共生菌与免疫的关系

物理屏障功能
2.上皮细胞屏障： 紧密连接
- 阻止病原体和大分子 通过。
紧密连接
（1）转铁蛋白 – 竞争性结合铁，抑制细菌生长； （2）溶酶体酶 – 水解革兰氏阳性细菌的细胞壁；
化学屏障功能-抗菌分子：
（3）防御素（defension, ） – 30-40个氨基酸肽，破坏细菌和真 菌细胞膜，导致溶菌。

梭菌纲：梭菌属(Clostridium) , Clostridium spp. clusters IV and XIVa -Treg；


Segmented filamentous bacteria (SFB) -Th17
Fusobacria(梭杆菌门)：梭杆菌属(Fusobacterium)***2011-2014热门； Actinobacteria(放线菌门)： 双歧杆菌属(Bifidobacterium)-Tr1；
Large intestine colon?
The gut microbiota-mediated development of the intestinal immune system

为AMP（抗菌肽）的一种 共生菌持续刺激黏膜免疫系统，可诱生共生菌特异性Th1和 Th17细胞，通过产生IL-22而促进抗菌肽产生，限制共生菌穿越 上皮屏障（见slide63: MIS对共生菌的低应答） 固有淋巴样细胞ILC3也可以产生IL-22。

生物屏障功能-共生菌
100
trillion（万亿） 种共生菌，表达的基因数至少为 宿主基因的十倍。
生理作用：

提供酶参与食物消化；


吸收钙、镁、铁等离子；降解毒素；
产生机体所需辅助因子（如维生素K1、B1、B2、B6、B12、 泛酸、叶酸和短链脂肪酸）； 参与免疫系统发育和功能，并与免疫系统协同发挥作用 。

参与粘膜免疫的淋巴细胞
A型T细胞: 传统的abT细胞，包括CD4+T 和
CD8+T细胞，主要分布在粘膜固有层。
来源于上皮细胞及基质细胞的胸腺基质淋巴细胞生成素
（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）、视黄酸、TGF-β、 吲哚胺双加氧酶（ IDO ）、 PGE2 等可促进 CD103+DC 的抑炎效 应，从而参与维持肠道黏膜免疫系统对食物和共生菌等无害抗原 的耐受 (见slide49)。
30
黏膜固有免疫细胞-树突状细胞
（2）黏膜固有层DC：

多表达CD103, 其功能为：摄取抗原后即离开黏膜而迁移至系膜 淋巴结 T 细胞区，诱导初始Leabharlann BaiduT 细胞分化为效应细胞，并获得肠道
归巢能力；对炎性刺激低反应，可产生 IL-10 、 TGF-β 和视黄酸，
促进Foxp3+iTreg细胞产生；

黏膜固有免疫细胞-固有淋巴样细胞（ILC）
是来源于骨髓淋巴细胞前体、不表达特异抗原受
体、具有固有免疫功能的淋巴细胞。
有3组ILC，其中第三组为淋巴组织诱导细胞
(LTi)，
主要分布于肠黏膜固有层，
其生物学特征：表达 RORγt 和 NKp44 ；可产生大
量IL-22和IL-17A，其中IL-22在维持上皮组织稳态、 诱生防御素及抗枸橼酸杆菌感染中起重要作用。
•M细胞缺乏微绒毛 •其表面无粘液覆盖 •可直接与肠道抗原接触 •也是某些病原体在GALT的入侵途径 （如沙门氏均属，志贺氏杆菌）
肠道粘膜M细胞摄取和转运抗原
DC跨越上皮屏障摄取抗原
物理屏障功能
1. 粘液层 – 杯状细胞产生粘液，形成覆盖在消
化道上皮细胞的一个厚凝胶状的粘液层，使肠 道微生物难以接近肠上皮细胞 。 - 病原体被捕获在粘液层中，随蠕动或纤毛运 动而被排除。 - 粘液层还是分泌型IgA贮存库。



持续生理性炎症状态
对大量无害抗原产生持续性和限制性低应答；而局部占优势的 负调控机制（耐受型DC, Treg)可阻止粘膜免疫应答失控。
黏膜固有免疫细胞

黏膜上皮细胞：抗原提呈，产生多种细胞因子 （促炎和免疫调节），分泌抗菌肽和溶菌酶。

巨噬细胞：吞噬和杀伤，产生IL-10 树突状细胞:抗原提呈和免疫耐受 固有淋巴样细胞 (ILC): 产生 IL-22 诱生防御素
共生菌与免疫
授课教师：王晶
Vocabulary

SFB, Segmented filamentous bacteria 分节丝状菌 polysaccharide A (PSA) 多聚糖 A polysaccharide A (PSA)+ Bacteroides fragilis-产生多聚糖A的脆弱拟杆菌 Clostridium spp. clusters IV and XIVa，梭状芽胞杆菌 IV and XIVa SCFA , short-chain fatty acid , 短链脂肪酸 REGIIIγ, regenerating islet-derived protein 3γ ILC3s, group 3 innate lymphoid cells ，第三组固有淋巴样细胞 TSLP, thymic stromal lymphopoietin，胸腺基质淋巴细胞生成素 MALT /MIS, Mucosa-associated lymphoid tissue, 粘膜相关淋巴组织
B型T细胞: 主要分布于上皮，与不同配体结合
（如MIC-A, MIC-B）。 - gdT细胞: CD8(aa) +，CD4-CD8- （少量） - abT细胞: CD8(aa)+ ， CD4-CD8-（少量）
上皮内淋巴细胞（IEL）特征

弥散在大、小肠粘膜 上皮细胞间，约1个 IEL/20个上皮细胞。 80% T细胞是CD8+T 细胞。A型和B型IEL 几乎各占一半。 IEL的多样性有限。 其增殖和产生CK能 力较弱， 防止有害炎 症。 B型IEL识别自身应 激抗原（MIC-A， MIC-B），诱导损伤 上皮细胞凋亡。
Specific microbiota induces development of T cells
Intestine T cells Specific microbiota Signaling pathway Location Small intestine Th17 Foxp3+Treg
Clostridium Segmented filamentous Bacteroides spp. clusters bacteria (SFB) fragilis IV and XIVa TLR2dependent TLRindependent

（抗菌肽）
黏膜固有免疫细胞-树突状细胞
（1）黏膜及淋巴组织内的DC：

黏膜下DC多为CD11b+CD8-并表达CCR6，静止状态下，此类DC摄 取抗原后可产生IL-10，从而防止T细胞致敏并分化为炎性T细胞。

致病菌感染时，覆盖Peryer集合淋巴结的FAE （follicle-associated epithelium）分泌CCL20（CCR6的配体）和CCL9（CCR1的配体)， 可将DC募集至M细胞附近，后者将抗原转递给DC，装载抗原的DC迁 移至集合淋巴结T细胞区，将抗原提呈给特异性T细胞。
共生菌分类

Proteobacteria(变形菌门)： γ-变形菌：肠杆菌科(Enterobacteraceae) ； ε-变形菌：螺杆菌属 (Helicobacter)；


Firmicutes(厚壁菌门)：
芽孢杆菌纲：肠球菌属(Enterococcus) 、乳杆菌属(Lactobacillus) 和链球菌属 (Streptococcus) ；-NKp46+ILC Bacteroidetes(拟杆菌门)：拟杆菌属(Bacteroides), polysaccharide A (PSA)+ Bacteroides fragilis -Treg
粘膜免疫系统
特有的摄取抗原方式-M细胞 (microfold cells)
基底面向内折叠，形成口
袋状
口袋里包含有T细胞,
B细 胞, DC, 以及巨噬细胞 经穿越细胞，转运到基底 面，释放到细胞外
腔面的抗原由M细胞摄取，
APCs
细胞摄取抗原并活 化T细胞
或迁移至肠系膜淋巴结
粘膜免疫抗原摄取特点
粘膜相关淋巴组织 Mucosa-associated lymphoid tissue
呼吸道，肠道，及泌尿生殖道黏膜固有层和上皮
细胞下散在的无被膜淋巴组织，以及某些带有生 发中心的，器官化的淋巴组织，如扁桃体，小肠
的派氏集合淋巴结（Peyer’s patch)、阑尾等。
粘膜相关淋巴组织 Mucosa-associated lymphoid tissue
Nobuhiko Kamada
Gabriel Nú ñ ez
Role of the gut microbiota in immunity and inflammatory disease NATURE REVIEWS | IMMUNOLOGY VOLUME 13 | MAY 2013 | 321
Technical approach to characterizing both the composition and function of the gut microbiome.
共生菌VS免疫系统
共生菌对免疫系统的影响（关键词：低，稳）
MALT对共生菌的低应答（ 关键词：低，否）
Regulation of the Immune System by the Resident Intestinal Bacteria
Gastroenterology 2014;146:1477–1488
Effector Site Inductive Site
GALT Architecture

Lamina Propria
派氏集合淋巴结主要分布在小肠，类似结构分布在 阑尾与其余消化道和呼吸道部位。
接触抗原的特点
系统免疫系统
– 主要是无菌环境， 对微生物入侵发生强烈应答。 – 常与外来抗原接触 无害抗原：低应答，免疫耐受 - 共生菌 (1 x 10 14) - 食物或其它无害抗原 有害抗原（病原体）： 有效免疫应答
生理作用：

提供酶参与食物消化；


吸收钙、镁、铁等离子；降解毒素；
产生机体所需辅助因子（如维生素K1、B1、B2、B6、B12、 泛酸、叶酸和短链脂肪酸）； 参与免疫系统发育和功能，并与免疫系统协同发挥作用 。

菌群失调导致血性腹泻
生物屏障功能-共生菌
100
trillion（万亿） 种共生菌，表达的基因数至少为 宿主基因的十倍。
(2) 屏障薄且通透性强 (3) 常暴露在外源性物质之下(食物, 花粉) (4) 肠道寄生大量共生菌（1014）
GALT
• 器官化淋巴组织：
-派氏集合淋巴结：小肠
-孤立淋巴滤泡：小肠和 大肠，直肠 -肠系膜淋巴结：T细胞区 和淋巴滤泡 -阑尾 • 弥散淋巴细胞： -上皮内淋巴细胞（IEL） -固有层淋巴细胞（LPL）



上皮内淋巴细胞的功能

为肠道第一防御线的免疫细胞 主要为胞毒活性，杀伤感染上皮细胞（A型IEL）
释放细胞因子（IFN-g, TNF-a)，参与抗感染
调节上皮细胞的动态更新，维持粘膜屏障完整性 （B型IEL） 免疫调节，参与口服耐受。

固有层淋巴细胞（LPL）的特征

LPL弥散在肠粘膜固有层（粘膜上皮细胞和粘膜肌层 之间的一层结缔组织）中。 多数LPL为CD4 +T细胞（A型），包括(95% CD45RO+，Th1, Th2, Th17, Treg)。 其对丝裂原或特异性抗原的增殖能力有限。 Th细胞可辅助B细胞产生IgA；Th17抵御胞外菌和真菌 感染；Treg维持MIS对无害抗原的低应答。 CD8+T细胞：杀伤活性，产生CK，参与炎症反应和抵 御病原体感染。
MALT(MIS)是保护粘膜的 特有免疫系统。虽然淋巴 样组织或细胞分布在粘膜 的不同部位，却有相似的 结构和功能。MALT是体 内最大的淋巴器官系统， 在成人MALT的淋巴细胞 占全身淋巴细胞总数的 3/4。
(1) 表面积大: 皮肤 – 2 m2 肺部 – 140 m2 消化道 – 400 m2