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肠道粘膜免疫应答机制综述

肠道粘膜免疫应答机制

摘要：

人体肠道的黏膜是人体环境与外环境间直接交流的主要界面。

肠道黏膜不仅是营养吸收及水分、矿物质交换的主要场所,同时也是许多病原体感染或起始感染的主要位点。

肠道粘膜免疫是机体免疫系统的重要局部，近年发现了病原体、肠道菌群、免疫疫苗、免疫载体在其免疫调节的机制发挥着极其的重要地位。

肠道黏膜免疫系统是由肠相关淋巴组织组成的复杂网络,具有完善的免疫反响机制和严格的免疫调控机制。

可以说,肠道黏膜免疫系统是机体抵御肠道病原体感染的第1道防线,同时,也在宿主与外环境间黏膜稳态的建立和维持上发挥重要的作用。

本文简要综述简要介绍肠道黏膜免疫应答机制的研究进展以及介绍这些影响因素在肠道粘膜免疫的作用。

关键词：

肠道黏膜免疫细胞应答机制肠道粘膜免疫病原体肠道菌群免疫疫苗免疫载体研究进展

1肠道黏膜免疫系统简介

黏膜免疫系统由呼吸道、胃肠道、泌尿生殖道及某些外分泌腺（如唾液腺、泌乳的乳腺等）粘膜相关的淋巴组织共同构成一个相对独立的体系，由于其所处的解剖位置相分布部位的特殊性，粘膜免疫系统既是机体系统免疫的重要组成局部，同时又具有其相对独立性。

传统观念认为淋巴细胞是来自骨髓或胸腺，在中枢淋巴器官巾分化、成熟后经淋巴循环定居于周围淋巴器官，担负免疫监视功能。

近年来大量的资料［37］显示脏器巾的淋巴细胞不完全由淋巴器官移入，存在着固有淋巴细胞，并统称为组织相关性淋巴细胞。

胃肠道黏膜不仅是消化、吸收营养物质的场所，而且还是重要的免疫器官，具有重要的免疫功能，与呼吸道的淋巴组织共同构成免疫系统的第一道防线。

2肠道黏膜免疫系统组成肠道黏膜免疫系统，也称之为肠道相关淋巴组织〔GALT〕，直接参与和调控肠道黏膜免疫调节，也是机体免疫系统的重要组成局部。

肠道黏膜免疫系统有以下局部组成：

肠上皮细胞〔IEC〕，肠上皮细胞间淋巴细胞〔IEL〕，黏膜固有层淋巴细胞〔LPL〕，肠粘膜下集合淋巴结〔PP〕，以及黏膜组织各种单核淋巴细胞，如T细胞、B细胞、巨噬细胞和树突细胞〔DC〕等［35］。

2.1肠上皮细胞〔IEC〕肠上皮细胞之间以严密连接为主，刷状缘外表分布致密的碱性磷酸酶，与sIgA、杯状上皮细胞分泌的黏液组成机体与外界的一层屏障，阻止绝大局部外来致病原侵入。

肠上皮细胞可以表达HLA分子和CD1发挥抗原提成功能，并有效转运sIgA从黏膜固有层进入肠腔，参与sIgA的分泌［33］。

另外研究发现，肠上皮细胞还产生大量参与黏膜免疫调节的细胞因子如IL-4、IL-10。

2.2肠黏膜下集合淋巴结〔PP〕肠集合淋巴结〔PP结〕是分布于肠系膜缘对侧肠壁黏膜或黏膜下，由多个淋巴滤泡聚集成高度器官化的黏膜相关淋巴组织〔O-MALT〕，具有典型的二级淋巴器官构造，有确定的B细胞和T细胞依赖区。

滤泡外表覆有一层滤泡相关上皮〔FAE〕，FAE由该部位特有的抗原转运细胞即微皱褶细胞〔microfoldcell，简称M细胞〕、肠上皮细胞、淋巴细胞等组成。

PP结含有大量的免疫细胞，其中B细胞主要分布在淋巴滤泡，淋巴滤泡受抗原刺激形成生发中心，含大量增殖淋巴母细胞，多数为IgA+细胞，少数IgM+、IgD+细胞位于滤泡间区。

T细胞主要位于滤泡间区，包括CD4+和CD8+T细胞，95%以上的T细胞表达αβTCR，而一小局部表达γδTCR，在PP结中50%～60%αβTCRT细胞是CD4+〔辅助〕T细胞，剩下的是CD8+〔细胞毒/抑制〕T细胞。

抗原递呈细胞〔APC〕主要是树突状细胞〔DC〕、巨噬细胞〔MΦ〕和B细胞。

滤泡间区有高皮静脉〔HEV〕，是淋巴细胞进入PP结的通道。

PP结有传出淋巴管，但没有传入淋巴管，这一构造特点在淋巴组织中是独特的［35］。

由于PP结含有各种必需的免疫活性细胞，一般认为PP结是黏膜免疫反响的主要诱导部位。

孤立淋巴滤泡在肠黏膜免疫反响中的作用尚存在争议，研究发现人和小鼠小肠的孤立淋巴滤泡类似于PP结，也有生发中心和覆盖在滤泡上的滤泡相关上皮，推测其功能可能作为黏膜免疫反响诱导部位［36］。

肠系膜淋巴结也作为黏膜免疫诱导部位产生IgA抗体以利于肠黏膜吞噬细胞对共生菌的毁损［37］。

2.3肠上皮细胞间淋巴细胞〔IEL〕肠上皮细胞间淋巴细胞主要是CD8+T细胞。

在小鼠大多数IEL是γδTCRCD8+，20%～40%的IEL表达αβTCR，αβTCR的表达取决于肠腔中抗原刺激水平，成年鼠的αβTCR表达可高达75%。

在人绝大多数IEL是αβTCRCD8+T细胞，γδTCRT细胞只占人类IEL的一小局部〔5%～30%〕［36］。

IEL具有自然杀伤活性，能以非MHC限制的方式直接识别未加工的抗原，产生溶细胞活性，能杀死和去除病毒感染或损伤的上皮细胞，对病毒感染有免疫监视作用

2.4黏膜固有层淋巴细胞〔LPL〕黏膜固有层淋巴细胞主要由B淋巴细胞和T淋巴细胞组成。

肠IgA+浆细胞分别来源于肠PP结、孤立淋巴结的B2细胞和腹膜腔的B1细胞［6］。

根据细胞来源、外表标志、抗体产生及自身分裂的特点，B细胞可分为B1和B2细胞两个亚群，B1细胞分布于胸、腹膜腔，表达CD5+和MAC-1+分子，属于IgMhi/IgDlo、B220lo和FcεR〔-〕，在小鼠胚胎期，B1细胞前体在肝和网膜中发育，在成年小鼠，B1细胞位于腹膜腔和胸膜腔，具有自我更新能力，B1细胞不进入淋巴结和脾的淋巴滤泡，局部腹腔中的B1细胞可发生转化，移行到肠黏膜固有层，分化成熟为浆细胞，参与肠道IgA免疫应答；B2细胞来源于PP结和孤立淋巴滤泡，不表达CD5+和MAC-1分子，属于IgMlo/IgDhi和B220inttohi，由成年小鼠骨髓干细胞持续产生。

肠黏膜固有层T细胞主要是CD4+T细胞〔60%～70%〕，其中绝大多数〔95%〕表达αβTCR，CD8+T细胞占大约30%～40%，是溶细胞效应细胞［35］。

另外10%的巨噬细胞、5%的粒细胞、1%～3%黏膜肥大细胞也是黏膜固有层中主要细胞类型。

3、肠道粘膜免疫与微生物

3.1、肠粘膜与病原体

肠粘膜外表存在大量的微生物。

通常外环境中的相当大一局部病原体进入胃肠道后会被粘膜天然免疫成分形成的屏障阻止在体外。

非特异免疫成分包括牯液、溶菌酶、乳铁蛋白、三叶蛋白、防御素、分泌型自细胞蛋白酶抑制因子以及胃酸和胃肠蠕动等，将肠道腔病原物质去除到体外［l］。

急性感染期GALT中T淋巴细胞大鼍快速耗损的第一个令人信服的，见于SIV感染恒河猴AlD6动物模型的研究报道中[2]。

大约经过6年之后，有关于HIv_l感染者粘膜中T淋巴细胞选择件显著地耗损的研究报道［3，4］。

由于肠腔中存在大量的微牛物和食物携带的抗原，肠粘膜中的大局部淋巴细胞都是曾经被激活过的效应细胞和记忆细胞。

其中免疫记忆细胞或被激活过的T细胞主要大量存在于周有膜中。

Mattali等指出，大多数T细胞丧失是由于记忆细胞的大局部被感染直接造成的。

另一方面，Fas和Fas配体的高水平表达可能是导致末被感染的记忆性，如T细胞死亡的原因。

总之，肠粘膜中有许多易感细胞和大量病毒复制，直接的病毒细胞致病作用和几种潜在的其它机制，导致T细胞数在感染早期就急剧下降。

3.2、肠粘膜与肠道菌群

在人和动物肠道中栖息着大约1014个细菌，达500余种[5]，但并未引起不正常或致病现象，这一微生物生态构成了肠道正常菌群。

肠道菌群间互相保持着共生或拮抗关系，它们以宿主摄取的食物以及分泌于消化道的各种成分作为营养，从而不断地增殖和被排泄，它们与宿主的安康、疾病有着极其密切的联系[6]。

在正常状态下，肠道菌群的组成、种类都是较为稳定的。

肠道菌群不仅和肠粘膜共同构成一道保护屏障，阻止细菌、病毒和食物抗原的入侵，还可以刺激肠道的免疫器官发挥更强的免疫功能。

益生菌是肠道正常菌群的优势菌群，与肠粘膜严密结合构成肠道的生物屏障，能通过占位效应、营养竞争及其分泌的各种代产物及细菌素等抑制条件致病菌的过度生长及外来致病菌的入侵，维持肠道的微生态平衡[7]。

早在1989年Yasui等给小鼠饲喂短双歧杆菌发酵奶，结果发现小鼠的肠粘膜下淋巴结增生［8]。

1999年跃杰等通过实验发现短双歧杆菌促进小肠粘膜

下淋巴结细胞增殖，增殖的细胞有B细胞和贴壁细胞，短双歧杆菌同贴壁细胞一起培养，其上清作为添加物，也可促进B细胞的增殖［9］。

益生菌对肠上皮淋巴细胞具有激活作用，IEL位于小肠和结肠具有吸收功能的上皮细胞之间，主要为T细胞和NK细胞，T细胞中以Y、6T细胞最多，且75％以上为CD8+T细胞，研究认为上皮T细胞主要功能是细胞杀伤作用［l0］。

2005年Scharek等人通过用益生菌对母猪和仔猪的灌喂来研究对免疫系统的影响，他们发现益生菌能够增强肠道上皮细胞的功能及活性并且对CD8+T细胞数量的增多有一定的影响，这些都说明益生菌增强了免疫系统的免疫功能［11］

4、肠道粘膜免疫调节的机制

肠粘膜外表的抗原引发肠道中的粘膜反响，肠道粘膜中的淋巴结将捕获的抗原移到巨噬细胞，然后其对抗原进展加工，并转移给辅助性T细胞，然后激活B淋巴细胞，B淋巴细胞分化增强，产生大量分泌型IgA（SIgA），在这过程中受IL-10、TGF-D和IL-4等细胞因子以及PP中的树突状细胞（Dc）和T细胞携带的细胞信号的影响，sIgA+B细胞能合成IgA二聚体，穿过上皮细胞进入肠腔，在这过程中，IgA二聚体和分泌成分结合形成可抵抗蛋白酶水解的sIgA，slgA是粘膜免疫反响中的主要的效应因子，slgA可与病原微生物、毒素和抗原物质结合，阻止病原菌的入侵和抗原物质的渗透，而不激活强烈的炎症反响和细胞毒反响。

［12，14］

肠道粘膜免疫反响主要依靠分泌至粘膜外表及肠腔中的免疫球蛋白（以sIgA为主）和肠道粘膜以淋巴细胞为主体的免疫活性细胞，共同完成肠道的局部免疫功能[15-17]，其主要功能有[18-20]：

①阻断细菌对粘膜的吸附，使其不能形成集落，从而到达排菌的目的；②中和病毒的作用；③中和毒素的作用；④对有异物摄人和空气吸人的某些抗原物质具有封闭作用，使这些抗原游离于粘膜外表，不致进入机体，从而防止全身的免疫反响；⑤激活补体的C-3旁路途径，并参与补体和溶菌酶协同抗菌作用；⑥阻止机体对肠腔共栖的正常菌群产生免疫应答。

因此，肠粘膜免疫屏障的损害可能与肠外细菌、毒素移位及诱导全身过度、失控、自毁的炎症反响密切相关。

近年来，关于分泌成分（SC）在粘膜防御和稳态平衡中作用的新发现，为它的前体形式（pIgR）的献身行为提供了一个合理的解释．除了特异性转运免疫球蛋白通过上皮细胞，pIgR还具有独特的生物化学特性．例如，高度的Ⅳ一糖基化、可以与IgA稳固结合、对维持pIgA性质稳定和锚定到粘膜的特定部位起作用等．上述特性使得pIgR与sc能够单独而出色地行使其功能．有研究发现，SIgA可以与人末段回肠和小鼠小肠中派尔氏结的M细胞特异性结合[21]．上述发现提示，这种类型的抗体还有某些功能未被发现，其分子机制的复杂性尚需要进一步研究．对pIgR的功能及分子机制的深入探讨，可能会对粘膜免疫的研究以及相关疫苗和药物的开发产生深远的影响．

5、肠道粘膜免疫疫苗

对于肠道粘膜免疫，多以DNA疫苗为主。

TangL．H．等的研究说明，通过减毒鼠伤寒沙门氏菌为佐剂的DNA疫苗口服免疫后，可诱导较好的免疫应答［22］。

AmorijJ．P．应用流感疫苗，以岍为佐剂消化道免疫小鼠后，增强细胞辅助性T细胞的免疫应答[23]。

另有研究说明。

不同佐剂的消化道粘膜免疫．对疫苗的免疫作用有较大影响。

以益生菌基因组DNA为消化道免疫佐剂，削弱了鸡对禽流感病毒H5N1亚型灭活油乳苗的体液免疫应答水平，推测可能与CpG—N、CpG的高度甲基化或者与抗原的别离免疫有关[24]。

胡等以IL一2、IL一18、IFN一cDNA和CpGDNA为佐剂，减毒沙门氏菌运送H5亚型禽流感DNA疫苗消化道和鼻腔联合免疫，结果说明，CpG佐剂组攻毒保护指数最高[25]。

不同的免疫途径相结合．可诱导较好的粘膜免疫应答，以前的研究也证明了这一点。

6、肠道粘膜免疫载体

脂质体作为疫苗载体，具有免疫佐剂效应。

Locher等[26]研究说明，用脂质体包裹编码HIV-2ENVgpl40基因的DNA疫苗，免疫小鼠3次后，诱发了高水平的系统IgG和粘膜IgA抗体反响。

细菌栽体主要包括斯特杆菌、鼠伤寒杆菌、志贺菌、乳酸杆菌属等减毒细菌用重组斯特杆菌作为HIVGag疫苗载体，经直肠、静脉、口服等途径免疫小鼠，在脾和肠相关淋巴组织诱发HIVGag特异性CD8+T细胞[28]。

疫苗以沙门氏菌为载体，表达SIVGag蛋白和沙门氏菌Ⅲ型分泌性sopE蛋白融合体，口服初免猕猴，以嵌有SIVmac239Gag的重组痘苗病毒（MVAGag）皮注射加强免疫，可诱发SIV特异性CTL反响。

[29]

聚乙烯亚胺PEI等阳离子聚合物载体与其他形式的基因载体相比具有下述优点：

无免疫原性，不会引起机体的免疫反响；遗传物质的释放可做到由聚合物基质的降解速率决定。

PEI已经证明是有效的、毒性小、适用于许多免疫途径的基因转移载体，在基因治疗和生物学研究领域有着广阔的应用前景。

[30-32]

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