巨噬细胞进展(LFL)武大免疫室罗凤玲

TLR1:
分布于各类免疫细胞；
TLR2、TLR4、TLR5:分布于除T、B、NK外的免疫细胞；
TLR3:
表达于幼稚的树突状细胞；
TLR6-9:
广泛表达于多种细胞；
TLR10:
表达于淋巴样组织中和脾脏细胞。
TLR的配体 ：
不同TLR识别的配体不同：
● TLR4：革兰氏阴性菌脂多糖(LPS)，热休克蛋白(HSP) ● TLR2：脂蛋白，脂多肽，脂壁酸(LTA) ，阿拉伯甘聚糖(LAM)及 酵母多糖等 ● TLR5：鞭毛蛋白 ● TLR3：病毒复制的中间产物dsRNA ● TLR9：细菌的CpGDNA
（3）“清道夫”受体：识别衰老、损伤和变性的自身细胞所暴 露出来的磷脂，也可识别LPS和磷壁酸等细菌壁成分，参与巨 噬细胞对病原体的识别和对衰老细胞和凋亡细胞的清除。
（4）调理受体：单核巨噬细胞通过起表面的IgG FC受体和 补体受体，结合被IgG、补体包被的病原体，促进巨噬细胞 的吞噬作用及调理作用。
病原相关分子模式(PAMP)示意图
天然免疫识别模式—— 病原相关分子模式
天然免疫系统成分可识别自己与异己，仅对病原体应答，其识别病原相 关分子模式具以下特征：
1.病原相关分子只由病原微生物产生, 宿主细胞不产生。例如，脂多糖仅由 细菌产生，其相应的受体识别脂多糖，因此警告宿主感染微生物。
2.被天然免疫系统所识别的这些结构往往对微生物的生存或致病性势必不 可少的。
膜型PRR
甘露糖受体：特异性识别微生 物细胞壁糖蛋白和糖脂末端的 甘露糖和岩藻糖残基，介导吞 噬细胞吞噬。 清道夫受体：识别并与细菌细 胞壁某些组分结合，有效地清 除血循环中的细菌。
分泌型PRR：
甘露聚糖结合凝集素 （MBL）
*属于肝脏合成的急性期反应蛋 白
*识别并结合G-/G+菌、酵母菌、 某些病毒等表面的甘露糖
1997年, 第一个与果蝇Toll蛋白同源的人Toll分子首次得到证实，因其是 位于细胞膜上的受体，因而又称Toll样受体(Toll like receptor, TLR) 。
TLR基因定位:
TLR5--------第1号染色体 TLR9--------第3号染色体 TLR1、2、3、6--------第4号染色体 TLR4 --------第9号染色体 TLR7、8--------性别X染色体 TLR10的染色体定位未见报道
II型活化
• 与经典活化一样，II型活化也需两个信号。 • 第一个是FcRs的配体，FcRs受体与配体的结合必须与细 胞因子产生的刺激信号相偶联，这些刺激信号即是巨噬细胞 II型活化所需的第二信号。
巨噬细胞杀伤机制 ——氧依赖性和氧非依赖性
（1）氧依赖性杀菌机制: 需分子氧参加
①ROIs (反应性氧中间物)系统 ②RNIs (反应性氮中间物)系统
中性粒细胞
neutrophils
单核细胞 monocyte
巨噬细胞 macrophage 小胶质细胞、库普弗细胞、破骨细胞
Neutrophil: 12-15 m 3-5 lobule nucleus
Blood Monocyte: 10-15 m Activated tissue M
巨噬细胞
• 寿命长，达数月 • 体大多形性 • 胞浆富含溶酶体 • MHC-I/II和多种粘附分子 • 多种受体
(2) Toll样受体(Toll-like receptor, TLR): 因其胞外区 与果蝇的Toll蛋白同源而得名，目前已发现有11种Toll样受 体。
Toll 分子的发现与命名：Toll分子最初是作为建立早期果蝇胚胎背侧－ 腹侧轴途径中的关键成员而发现的，发现Toll基因的缺失导致所有杂 合子果蝇胚胎不能孵化。
• 经典活化 • II型活化
经典细胞的活化需要两个信号
• 第一是必需的细胞因子IFN-γ，它可以诱导巨噬细胞活化， 但在只有IFN-γ而无第二信号的情况下，不能使巨噬细胞活 化； • 第二个信号是肿瘤坏死因子（TNF）或TNF诱导剂。外 源性的TNF 可以作为第二信号，但在生理上第二信号通常是 由Toll 样受体的配体诱导巨噬细胞，自身产生内源性的TNF。
TOLL样受体结构特点:
1. 所有TOLL同源分子都是I型跨膜蛋白， 2. 胞膜外区均有18∼31个富含亮氨酸的重复序列
（Leu-rich repeat, LRR） 3. 胞膜内区均有一TOLL/IL-1R同源区(TIR)
组织分布表达:
TOLL表达于所有的淋巴组织中，在外周血白细胞中表达水平
最高，单核、巨噬细胞、B细胞、Ｔ细胞及树突状细胞都表达 TLR MRNA。此外，脂肪细胞、小肠上皮细胞和皮肤内皮细胞 也表达TLR, TLR是防御微生物侵入的“哨兵” 。
免疫调节功能
在特异性免疫中，激活的巨噬细胞可分泌多种细胞因子，发挥 免疫调节功能。
IL-1:激活血管内皮细胞，加强局部免疫应答及炎症反应，引起发热并促进 IL-6的产生。 IL-8:趋化作用和激活中性粒细胞，增强效应细胞功能。 TNF-A:激活血管内皮细胞，增加血管通透性，导致补体和细胞进入组织及 淋巴结。 IL-6:激活淋巴细胞，促进抗体产生引起发热。 TNF-Γ:激活NK细胞和CTL,增强免疫应答。 IL-3、PGF2A、GM-CSF、G-CSF和M-CSF等因子。
①ROIS (反应性氧中间物)Βιβλιοθήκη Baidu统
在巨噬作用激发下，通过呼吸爆发，激活细胞膜上的还原 性辅酶I和还原性辅酶II，使分子氧活化，生成超氧阴离子、 过氧化氢、单态氧等，组成具有杀菌作用的系统。 这些物质具有很强的氧化作用和细胞毒作用，可有效杀伤 病原微生物。
②RNIS (反应性氮中间物)系统
巨噬细胞活化产生的诱导型一氧化氮合成酶，在还原型辅 酶II和四氢生物蝶呤的作用下，催化L-精氨酸和氧分子生 成胍氨酸和一氧化氮 一氧化氮对细菌和肿瘤细胞具有毒性作用。
（2）非依氧杀菌机制 不需分子氧参加
①酸性的作用 杀菌、抑菌；为各种水解酶提供了最适作用条件 ②溶酶体酶和杀菌性蛋白的作用 直接对细菌发挥杀伤、消化或分解作用
ROS: reactive oxygen species NO: nitric oxide NADPH: nicotinamide adenine dinucleotide phosphate
加工和递呈抗原
作为专职抗原递呈细胞。巨噬细胞能加工和递呈抗原，启动 免疫应答。
• M1巨噬细胞来源与功能 • 巨噬细胞分型 • 巨噬细胞与疾病 • 巨噬细胞检测
• 在七十年代中期，Herbenman等首次描述了巨噬细胞的免疫抑制功能。 抑制性巨噬细胞主要通过抑炎物质如糖皮质激素或IL-4等诱导激活.
3.病原相关分子为宿主天然免疫细胞泛特异性识别的分子基础，是由一群 或一类微生物所共同具有的恒定的结构。例如，脂多糖是所有革兰氏阴 性菌细胞壁的结构，因此，脂多糖受体可以识别任何革兰氏阴性菌感染。
巨噬细胞吞噬过程
（1）趋化 （2）接触 （3）吞入 吞噬：形成吞噬体
吞饮：形成吞饮体 （4）杀灭与消化——形成吞噬溶酶体
• 末梢血中的单核细胞（monocytes）落户于组织之后成为巨 噬细胞（macrophage），执行“清道夫”的功能----清除死亡 细胞碎片和异物抗原，通常将单核细胞和巨噬细胞统称为单核 巨噬细胞。
• 在病原微生物入侵时，局部组织中的巨噬细胞被活化并吞噬， 消灭“来犯之敌”。
• 巨噬细胞还能够将所吞噬的外来抗原进行有效处理，将其中 的抗原肽递呈给T淋巴细胞。
巨噬细胞的生物学功能
巨噬细胞参与非特异性免疫和特异性免疫。在非特异性免 疫中，主要通过吞噬作用杀灭和清除病原体和异物，并介导炎症 反应；在特异性免疫中，主要发挥免疫调节及抗原递呈功能。 1、吞噬和杀伤作用 2、介导炎症反应 3、免疫调节功能 4、加工和递呈抗原
吞噬和杀伤作用
巨噬细胞可经受体介导吞噬异物，杀伤和清除细菌、病毒及损 伤、衰老的红细胞 ，故又有清道夫(SCAVENGER)之称;
巨噬细胞也是细胞免疫的重要效应细胞，能有效杀伤胞内寄生 菌和肿瘤细胞;
巨噬细胞在抗体存在下可发挥ADCC作用,参与肿瘤免疫和抗病 毒免疫。
介导炎症反应
巨噬细胞是一类重要的炎症细胞，具有趋化作用，可定向转移 至炎症部位集中，加强局部炎症反应，杀灭、清除炎症部位的 病原体及异物等
巨噬细胞分泌IL-1（内源性致热源），作用于体温调节中枢， 引起发热，进一步加强全身和局部的炎症。
• 九十年代初，Stein等把这种由IL-4和糖皮质激素介导的巨噬细胞激活定 义为单核巨噬细胞的替代激活途径.
• 1998年，Kodelja等克隆出替代激活巨噬细胞的特异性标记物，替代巨噬 细胞激活相关CC生化因子-1(Alternative macrophage activationassociated CC-chemokine-1,AMAC-1)的基因，从而最后明确了单核巨 噬细胞替代激活的概念。
单核巨噬细胞的分化成熟
巨噬细胞的表面受体
病原体突破上皮屏障进 入宿主体组织后，首遇的 天然免疫细胞因素是巨噬 细胞，巨噬细胞除有Fc 和补体受体外，尚有多种 能直接与某些病原体结合 的表面受体。
(1) 甘露糖受体(MANNOSE RECEPTOR,MR): 存在于所有组织 巨噬细胞上，血中单核细胞无， 通过多糖识别区与病原体表面含 甘露糖或岩藻糖结构相结合，随 后吞入，MR在消除细菌、酵母菌 和某些原虫中有重要作用。
*激活MBL补体途径，发挥调理、 致炎作用。
病原相关分子模式 （PATHOGEN ASSOCIATED MOLECULAR PATTERN，PAMP）
一类或一群特定的微生物病原体（及其产物）共有的 某些非特异性、高度保守的分子结构，可被非特异性免 疫细胞所识别。包括：脂多糖（LPS）、磷壁酸（LTA）、 肽聚糖（PGN）、甘露糖、细菌DNA、双链RNA和葡聚 糖等。
Phagocytosis
• 巨噬细胞通过其表面PRR识别病原体表面的PAMP 当PRR与PAMP结合后，巨噬细胞膜在肌动蛋白细胞骨架 的介导下发生变形运动，包绕病原体或病原体感染的靶细 胞形成吞噬小体(PHAGOSOME) 吞噬小体再与胞浆中的溶酶体融合，形成吞噬溶酶体 (PHAGOLYSOSOME)，进而将病原体或靶细胞消化，杀伤病 原体。
杀死的病原体进一步由蛋白酶、核酸酶、酯酶等降解、消 化，不能被消化的残渣排至吞噬细胞外。
吞噬作用是动物机体在细菌性感染中的一种重要防御机制， 吞噬作用是多形核白细胞和单核或巨噬细胞等少数几种细胞 的独特功能。 吞饮作用是机体内所有细胞都有的正常功能。吞饮时，细胞 膜发生折叠，包围黏附在细胞上的液滴或颗粒，形成空泡而 向胞浆中移动。吞饮过程可能是细胞摄取营养物的一种手段。
巨噬细胞研究进展
武汉大学基础医学院免疫系 罗凤玲
What do you know about the macrophages?
• 巨噬细胞来源与功能 • 巨噬细胞分型 • 巨噬细胞与疾病 • 巨噬细胞检测
吞噬细胞 phagocytes
单核巨噬细胞（系统）
Mononuclear phagocyte system
Phagocytosis
Phagocyte Activation
吞噬作用的后果
（1）完全吞噬 病原体在吞噬溶酶体中被杀灭和消化，未消化的残渣被排出胞外。 （2）不完全吞噬 只被吞噬却不被杀死，对机体不利 （3）组织损伤 吞噬过程中释放的多种水解酶能造成邻近组织损伤和炎症反应
巨噬细胞的活化
受过刺激或免疫致敏过的巨噬细胞与定居的巨噬细胞不同。 活化后的巨噬细胞具有较强的促炎症和细胞毒能力，而静 止巨噬细胞杀菌活性有限。
（5）其他：CD14通过血清中LBP与细菌LPS结合
模式识别受体 PRR (PATTERN RECOGNITION RECEPTOR)
定义：一类主要表达于天然免疫细胞表面、非克隆性分布、可识别一种或 多种PAMP的识别分子。 PRR的生物学特征：
* 较少多样性； * 非克隆性表达:同一类型细胞（如巨噬细胞）表达的PRR具有相同的特异 性。 * 介导快速的生物学反应，无需细胞增殖。 几类重要的PRR：MBL、甘露糖受体、清道夫受体、TOLL样受体