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第一节 免疫器官
免疫器官按其功能不同可分为中枢免疫器官和外周免疫器官(图2-1),二者通过血液循环及淋巴循环互相联系。
一、中枢免疫器官
中枢免疫器官(central immune organ),或称初级淋巴器官,是免疫细胞发生、分化、成熟的场所,哺乳动物的中枢免疫器官包括胸腺和骨髓。
(一)骨髓
骨髓(bone marrow)是各类血细胞和免疫细胞发生、分化和成熟的场所。
1.骨髓的结构
骨髓分为红骨髓和黄骨髓。 红骨髓由造血组织(包括基质细胞和造血细胞)和血窦组成,具有活跃的造血功能。 胎儿和婴幼儿时期的骨髓都是红骨髓,大约从5 岁开始,长骨干的骨髓腔出现脂肪组织,并随年龄的增长而增多,即为黄骨髓。 成人的红骨髓和黄骨髓各占一半。 红骨髓主要分布在扁骨、不规则骨和长骨骺端的松质骨中,造血功能活跃;黄骨髓内仍含有少量幼稚血细胞,故保持造血潜能,当机体需要时可转变为红骨髓参与造血。
2.骨髓造血微环境
骨髓造血微环境(hemopoietic inductive microenvironment,HIM)由骨髓基质细胞、细胞因子和细胞外基质组成,是造血细胞赖以分化发育、参与淋巴细胞迁移和成熟的必要条件。
3.骨髓的功能
(1)造血功能:
骨髓是人和其他哺乳动物胚胎后期和成年期重要的造血器官,也是各种免疫细胞的发源地。
图2-1 人体的免疫器官和组织
骨髓和胸腺是人体的中枢免疫器官,是免疫细胞分化、发育和成熟的主要场所;淋巴结、脾及黏膜和皮肤相关淋巴组织,是成熟免疫细胞定居及执行免疫应答的部位
(2)B 淋巴细胞和自然杀伤细胞分化成熟的场所:
淋巴样干细胞在骨髓内继续分化为成熟B 细胞和自然杀伤细胞,最终随血液循环迁移并定居于外周免疫器官。
(3)再次体液免疫应答的场所:
外周免疫器官是初次免疫应答主要场所,而骨髓是发生再次体液免疫应答和产生抗体的主要部位。
(二)胸腺
胸腺(thymus)是T 细胞发育、分化、成熟的场所。
1.胸腺的结构
胸腺是实质性器官,表面有结缔组织被膜包裹,被膜深入胸腺实质将其分隔成许多小叶,小叶由皮质和髓质组成,皮髓质交界处含大量血管(图2-2)。 皮质内85%~90%的细胞为未成熟T 细胞(即胸腺细胞),少量为上皮细胞、巨噬细胞(macrophage,Mφ)和树突状细胞(dendritic cell,DC)等。 髓质内有大量胸腺基质细胞(胸腺上皮细胞为主,还包括巨噬细胞,DC 和成纤维细胞等)和疏散分布的胸腺细胞,且具有由聚集的上皮细胞呈同心圆状包绕排列形成的哈氏小体(Hassall corpuscle),也称胸腺小体(thymic corpuscle),是胸腺发育成熟的重要结构特征。
2.胸腺微环境
胸腺微环境由胸腺基质细胞及其产生的局部活性物质和细胞外基质组成,其在胸腺细胞分化、增殖、选择性发育中发挥重要作用。
3.胸腺的主要功能
(1)T 细胞分化、成熟的场所:
胸腺是T 细胞(90%为αβT 细胞)发育的主要场所,未成熟T 细胞在胸腺内大多数死亡,只有大约5%T 细胞分化成熟。
(2)屏障作用:
胸腺皮质的毛细血管内皮细胞连接紧密和周围组织共同构成屏障,可阻止血液中大分子抗原物质进入胸腺,此为血-胸腺屏障(blood thymus barrier)。
图2-2 胸腺的结构示意图
二、外周免疫器官
外周免疫器官(peripheral immune organ)是成熟T、B 细胞定居的场所,也是这些淋巴细胞对外来抗原产生免疫应答的主要部位。 外周免疫器官包括淋巴结、脾脏、黏膜相关淋巴组织和皮肤相关淋巴组织,如扁桃体、阑尾等。
(一)淋巴结
人体约有500~600 个淋巴结,广泛分布于全身非黏膜部位的淋巴通道上,常成群地分布于肺门、腋下及腹股沟。
1.淋巴结的结构
淋巴结表面覆盖结缔组织被膜,被膜深入实质形成小梁。 淋巴结实质可分为皮质和髓质两部分,两者通过淋巴窦相通。 皮质分浅皮质区和深皮质区(图2-3)。 浅皮质区又称胸腺非依赖区,含有淋巴小结又称初级淋巴滤泡(primary follicle),主要由静止B 细胞聚集而成;抗原刺激后,此处的B细胞分裂增殖形成生发中心,又称次级淋巴滤泡(secondary follicle),内含大量增殖分化的B 淋巴母细胞,此细胞向内转移至淋巴结髓质,成为可产生抗体的浆细胞。 深皮质区又称胸腺依赖区,主要由T 细胞定居。 除此之外,在皮质区还有巨噬细胞和树突状细胞。 髓质由髓索和髓窦组成。 髓索内含有B 细胞、T 细胞、浆细胞、肥大细胞及Mφ;髓窦内Mφ 较多,有较强滤过作用。
图2-3 淋巴结的结构
淋巴结表面覆盖有结缔组织被膜,浅皮质区主要由B 细胞组成的初级淋巴滤泡,受抗原刺激后可形成生发中心(次级淋巴滤泡);深皮质区可见高内皮小静脉,淋巴细胞由此从血液循环进入淋巴结,也是T 细胞定居的区域
2.淋巴结的功能
(1)T 细胞及B 细胞定居的场所:
T 细胞主要分布于深皮质区,而B 细胞主要分布于浅皮质区,在髓质部分则T、B 细胞均有分布。
(2)免疫应答发生的场所:
DC 等抗原提呈细胞在周围组织中摄取抗原后迁移至淋巴结,并将抗原肽提呈给T 细胞,使其分化为效应T 细胞。 B 细胞可识别和结合游离的或被滤泡树突状细胞捕获的抗原,并通过T-B 细胞的相互作用,分化为浆细胞,并分泌抗体。
(3)参与淋巴细胞再循环:
来自血液循环的淋巴细胞穿过HEV 进入淋巴结定居,也可向髓质移动,通过输出淋巴管汇入胸导管,再返回血液循环。
(4)过滤作用:
侵入机体的病原生物、毒素或其他有害异物,通常随组织淋巴液进入局部引流淋巴结而被窦内巨噬细胞吞噬、清除抗原性异物,从而发挥过滤作用。
(二)脾脏
脾脏(spleen)是人体最大的淋巴器官,是血液循环的一个滤器,同时也是机体贮存红细胞的血库。
1.脾脏的结构
脾脏表面为结缔组织被膜,被膜深入脾脏内形成许多分支的小梁。 脾脏可分为白髓、红髓和边缘区三部分。 白髓由结构密集的淋巴组织构成,又分为动脉周围淋巴鞘(PALS)和淋巴小结两部分。动脉周围淋巴鞘为T 细胞居住区,即胸腺依赖区;淋巴小结(淋巴滤泡)为B 细胞居住区,为非胸腺依赖区。 初级淋巴滤泡受抗原刺激后出现生发中心,为次级淋巴滤泡。 红髓包括脾索和脾窦,脾索为条索状,含大量B 细胞、浆细胞、巨噬细胞和树突状细胞等;由脾索围成的脾窦内充满血液。 脾索和脾窦壁上的巨噬细胞能吞噬和清除血液中的细菌等有害异物和伤残血细胞,发挥过滤作用(图2-4)。 白髓和红髓之间是边缘区。
图2-4 脾脏的结构
动脉周围淋巴鞘(PALS)沿中央动脉排列,由T 细胞组成;动脉周围淋巴鞘旁侧有淋巴小结;边缘区内含T 细胞、B 细胞和较多巨噬细胞,是血液内淋巴细胞进入白髓的通道。 脾索和脾血窦构成红髓
2.脾脏的功能
(1)免疫细胞定居的场所:
脾脏是成熟淋巴细胞定居的场所。 其中B 细胞大约占脾脏淋巴细胞总数的60%。
(2)免疫应答发生的场所:
脾脏是机体对血源性抗原产生免疫应答的主要场所,血液中的病原体等抗原性异物经过血液循环进入脾脏,可刺激T、B 细胞活化、增殖,产生效应T 细胞和抗体,发挥免疫效应。
(3)参与淋巴细胞再循环:
来自血液循环的淋巴细胞穿过边缘区进入脾脏定居,也可向红髓移动,通过输出静脉,再返回血液循环。
(4)血液滤过作用:
体内约90%的血液循环流经脾脏,脾脏红髓内的巨噬细胞有较强的吞噬作用,可以清除血液中外来抗原、衰老的红细胞、白细胞、免疫复合物和异物,发挥过滤作用,使血液得到净化。
(三)黏膜和皮肤相关淋巴组织
黏膜和皮肤组织内也广泛分布淋巴细胞和其他免疫细胞,是机体接受外来抗原刺激的首要和主要的部位,不仅是免疫防御的第一道防线,也是免疫细胞发生免疫应答的主要场所。
1.黏膜相关淋巴组织(mucosal associated lymphoid tissue,MALT)
也称黏膜免疫系统(mucosal immune system,MIS),包括消化道,呼吸道和泌尿生殖道等黏膜部位的淋巴组织,包括具有一定结构的黏膜淋巴滤泡,如小肠的派氏集合淋巴结(Peyer's patches,PP)、扁桃体、阑尾等,以及弥散的黏膜淋巴组织。
2.皮肤相关淋巴组织(skin associated lymphoid tissue,SALT)
也称皮肤免疫系统(cutaneous immune system,CIS),主要由分散于皮肤内的免疫细胞组成。
三、淋巴细胞再循环和淋巴细胞归巢
淋巴细胞在血液、淋巴液、淋巴器官和组织间周而复始循环的过程称淋巴细胞再循环。 淋巴细胞的定向移动称为淋巴细胞归巢。 包括成熟淋巴细胞穿越高内皮小静脉定居于淋巴结、淋巴细胞通过脾脏边缘区血管定居于脾脏等(图2-5)。
图2-5 淋巴细胞再循环示意图
淋巴细胞再循环的生物学意义:①使淋巴细胞在淋巴组织和器官中分布更为合理;②淋巴组织不断从循环池中补充新的淋巴细胞,有助于增强整个机体的免疫功能;③有利于淋巴细胞与抗原和抗原提呈细胞接触;④有利于动员效应淋巴细胞迁移至炎症部位;⑤定居在外周免疫器官的记忆细胞也参与再循环,其接触相应抗原后再进入淋巴组织,并迅速发生活化、增殖和分化,产生再次免疫应答。 总之,淋巴细胞再循环是维持机体正常免疫应答并发挥免疫功能的必要前提。