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第二节 固有免疫应答
固有免疫应答是指生物体在种系长期进化和个体发育过程中逐渐形成的一种非抗原特异性的天然防御功能。 机体参与固有免疫应答功能的组分包括屏障结构、固有免疫细胞和固有免疫分子。
一、屏障结构
1.皮肤黏膜屏障
覆盖在全身体表的皮肤以及与外界相通的腔道内衬着的黏膜共同构成皮肤黏膜屏障,是机体抵御病原体侵袭的第一道防线。 完整的皮肤黏膜屏障具有物理屏障作用、化学屏障作用和生物学屏障作用。
2.血-脑屏障
由软脑膜、脉络丛的脑毛细血管壁和包在壁外的星状胶质细胞形成的胶质膜所组成。 其结构致密,可阻挡病原体及其毒性代谢产物经血液进入脑组织或脑脊液,从而保护中枢神经系统免受病原体的侵袭。 婴幼儿(尤其是小于5 岁)血-脑屏障尚未发育完善,故易发生中枢神经系统感染。
3.血-胎屏障
由母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿的绒毛膜滋养层细胞共同构成。 能有效防止母体内病原体和有害物质进入胎儿体内。 妊娠早期(3 个月内)该屏障尚不完善,此时孕妇若感染某些病毒(风疹病毒、巨细胞病毒等)可致胎儿畸形、流产或死胎等。
二、固有免疫细胞
1.吞噬细胞
吞噬细胞(phagocyte)包括血液中的中性粒细胞、单核细胞和组织器官中的巨噬细胞。吞噬细胞在固有免疫中发挥极为重要的作用,是清除致病生物的重要效应细胞。 吞噬细胞的吞噬过程依次为:定向迁移、识别、吞噬和杀伤等环节。 中性粒细胞又称小吞噬细胞,是血液中数量最多的白细胞,其寿命短、存活期仅2~3 天、更新快,是最早被招募到炎症部位的细胞,但吞噬消化能力有限,主要对胞外菌发挥作用。 巨噬细胞又称大吞噬细胞,寿命长、可存活数月,作用更为持久,是参与抗胞内病原体(如胞内菌、寄生虫、某些真菌和病毒等)固有免疫应答的主要效应细胞。
2.树突状细胞
树突状细胞(dendritic cell,DC)广泛分布于全身组织和脏器,血液中数量较少,约占人外周血单个核细胞的1%,因成熟DC 表面具有许多树突状突起而得名。 DC 具有吞噬杀伤作用,但主要功能是摄取、加工处理和提呈抗原,从而启动适应性免疫应答,是体内提呈抗原能力最强的专职抗原提呈细胞(APC)。
3.自然杀伤细胞
自然杀伤细胞(natural killer cell,NK)主要分布于骨髓、外周血、肝脏、脾脏及淋巴结。 主要杀伤肿瘤或病毒感染的靶细胞,其效应的出现早于特异性CTL。 NK 细胞的细胞毒作用机制主要是ADCC 作用、表达FasL 和分泌穿孔素、颗粒酶致靶细胞坏死或凋亡。 活化的NK 细胞还可产生IL-2、IL-12、IFN-γ 等多种细胞因子,发挥免疫调节作用。
4.γδT 细胞
γδT 细胞主要分布于肠道、呼吸道及泌尿生殖道等黏膜和皮下组织。 其生物学特征是:其抗原受体只是有限的多样性,抗原识别谱较窄,以非MHC 限制性的方式直接识别完整的多肽抗原、分枝杆菌等胞内菌的热休克蛋白(heat shock protein,HSP)、某些磷酸化抗原(如细菌裂解产物)以及疱疹病毒的蛋白质抗原,或CD1 提呈的非多肽抗原(如分枝杆菌的脂类抗原)等。 γδT 细胞参与皮肤黏膜部位的免疫防御,是机体抵御胞内菌和病毒感染第一道防线的构成成分。 其杀伤靶细胞的机制与CTL 类似。
5.NKT 细胞
NKT 细胞是既表达NK 细胞表面标志CD56(小鼠NK1.1)又表达T 细胞表面标志TCRαβ-CD3 复合体的固有样淋巴细胞。 主要定居于肝脏、骨髓,胸腺、脾、淋巴结和外周血中也有分布,其TCR 为有限多样性,抗原识别谱较窄,主要针对CD1 分子所提呈的脂类和糖脂类抗原。 其杀伤靶细胞的机制与CTL 类似。
6.B1 细胞
B1 细胞主要分布于胸膜腔、腹膜腔和肠道固有层中。 B1 细胞表面BCR 为有限多样性,可直接识别多种病原体或某些变性自身成分所共有的抗原表位分子,并迅速活化产生泛特异性抗体,发挥抗感染或清除变性自身抗原等免疫效应。
7.其他固有免疫细胞
包括肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞。 分布于皮肤、呼吸道、胃肠道黏膜下结缔组织和血管壁周围组织中的肥大细胞和血液嗜碱性粒细胞在LPS 或C3a、C5a 作用下可释放胞内活性介质,发挥趋化、激活补体和致炎效应,以达到清除病原体的作用。 血液嗜酸性粒细胞在某些细胞因子作用下活化,可释放一系列生物活性介质,这些物质可杀伤寄生虫和病毒感染靶细胞。 红细胞和血小板也参与固有免疫应答。
三、固有免疫分子
1.补体系统
感染早期抗体尚未产生时,补体系统即可通过旁路和MBL 激活途径发挥溶菌等作用(详见第四章:补体系统)。
2.防御素
是隶属于抗菌肽的一类小分子多肽。 抗菌肽(antibacterial peptide)是指具有抗菌活性短肽的总称。 防御素(defensin)主要存在于中性粒细胞中,是一类富含精氨酸的小分子多肽。 对细菌、真菌和某些有包膜病毒具有直接杀伤作用。 防御素可破坏细菌胞膜的完整性,使其通透性增加,导致细菌死亡。此外,防御素可诱导病原体产生自溶酶,干扰DNA 和蛋白质合成;也具有致炎和趋化作用,增强吞噬细胞对病原体的吞噬杀伤作用。
3.细胞因子
病原生物感染后诱生的多种细胞因子可发挥非特异性效应,包括致炎、致热、引发急性期反应、趋化炎症细胞、激活免疫细胞、抑制病毒复制、细胞毒作用等。 例如:IL-1 可激活血管内皮细胞和淋巴细胞,增强白细胞黏附性;IL-1、IL-6 和TNF-α 在诱导肝脏急性期反应中发挥重要作用,并可致热;IFN-γ 主要生物学活性为免疫调节作用,激活巨噬细胞并促进其功能,诱导多种细胞如APC 表达MHCⅠ类和Ⅱ类分子,增强NK 细胞和CTL 的活性。
4.溶菌酶
主要来源于吞噬细胞,广泛存在于各种体液、外分泌液和吞噬细胞溶酶体中。 溶菌酶可水解细菌胞壁的肽聚糖,从而使G +细菌溶解,并可激活补体和促进吞噬。 G -菌对溶菌酶不敏感,在特异性抗体和补体存在条件下也可被溶菌酶裂解破坏。
相关链接
固有免疫细胞的识别机制
固有免疫应答具有不同于适应性免疫应答的识别特点。 固有免疫细胞通过其表面的“模式识别受体”(pattern recognition receptors,PRR)识别“病原相关分子模式”(pathogen associated molecular pattern,PAMP),或通过有限多样性的抗原识别受体识别相应抗原,以达到识别“非己”作用。 所谓PRR 是一类主要表达于吞噬细胞和DC 等固有免疫细胞表面、可识别一种或多种PAMP 的识别分子。 如甘露糖受体、清道夫受体、Toll 样受体、MBL 等就是几种重要的PRR。 所谓PAMP 是某些生物病原体(及其产物)共有的、高度保守的为病原生物生存和致病所必需的分子结构,如脂多糖、磷壁酸、肽聚糖、甘露糖和葡聚糖等。 PAMP 作为配体可被固有性免疫细胞的PRR 所识别。