-IFN、IL-2，因此在防御腸道病原體入侵方面發揮重要作用，如殺死細菌，清除被病毒感染的上皮細胞[6]。另外，IEL可抑制粘膜部位的過敏反應。研究表明食物經消化后成為可溶性抗原，這些抗原主要通過腸上皮吸收，而腸吸收性上皮細胞具有抗原遞呈功能，可優先將抗原遞呈給CD8+抑制性T細胞，選擇性激活它們，從而導致對食物抗原的特異性耐受。

關于IEL的來源，目前認為由兩種起源不同的亞群組成。第1種約占40%，是胸腺依賴性的，由CD+、TCRαβ型T細胞組成，如同外周血T細胞一樣，多表達THy、CD5、CD4、CD8αβ。實驗證明胸腺中存在的IEL的前體細胞，在胸腺分化后到達Peyer結，在腸道內抗原的刺激下進一步分化成熟。第2類約占60%，是胸腺非依賴性的，由CD3+、CD5-淋巴細胞組成，TCR是αβ或γδ型，表達獨特的CD8αα分子，缺乏β鏈，僅10%為THy1+，它們可能直接由骨髓遷移至腸上皮，未經歷胸腺陰性選擇，含有潛在自身反應性細胞克隆。研究發現重組酶激活基因（RAG1、2）僅局限于腸上皮內表達，表明有TCR基因和Ig基因重排，證明T細胞可在腸道發生及分化成熟[7]。

（2）固有層淋巴細胞（LPL）與TH2型免疫應答：LPL位于粘膜固有層，T、B細胞均很豐富。固有層缺乏RAG1和RAG2表達，表明此處無T細胞發生，其T細胞來源于Peyer結。LPL以CD4+T細胞占優勢,CD8+T細胞較少,30%以上的CD78+T細胞是CD8αα。γδ型T細胞明顯比上皮內少，僅占2%。CD4+CD8+T細胞明顯比上皮多，占14%。B細胞以IgA分泌細胞為主，IgG、IgM分泌細胞較少。另外，也含有豐富的肥大細胞、粒細胞和巨噬細胞。

已發現在粘膜部位的免疫應答以TH2型為主，定居在固有層的CD4+TH2細胞可分泌多種TH2型細胞因子和TGF-β、IL-4、IL-5、IL-6及IL-10。Husband研究了各種TH2型細胞因子在粘膜免疫中的作用，發現由于IL-4可激活靜止期B細胞，故在誘導局部及全身抗體應答中均起關鍵作用，而IL-5和IL-6則主要在粘膜部位發揮特殊作用，IL-6在促進腸道和呼吸道IgA應答方面起重要作用，這已通過用基因去除技術（knockout）滅活IL-6基因得到證實。在IL-6缺陷小鼠，腸道IgA漿細胞明顯減少，當提供外源IL-6后，IgA應答得到恢復。相對來說，IL-5在促進IgA應答方面僅起次要作用，它主要調節IgE產生及對腸寄生蟲進行嗜酸性粒細胞應答，它是寄生蟲免疫驅除過程中激活效應細胞的主要調節因子，可活化嗜酸性粒細胞，增強其殺蟲活性。IL-4、IL-5、IL-6可協同誘導SIgA+B細胞分化成為IgA+漿細胞。因此，固有層是粘膜免疫應答的主要效應場所，漿細胞所分泌的大量IgA可通過分泌片的介導進入粘膜表現，中和抗原物質，起到清除外來抗原保護機體的作用[8，9]。

3.腸粘膜淋巴小結與胸腺外T細胞起源

在人小腸粘膜中，除了Peyer結外，最近又發現了2種新的淋巴聚集組織即孤立淋巴濾泡（Isolatedlymphoidfollicles,ILF）和富含淋巴細胞絨毛（Iymphocytefilledvilli,LFV）。它們可能是胸腺外T淋巴細胞產生和分化的部位。

ILF分布于整個小腸。結構類似Peyer結，含有B細胞和獨特的生發中心，也有T細胞，主要為CD4+T細胞，與高內皮靜脈相連。大多數T細胞表達CD45RO，在T細胞區的并指狀細胞表達MHCⅡ，ILF延伸到粘膜肌層，有些部位則延至粘膜下層。

LFV則相反，不延伸到粘膜下層，局限于粘膜層。主要含T細胞，以CD4+記憶性T細胞（CD45RO）占優勢，B細胞較少，無生發中心。LFV含有大量MHCⅡ+細胞如DC。LFV中多數細胞表達CD45（淋巴細胞共同抗原）與THy-1，不表達T細胞標志（如CD4、CD8、CD3、αβ型TCR和γδ型TCR）或B細胞標志（如B220與抗Ig），也不表達胸腺上皮細胞標志。抗小鼠胸腺基質單抗MTS-35不識別LFV中的淋巴細胞。對LFV淋巴細胞進行免疫組化研究表明，它們在表型上不同于胸腺、Peyer結、上皮內淋巴細胞及固有層內淋巴細胞，其表型特征類似于不成熟的T細胞，暗示LFV可能是T細胞產生的重要部位[10]。

二、粘附分子與粘膜淋巴細胞歸巢機理

正常情況下淋巴細胞循環于全身各處，一旦發生感染,可迅速粘附并穿過血管內皮聚集在感染部位。淋巴細胞從血管進入組織分3步：①沿內皮細胞滾動：帶有L-選擇素（L-Seletin）及LFA-1的淋巴細胞可起始粘附于內皮并沿內皮滾動。②停頓（arrest）：感染局部產生化學趨化因子，激活淋巴細胞表達整合素（Integrin），使滾動停止。③淋巴細胞緊密粘附到內皮并穿過內皮進入組織[11]。

除在炎癥時滲出外，正常情況下淋巴細胞也有組織特異性歸巢（homing），可分別歸巢到各外周淋巴器官與粘膜，這主要取決于淋巴細胞上的粘附分子與靶器官血管內皮細胞上配體之間的相互作用。淋巴細胞歸巢到粘膜是由淋巴細胞表達的粘附分子與粘膜血管內皮表達的組織特異性配體相互作用而啟動的。

近幾年已發現幾類粘附分子參與了淋巴細胞的歸巢與定居，其中主要是整合素分子。整合素是Ⅰ型跨膜糖蛋白，由αβ亞基組成，參與細胞之間的粘附。目前至少已鑒定了15個α亞基與8個β亞基，可配對形成20多個整合素分子。β鏈可與幾個不同的α鏈結合，據此可將整合素分成不同的亞家族。β1亞家族由β1及α1-α9相連而成，又叫VLA，其配基多為細胞外基質如纖維粘連蛋白。β2亞家族包括αLβ2、αMβ2和αXβ2，主要表達于淋巴細胞等白細胞表面，其配體為Ig超家族成員如ICAM-1、2、3，在淋巴細胞的再循環中起作用。最近又鑒定了幾個新β鏈如β4、β5、β6和β7。β7選擇性表達于淋巴細胞上，分別與α4及αE結合形成α4β7和αEβ7，構成β7亞家族，由于它們參與粘膜淋巴細胞歸巢與定居而引起注意[12]。

1.整合素α4β7及配體MAdCAM-1已知α4β7是小鼠淋巴細胞歸巢到粘膜組織的主要受體。α4β7主要表達于循環B細胞及一些循環記憶性CD4+T細胞上，針對它的抗體可阻斷小鼠淋巴細胞結合到Peyer結內的高內皮靜脈（HEV）。Williams發現表達α4β7及CD44high的記憶T細胞可以非常有效地歸巢到Peyer結，而α4β7記憶T細胞基本上不能進入粘膜淋巴組織，它們主要歸巢到外周淋巴結[13]。Farstad研究了人Peyer結中T、B細胞上的α4β7分布，發現HEV附近CD45RA+T細胞及濾泡中SIgD+B細胞表達中等水平α4β7和豐富的L-選擇素，而靠近輸出淋巴管的記憶性CD45RO+T細胞和SIgD-B細胞則表達高水平α4β7,很少表達L-選擇素。由于α4β7和L-選擇素共同表達于Peyer結HEV附近的淋巴細胞，表明兩者參與人淋巴細胞歸巢到腸相關淋巴組織（GALT）[14]。α4β7的主要配體為內皮細胞上的粘膜地址素細胞粘附分子-1（mucosaladdressincelladhensionmolecule-1,MAdC-AM-1），次要配體為內皮VCAM-1及纖維粘鏈蛋白（FN）。MAdCAM-1屬于Ig超家族，為50KD的跨膜糖蛋白。它有4個結構區，第1區和2區為Ig區，有α4β7結合位點，第3區是粘蛋白樣區，有選擇素結合位點。MAdCAM-1主要在腸Peyer結、腸系膜淋巴結的HEV，腸固有層小靜脈和乳腺小靜脈的內皮表達，因此α4β7主要介導淋巴細胞歸巢到這些粘膜淋巴組織[15]。

2.整合素αEβ7及其配體E-鈣依賴粘附素（E-Cadherin）αEβ7主要在腸上皮內淋巴細胞（IEL）及腸固有層淋巴細胞（LPL）高水平表達，部分外周血淋巴細胞也表達，其中B細胞表達水平高于T細胞。Andrew發現αEβ7也在支氣管上皮內淋巴細胞及肺泡壁淋巴細胞表達。約50%的肺泡記憶T細胞表達αEβ7，可介導特定T細胞亞群在支氣管上皮定居[16]。免疫沉淀分析表明αEβ7由135KD的α鏈與100KD的β鏈組成。目前αE與β7的基因被克隆。關于αEβ7的功能,體外實驗表明抗αEβ7單抗可阻斷T細胞粘附于上皮細胞，因此它主要介導上皮內淋巴細胞（IEL）粘附及定居于腸上皮。用一組針對上皮細胞的單抗可以阻斷IEL與上皮的粘附。證明αEβ7的配體是上皮細胞表達的E-鈣依賴粘附素。鈣依賴粘附素是另一類粘附分子，有5個細胞外區，尾部及連環蛋白（catenin）及肌動蛋白相連。在固體組織形成過程中，鈣依賴粘附素可介導Ca++依賴的同型的細胞粘附，其特點是有嚴格的組織特異性表達。E-鈣依賴粘附素主要在上皮細胞基底面表達，可識別IEL的αEβ7，介導IEL與上皮細胞粘附，有助于淋巴細胞歸巢到粘膜部位。轉染實驗表明用αEβ7基因轉染Cos細胞后，被轉染的Cos細胞可結合上皮細胞，這種結合可被針對αEβ7或針對E-鈣依賴粘附素的單抗所阻斷[17]。另外，α4β1（VLA-1）也介導淋巴細胞在內皮上的滾動，參與淋巴細胞歸巢。已發現大多數肺部T淋巴細胞表達α4β1。

3.L-選擇素主要介導淋巴細胞歸巢到外周淋巴結，但也參與淋巴細胞歸巢到粘膜淋巴細胞如Peyer結，針對L-選擇素的單抗也可部分阻斷淋巴細胞歸巢到Peyer結。幼稚淋巴細胞表達的L-選擇素與HEV內皮表達的MAdCAM-1糖基部分相互作用，導致淋巴細胞在內皮上滾動，然后α4β1與MAdCAM-1進一步相互作用，抑制滾動，淋巴細胞即可穿過內皮進入淋巴結內。可見L-選擇素在淋巴細胞起始粘附及沿內皮滾動中起重要作用[18]。

4.β7亞家族在粘膜淋巴細胞定居中的作用對于已進入腸固有層的淋巴細胞，從固有層向上皮的遷移是由上皮細胞分泌的化學趨化因子驅動的。如LI-8。由于α8β7的次要配體為纖維粘連蛋白，故在淋巴細胞穿過固有層的細胞外基質向粘膜上皮的運動中起作用。上皮細胞還可合成TGF-β1，由TGF-β1再誘導淋巴細胞表達αEβ7，由于αEβ7可與腸上皮基底面表達的E-鈣依賴粘附素結合，從而將淋巴細胞固定于上皮內[11]。

參考文獻

1NeutraMRetal.Cell,1996;86:345-348

2BrownTA.AdvDentRes,1996;10:62-65

3ReyesVEetal.IntArchAllergyImmunol,1997;112:103-104

4MadrigalLetal.ImmunolCellBiol,1997;75(suppl):15

5McwillianASetal.JExpMed,1994;179:1331-1336

6VeazeyRSetal.ClinImmunolImmunopathol,1997;82:230-242

7RegnaultAetal.EurJImmunol,1996;26:914-921

8CzerkinskyC.TheImmunologist,1995;3:103

9HusbandAJetal.VetImmunolImmunopathol,1996;54:179-186

10MoghaddamiMetal.ImmnolCellBiol,1997;75(suppl):48

11BriskinMetal.AmJPathol,1997;151:97-100

12AndrewDPetal.EurJImmumol,1996;26:897-905

13WilliamsMB.JImmunol,1997;159:1746-1752

14FarstadINetal.AmJPathol,1997;150:187-199

15ShawSKetal.SeminarImmunol,1995;7:335-242

16RinsSetal.AmJRespirCellMol,1996;15:600-610

17WagnerNetal.Nature,1996;382:366-370

18HamannA.JImmunol,1994;152:3282-3284