第十章-免疫系统-周雪(带图)
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第十章免疫系统
免疫系统(immune system)由淋巴器官(胸腺、骨髓、淋巴结、脾、扁桃体等)、淋巴组织(淋巴小结和弥散淋巴组织)、免疫细胞(淋巴细胞、浆细胞、抗原呈递细胞以及粒细胞、肥大细胞、红细胞、血小板、造血干细胞等)及多种免疫活性分子(免疫球蛋白、补体、各种细胞因子等)组成。骨髓是干细胞和B细胞发育分化的场所,胸腺是T细胞发育分化的器官,二者均属中枢淋巴器官;淋巴结、脾和扁桃体是周围淋巴器官,是成熟T、B细胞定居的部位,也是发生免疫应答的场所。淋巴组织既是组成周围淋巴器官的主要成分,也广泛分布于消化道、呼吸道等抗原易于入侵的器官的粘膜内。血液循环和淋巴循环将分散于全身各处的上述各成分联系起来,形成一个功能整体,其中淋巴细胞是起核心作用的成分。
免疫系统的主要功能是识别“自己”和“非己”抗原并产生免疫应答。所谓“抗原”,是指能诱导免疫系统发生免疫应答,并能在体内或体外与相应的抗体或效应细胞发生特异性反应的物质。所谓“免疫应答”,就是指免疫细胞对抗原的识别、活化、分化和产生效应的过程。免疫系统的功能具体体现在以下三个方面:①免疫保护功能(immunologic defence function)-识别和清除外来抗原,如病原生物、异体细胞和异体大分子等;②免疫自稳功能(immunologic homeostasis function)-识别和清除体内衰老死亡的细胞,维持内环境的稳定;③免疫监视功能(immunologic surveillance function)-识别和清除体内表面抗原发生变异的细胞,如肿瘤细胞、病毒感染细胞等。
免疫系统之所以具有“识别”功能,是因为体内所有细胞表面都有主要组织相容性复合分子(major histocompatibility complex molecules, MHC),不同个体(单卵孪生儿除外)的MHC有一定差异,但同一个体所有细胞的MHC相同,是自身细胞的标志。MHC又分为MHC-I和MHC-II,前者分布于所有细胞表面,后者仅分布于免疫系统某些细胞的表面。此外,淋巴细胞表面还有特异性的抗原受体。
一、免疫细胞
(一)淋巴细胞
淋巴细胞 (lymphocyte) 是免疫系统的主要细胞群体,是执行免疫功能的主要成员。依据淋巴细胞的发生来源、表面标志、形态特点和免疫功能等方面的不同,
一般将淋巴细胞分为
T细胞、B细胞和NK细胞三类,每类又可进一步分为若干亚群。T细胞和B细胞表面有特异性的抗原受体,每个淋巴细胞只对一种抗原发生免疫应答,但所有抗原受体的种类可超过百万,因此作为群体,淋巴细胞能对多种抗原发生免疫应答。
1. T细胞是胸腺依赖性淋巴细胞(thymus-dependent lymphocyte)的简称。从胸腺迁入周围淋巴器官或淋巴组织内的初始T细胞(naïve T lymphocyte)或称处女型T淋巴细胞(virgin T lymphocyte)较小、呈静息状态。一旦接触了抗原呈递细胞提呈的、与其抗原受体相匹配的抗原肽,便活化为大淋巴细胞,进而增殖分化。成熟的T细胞又变小,大部分成为行使免疫功能的效应T细胞(effector T cell),直接杀灭靶细胞,参与细胞免疫(cellular immunity),这部分效应T细胞的寿命仅1周左右;小部分成熟T细胞回复静息状态,称记忆T细胞(memory T cell),寿命可长达数年甚至终生,积极参加淋巴细胞再循环。当相同的抗原再次入侵时,记忆T细胞迅速增殖分化,形成大量效应T细胞,引发更强烈的免疫应答,使机体长期保持对该抗原的免疫力。
T细胞表面的多种膜分子,即表面标志(surface marker),是其识别抗原、与其他免疫细胞相互作用,以及接受信号刺激的物质基础。成熟T细胞的表面标志主要包括T细胞抗原受体(T cell antigen receptor, TCR)和一些表面分化抗原,即CD 抗原(cluster of differentiation, CD)。由于表面标志和功能的差异,目前常将T细胞分为以下几种亚型:
(1)细胞毒性T细胞(cytotoxic T cell):简称Tc细胞,其CD 抗原主要为CD8和CD5。Tc细胞可通过分泌一些细胞因子(如穿孔素、颗粒酶、淋巴毒素等)直接杀伤病毒感染细胞、肿瘤细胞和异体细胞,主要参与抗病毒免疫、抗肿瘤免疫以及对移植物的排斥反应。
(2)辅助性T细胞(helper T cell):简称Th细胞,其CD 抗原主要为CD4。外周血中50%~70% 的T细胞都是Th细胞。活化的Th细胞能分泌多种细胞因子,辅助B细胞及其他T细胞的功能,促进免疫应答,还能诱导其他T细胞亚群的活性,故也称辅助性/诱导性T细胞。Th细胞本身也有某些免疫效应功能。HIV能特异性破坏Th细胞,导致患者免疫系统瘫痪,引起艾滋病。
(3)抑制性T细胞(suppressor T cell):简称Ts细胞,目前尚未鉴定出具有表面特殊标志的Ts细胞亚群,有实验表明CD8或CD4阳性的T细胞可分化为Ts
细胞,其数量很少,在免疫应答后期增多,能分泌细胞因子降低T细胞和B细胞的活性,或直接对抗原呈递细胞产生细胞毒效应,或通过独特性网络发挥抑制作用,使免疫应答不至于过分强烈。
(4)迟发性超敏T细胞:是介导迟发性超敏反应(delayed type hyper sensitivity, DTH)的T细胞,简称T
细胞,CD4阳性。
DTH
2. B细胞是骨髓依赖淋巴细胞(bone marrow dependent lymphocyte)的简称。初始B细胞从骨髓进入周围淋巴器官或淋巴组织后,不需要抗原呈递细胞的中介,在与其抗原受体匹配的抗原信号及Th细胞信号的协同作用下增殖分化,绝大多数成为效应B细胞,即浆细胞,合成分泌抗体,抗体进入体液与相应抗原结合,能降低该抗原的致病性,同时还能加速巨噬细胞对该抗原的吞噬和清除。这种由B 细胞介导的免疫反应叫体液免疫(humoral immunity),其本身并没有杀伤或排异作用,必须借助于其他免疫细胞或分子的协同作用才能达到排异的效果。少数B细胞分化成记忆B细胞,当再次遇到相同的抗原时,能迅速产生大量的抗体,抗体亲和力高且维持时间长。记忆B细胞的寿命比浆细胞长,但也仅维持数周。
B细胞的表面标志包括抗原受体、其他受体及一些表面抗原。根据是否表达CD5,B细胞可分为两个亚型:
(1)B1细胞: CD5阳性,在胚胎期和新生儿期数量较多,成年期明显减少,被逐渐增多的B2细胞取代。一般认为B1细胞主要产生针对多种细菌成分的低亲和力IgM、IgA和IgG3,参与肠道粘膜抗细菌感染的免疫反应。此外B1细胞还能产生自身抗体,介导自身免疫性损伤。
(2)B2细胞: CD5阴性,就是通常所称的B细胞,出现较晚,分布于周围淋巴器官的非胸腺依赖区。B2细胞主要针对蛋白质抗原产生高亲和力受体,还具有抗原呈递和免疫调节功能。
3. NK细胞是自然杀伤细胞(natural killer cell)的简称,无需抗原呈递细胞的中介,也不依赖抗体或补体参与,可直接杀伤病毒感染细胞和肿瘤细胞。NK细胞在免疫调节中也起重要作用,可影响T、B细胞和骨髓干细胞的功能。
NK细胞缺乏特异性的表面标志。成熟的NK细胞主要分布于外周血和脾,淋巴结和肝等器官内也有少量NK细胞。在外周淋巴组织和器官中,NK细胞除分布于淋巴小结的生发中心外,脾的红髓、淋巴结的副皮质区和扁桃体的弥散淋巴组织中也有分布。此外,胸腺髓质中也发现有NK细胞。一般而言,NK细胞不参加再循环。