第二节 免疫细胞

第六章免疫系统
第二节免疫细胞
凡参与免疫应答或与免疫应答相关的细胞统称为免疫细胞。

它们的种类繁多，功能各异，但相互作用，相互依存。

根据它们在免疫应答中的功能及作用机理，可分为免疫活性细胞和免疫辅佐细胞两大类。

此外还有一些其他细胞，如K 细胞、NK细胞、粒细胞、红细胞等，也参与了免疫应答中的某一特定环节。

一、免疫活性细胞
在淋巴细胞中，受抗原物质刺激后能增殖分化，并产生特异性免疫应答的细胞，称为免疫活性细胞，主要指T细胞和B细胞，在免疫应答过程中起核心作用。

（一）T、B细胞的来源与分布（图6-9）T、B细胞均来源于骨髓的多能干细胞，骨髓中的一部分多能干细胞首先分化为淋巴干细胞，并进一步分化为前T细胞和前B细胞。

前T细胞进入胸腺发育为成熟的T细胞，并经血流分布到外周免疫器官的胸腺依赖区定居和增殖，并可经血液→组织→淋巴→血液再循环巡游全身各处。

T细胞接受抗原刺激后活化、增殖、分化成为效应T细胞，发挥细胞免疫的功能。

效应性T细胞是短寿的，一般存活4～6d，其中一小部分变为长寿的免疫记忆细胞，进入淋巴细胞再循环，它们可存活数月到数年。

前B细胞在哺乳动物的骨髓或鸟类的腔上囊分化为成熟的B细胞，成熟的B 细胞分布在外周免疫器官的非胸腺依赖区定居和增殖。

B细胞接受抗原刺激后活化、增殖、分化为浆细胞，发挥体液免疫的功能。

浆细胞一般只能存活2d。

一部分B细胞成为免疫记忆细胞，参与淋巴细胞再循环，它们是长寿的B细胞，可存活100d以上。

（二）T、B细胞的表面标志
T细胞和B细胞在光学显微镜下均为小淋巴细胞，从形态上难于区分（图6-10）。

在扫描电镜下多数T细胞表面光滑，有较小绒毛突起；而B细胞表面较为粗糙，有较多绒毛突起。

但这不足以区别T细胞和B细胞。

淋巴细胞表面存在着大量不同种类的蛋白质分子，这些表面分子又称为表面标志（surface marker）。

T细胞和B细胞的表面标志包括表面受体和表面抗原，可用于鉴别T 细胞和B细胞及其亚群。

表面受体是淋巴细胞表面上能与相应配体（特异性抗原、绵羊红细胞、补体等）发生特异性结合的分子结构。

表面抗原是指在淋巴细胞或其亚群细胞表面上能被特异性抗体（如单克隆抗体）所识别的表面分子。

由于表面抗原是在淋巴细胞分化过程中产生的，故又称为分化抗原。

不同的研究者和实验室已建立了多种单克隆抗体系统用以鉴定淋巴细胞表面抗原，出现了多种命名。

为避免混淆，从1983年起，经国际会议商定以分化群（CD）统一命名淋巴细胞表面抗原或分子，如将单抗OKT3和单抗Leu4所识别的同一分化抗原命名为CD3等，至今已命名200余种CD抗原。

1．T细胞的表面标志
（1）T细胞抗原受体（TCR）：T细胞表面具有识别和结合特异性抗原的分子
结构，称T细胞抗原受体（TCR）。

人和各种动物的T细胞表面均具有TCR，每个成熟的T细胞克隆内各个细胞具有相同的TCR，在每个机体内可能有数百万种T 细胞及其特异性的TCR，故能识别许多种抗原。

TCR识别和结合抗原的性质是有条件的，即只有当抗原片段或决定簇与抗原递呈细胞上的MHC分子结合在一起时，T细胞的TCR才能识别或结合MHCⅡ类分子（或MHCⅠ类分子）—抗原片段复合物中的抗原部分。

这就是TCR识别抗原须受MHC分子与抗原片段结合的限制，亦称为TCR识别抗原的MHC限制性或MHC 约束性。

所以TCR不能识别和结合单独存在的抗原片段或决定簇。

（2）CD
2
曾称为红细胞受体或E受体，是T细胞重要的表面标志，B细胞缺乏这一标志。

在体外将某种动物T细胞与绵羊红细胞混合，可见红细胞围绕T 细胞形成玫瑰花环（图6-11），E玫瑰花环试验是鉴别T细胞及检测外周血中T 细胞的比例及数目的常用方法
（3）CD
3仅存在于T细胞表面，常与TCR紧密结合形成TCR-CD
3
复合体。

CD
3
分子的功能是把TCR与外来结合的抗原信息传递到细胞内，启动细胞内的活化过程，在T细胞被抗原激活的早期过程中起重要作用。

（4）CD
4和CD
8
分别为MHCⅡ类分子和MHCⅠ类分子的受体。

CD
4
、CD
8
分别
出现在具有不同功能亚群的T细胞表面，在同一T细胞表面只表达其中一种，因
此T细胞可分为两大类群：CD
4+ T细胞和CD
8
+ T细胞。

在正常情况下，这两类T
细胞比值为2∶1，这是评估机体免疫状态的重要依据之一。

如这一比值偏离正常值，甚至出现比值倒置，则说明机体免疫机能失调。

（5）白细胞介素受体：T细胞表面具有多种白细胞介素受体（如IL-2受体），可结合白细胞介素，并接受白细胞介素的刺激和调控。

此外，在T细胞的表面还有丝裂原受体、IgG或IgM的Fc受体以及各种激素或介质如肾上腺素、皮质激素、组织胺的受体等。

2．B细胞的表面标志
（1）B细胞抗原受体：B细胞表面的抗原受体是细胞表面的免疫球蛋白（SmIg）。

这种SmIg的分子结构与血清中的Ig相同，其Fc段的几个氨基酸镶嵌在细胞膜脂质双层中，Fab段则伸向细胞外侧以便与抗原结合。

只有SmIg与抗原发生结合后，才能引起B细胞发生免疫应答。

每个B细胞表面约有104～105个免疫球蛋白分子。

SmIg是鉴别B细胞的主要特征，常用荧光素或铁蛋白标记的抗免疫球蛋白抗体来鉴别B细胞。

（2）Fc受体此受体能与免疫球蛋白的Fc片段结合。

大多数B细胞有IgG
的F
C 受体，能与IgG的F
C
段结合。

当B细胞表面的F
C
受体与抗原抗体复合物结
合，有利于B细胞对抗原的捕获和结合以及B细胞的激活和抗体的产生。

（3）补体受体大多数B细胞表面存在能与补体结合的受体。

补体受体有利于B细胞捕捉与补体结合的抗原抗体复合物，此受体被结合后可促使B细胞活化。

此外，在B细胞表面还有丝裂原受体、CD
79、白细胞介素受体、以及CD
9
、CD
10
、
CD
19、CD
20
分子等。

（三）T、B淋巴细胞亚群及其功能
1．T细胞的亚群及其功能根据T细胞在免疫应答中的功能不同，将T细
胞分为五个主要亚群：
细胞毒性T细胞（Tc）：又称杀伤性T细胞（Tk），活化后称为细胞毒性T 淋巴细胞（CTL）。

在免疫效应阶段，Tc活化产生CTL，它能特异性地杀伤带有抗原的靶细胞，如感染微生物的细胞、同种异体移植细胞及肿瘤细胞等，CTL能连续杀伤多个靶细胞（图6-12）。

Tc细胞具有记忆性能，有高度特异性。

辅助性T细胞（T H）：是体内免疫应答不可缺少的亚群，其主要功能为协助其他免疫细胞发挥功能。

通过分泌细胞因子和与B细胞接触可促进B细胞的活化、分化和抗体产生；通过分泌细胞因子可促进Tc和T DTH的活化；能协助巨噬细胞增强迟发型变态反应的强度。

抑制性T细胞（Ts）：能抑制B细胞产生抗体和其他T细胞的增殖分化，从而调节体液免疫和细胞免疫。

Ts细胞占外周血液T细胞的10%～20%。

诱导性T细胞（T I）：能诱导T H和Ts细胞的成熟。

迟发型变态反应性T细胞（T D或T DTH）：在免疫应答的效应阶段和Ⅳ型变态反应中能释放多种淋巴因子导致炎症反应，发挥清除抗原的功能。

2．B细胞亚群根据B细胞产生抗体时是否需要T H细胞的协助，将其分为B1和B2两个亚群。

B1为T细胞非依赖细胞，在接受胸腺非依赖性抗原刺激后活化增殖，不需T H细胞的协助；B2为T细胞依赖性细胞，这类细胞在接受胸腺依赖性抗原刺激后发生免疫应答，必须有T H细胞的协助才能产生抗体。

二、辅佐细胞
T细胞和B细胞是免疫应答的主要承担者，但免疫应答的完成尚需体内的巨噬细胞、树突状细胞等对抗原进行捕捉、加工和处理，这些细胞称为免疫辅佐细胞，简称A细胞。

由于辅佐细胞在免疫应答中能将抗原递呈给免疫活性细胞，因此称为抗原递呈细胞（APC）。

（一）单核巨噬细胞系统包括血液中的单核细胞和组织中的巨噬细胞。

巨噬细胞主要分布于疏松结缔组织、肝脏、脾脏、淋巴结、骨髓、肺泡及腹膜等处，可存活数周到几年。

不同组织内的巨噬细胞具有不同的名称，如结缔组织中组织细胞，肺泡中的尘细胞、肝脏中的枯否氏细胞、骨组织中的破骨细胞、神经组织中的小胶质细胞、各处表皮部位的朗罕氏细胞，在淋巴结和脾脏中仍称为巨噬细胞。

各组织中的巨噬细胞分化程度很低，主要靠血液中的单核细胞来补充。

（图6-13、6-14、6-15）
组织中的巨噬细胞比血液中的单核细胞含有更多的溶酶体和线粒体，具有更强大的吞噬功能。

在单核巨噬细胞表面具有IgG的Fc受体、补体C3b受体、各种淋巴因子受体等，与其功能有关。

单核巨噬细胞系统的免疫功能主要表现在以下三个方面：
1．吞噬和杀伤作用组织中的巨噬细胞可吞噬和杀灭多种病原微生物，（图
6-16、6-17）并处理机体自身凋亡损伤的细胞，是机体非特异性免疫的重要因素。

特别是结合有抗体（IgG）和补体（C3b）的抗原性物质更易被巨噬细胞吞噬。

巨噬细胞可在抗体存在下发挥ADCC作用。

巨噬细胞也是细胞免疫的效应细胞，经细胞因子如IFN-γ激活的巨噬细胞更能有效地杀伤细胞内寄生菌和肿瘤细胞。

2．递呈抗原作用（图6-18、6-19）在免疫应答中，巨噬细胞是重要的抗原递呈细胞，外源性抗原物质经巨噬细胞通过吞噬、胞饮等方式摄取，经过胞内酶的降解处理，形成许多具有抗原决定簇的抗原肽，随后这些抗原肽与MHCⅡ类分子结合形成抗原肽-MHCⅡ类分子复合物，并呈送到细胞表面，供免疫活性细胞识别。

因此，巨噬细胞是免疫应答中不可缺少的免疫细胞。

3．合成和分泌各种活性因子活化的巨噬细胞能合成和分泌50余种生物活性物质，如许多酶类（中性蛋白酶、酸性水解酶、溶菌酶）；白细胞介素1、干扰素和前列腺素；血浆蛋白和补体成分等。

这些活性物质的产生具有调节免疫反应的功能。

（二）树突状细胞简称D细胞（图6-10），来源于骨髓和脾脏的红髓，成熟后主要分布脾脏和淋巴结中，结缔组织中也广泛存在。

树突状细胞表面伸出许多树突状突起，胞内线粒体丰富，高尔基体发达，但无溶酶体和吞噬体，故无吞噬能力。

大多数树突状细胞有较多的MHCⅠ类分子和MHCⅡ类分子，少数D细胞
受体，不能吞噬抗原，主要功能是处理与递呈不需细胞处理表面有Fc受体和C
3b
的抗原，尤其是可溶性抗原，能将病毒抗原、细菌内毒素抗原等递呈给免疫活性细胞。

此外，B细胞、红细胞、郎罕氏细胞也具有抗原递呈作用。

三、其他免疫细胞
（一）杀伤细胞（Killer cell）简称K细胞，是一种直接来源于骨髓的淋巴细胞，主要存在于腹腔渗出液、血液和脾脏中。

K细胞的主要特点是表面具有IgG的Fc受体。

当靶细胞和相应的IgG结合，K细胞可与结合在靶细胞上的IgG的Fc片段结合，从而使自身活化，释放细胞毒，裂解靶细胞，这种作用称为抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（antibody dependent cell mediated cytotoxicity,ADCC）（图6-20）。

K细胞杀伤的靶细胞包括病毒感染的宿主细胞、恶性肿瘤细胞、移植物中的异体细胞及某些较大的病原体（如寄生虫）等。

因此，K细胞在抗肿瘤免疫、抗感染免疫和移植物排斥反应、清除自身的衰老细胞等方面有一定的意义。

（二）自然杀伤细胞（Natural killer cell）简称NK细胞，是一群既不依赖抗体，也不需要抗原刺激和致敏就能杀伤靶细胞的淋巴细胞，因而称为自然杀伤细胞。

该细胞表面存在着识别靶细胞表面分子的受体结构，通过此受体与靶细胞结合而发挥杀伤作用。

NK细胞来源于骨髓，主要存在于外周血和脾脏中，淋巴结和骨髓中很少，胸腺中不存在。

NK细胞的主要生物学功能为非特异性地杀伤肿瘤细胞、抵抗多种微生物感染及排斥骨髓细胞的移植，同时通过释放多种细胞因子如IL-1、IL-2、干扰素等发挥免疫调节作用。

多数NK细胞具有IgG Fc
受体，也具有ADCC作用。

（三）粒细胞胞浆中含有颗粒的白细胞统称为粒细胞，包括嗜中性、嗜碱性和嗜酸性粒细胞（图6-21）。

嗜中性粒细胞是血液中的主要吞噬细胞，具有高度的移动性和吞噬功能。

细胞膜上有Fc及补体C3b受体。

它在防御感染中起重要作用，并可分泌炎症介质，促进炎症反应，还可处理颗粒性抗原提供给巨噬细胞。

嗜碱性粒细胞内含有大小不等的嗜碱性颗粒，颗粒内含有组织胺、白三烯、肝素等参与Ⅰ型变态反应的介质，细胞表面有IgE的Fc受体，能与IgE结合，带IgE的嗜碱性粒细胞与特异性抗原结合后，立即引起细胞脱粒，释放组织胺等介质，引起过敏反应。

嗜酸性粒细胞胞浆内有许多嗜酸性颗粒，颗粒中含有多种酶，尤其富含过氧化物酶。

该细胞具有吞噬杀菌能力，并具有抗寄生虫的作用，寄生虫感染时往往嗜酸性粒细胞增多。

（四）红细胞研究表明红细胞和白细胞一样具有重要的免疫功能，它具有识别抗原、清除体内免疫复合物、增强吞噬细胞的吞噬功能、递呈抗原信息及免疫调节等功能。

机体的免疫系统除上述介绍的免疫器官和免疫细胞外，还有直接发挥免疫效应作用的免疫分子，包括抗体、补体和细胞因子等，其详细内容在分别在第八章、第九章中讲述。

MHC和MHC限制现象
1．主要组织相容性复合体及其产物
在20世纪初人们发现了不同种属或同种动物不同系别的个体之间存在正常组织的移植排斥反应，而且这种排斥反应具有记忆性、特异性和可转移性，研究表明这种排斥反应是一种典型的免疫反应，是由细胞表面的某种抗原诱导的，称这些抗原为组织相容性抗原。

这种抗原存在于细胞表面，不同程度地分布在各种组织细胞上。

一般同种动物不同个体之间，这种抗原的特异性是互不相同的。

但是从同一个卵细胞发生的孪生儿之间或同一纯系动物的不同个体之间，这种抗原的特异性却完全相同，说明它是受遗传基因控制的。

组织相容性抗原包括许多复杂的抗原，其中，引起强烈而迅速的移植排斥反应的称为主要组织相容性抗原系统，引起弱的移植排斥反应的成为次要组织相容性抗原，它们由相应的基因编码产生。

编码主要组织相容性抗原系统的一组基因，它包括多个不同的位点，集中分布于各种脊椎动物的某一染色体上的特定区域，是一组紧密连锁的基因群，称为主要组织相容性复合体（Major Histocompatibility Complex，MHC）。

MHC主要表达两类分子：MHCⅠ类分子和MHCⅡ类分子。

MHCⅠ类分子广泛分布于体内各种有核细胞表面，MHCⅡ类分子主要分布在某些免疫细胞表面，如B细胞、单核-巨噬细胞、树突状细胞、激活的T细胞等。

MHC产物行使着将抗原递呈给T细胞的重要作用。

抗原的加工和递呈有两条不同的途径：一是内源性抗原途径，抗原在内质网和高尔基体内加工并与MHC-I类分子结合后，被递呈到细胞表面，加工后的抗原能被CD8+T细胞识别；二是外源性抗原途径，抗原在内吞体内被加工降解，并与MHC-Ⅱ类分子结合后，
转运到细胞表面，它可被CD4+T细胞识别。

MHC分子的抗原递呈功能是免疫应答和免疫调节的关键，因为MHC分子是免疫细胞间沟通信息，相互协作的基础。

2．免疫应答的MHC限制（约束）现象
免疫应答的发生，须有抗原的刺激和免疫细胞间的相互作用。

在免疫应答发生的过程中，无论是T细胞和B细胞、T细胞和巨噬细胞、T细胞和T细胞间的相互作用，或是T细胞对靶细胞的裂解作用，都需涉及到一个重要问题：即T 细胞对细胞表面抗原的反应不仅是对抗原的特异性识别，而且也必须识别细胞上的自身抗原或MHC分子，否则反应即不会发生，可见反应的发生受限于MHC 分子（MHCⅠ类抗原为α链，几乎分布于所有的有核细胞和血小板表面；MHC Ⅱ类抗原为α、β链），称此为MHC限制（约束）现象（MHC restriction）。