粘膜免疫在粘膜保護(hù)中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

1、粘膜免疫在粘膜保護(hù)中的作用機(jī)制研究進(jìn)展         05-12-15 16:00:00     作者：白曉東    編輯：studa9ngns隨著各種廣譜、高效抗生素的大量使用，使得從腸粘膜表面來源的條件菌感染顯得較為 突出；其次，許多傳染病如艾茲病、傷寒、霍亂的感染亦首先來自粘膜表面。因此，保護(hù)粘 膜表面以抵抗環(huán)境病原體是感染研究領(lǐng)域重要的議題之一。目前迫切需要一種能在粘膜表面 使用的高效的非抗生素防治手段，而粘膜免疫的研究不斷深

2、化，使人們認(rèn)識(shí)到提高粘膜免疫 屏障在粘膜保護(hù)中具有十分重要的意義。 1粘膜免疫系統(tǒng)的構(gòu)成及各自功能 早在1963年，Thomas等就提出IgA是位于粘膜表面主要的免疫成份，此后隨著研究逐漸 深入，證明粘膜免疫系統(tǒng)是相對獨(dú)立于全身免疫系統(tǒng)之外、又與全身免疫系統(tǒng)密不可分的系 統(tǒng)。粘膜免疫往往由二大功能區(qū)構(gòu)成：免疫誘導(dǎo)部位及免疫效應(yīng)部位。淋巴細(xì)胞在全身免疫 系統(tǒng)及粘膜免疫系統(tǒng)內(nèi)二大功能區(qū)之間不斷的遷移，同時(shí)伴隨著淋巴細(xì)胞本身的分化成熟 1。粘膜免疫誘導(dǎo)部位往往是特異化的粘膜淋巴濾泡，存在于扁桃體、氣管及腸道 等處，例如舌、腭扁桃體，口腔及鼻咽部的咽扁桃體，小腸的潘氏結(jié)(Peyers patchs，P

3、P) 以及闌尾。典型腸道的淋巴濾泡分為生發(fā)中心及富含B細(xì)胞的邊緣帶；誘導(dǎo)部位通過冠狀層 與腸上皮隔離開來，冠狀層主要由B細(xì)胞、CD+4 T細(xì)胞以樹突狀細(xì)胞及巨噬細(xì)胞構(gòu)成 2。大量證據(jù)表明：誘導(dǎo)部位在局部免疫中起著主要作用，包括抗原的提呈及信號 傳導(dǎo)，淋巴細(xì)胞的產(chǎn)生及致敏，主要包括特異IgA效應(yīng)的B細(xì)胞，記憶B細(xì)胞以及T細(xì)胞 3。 免疫效應(yīng)部位是指淋巴細(xì)胞在此分化為終末細(xì)胞并發(fā)揮作用的場所，主要為粘膜中的固 有層，通過免疫組化顯示固有層含有大量的IgA型漿細(xì)胞。 粘膜免疫系統(tǒng)具有其獨(dú)特的性質(zhì)，例如抗原的提呈主要依靠M細(xì)胞、淋巴細(xì)胞分化過程 中的遷移以及局部調(diào)控因子以Th2樣因子為主；更為引人注意

4、之處在于，粘膜免疫產(chǎn)生的 抗體主要為IgA型以及腸固有層中T細(xì)胞中rT細(xì)胞占多數(shù)。這些特點(diǎn)與其屏障作用密切相關(guān) 。 2粘膜免疫中抗原攝取(Antigen sampling) 在粘膜免疫組織中，M細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞及腸上皮細(xì)胞均具有抗原攝取功能。M細(xì)胞是高 度專業(yè)化的腸上皮細(xì)胞，擁有區(qū)別于其它腸上皮的超微結(jié)構(gòu)及組織學(xué)標(biāo)志4。M細(xì) 胞在近腸腔的頂端處吞噬腸腔內(nèi)的可溶性及固化物質(zhì)，包括腸腔內(nèi)的微生物，胞內(nèi)加工后以 吞噬小泡形式轉(zhuǎn)送至側(cè)面胞膜處，并以胞吐方式分泌入細(xì)胞間隙。在M細(xì)胞側(cè)面聚集有淋巴 細(xì)胞及巨噬細(xì)胞，從而迅速識(shí)別M細(xì)胞提供的抗原。通過這種方式，位于腸上皮下的粘膜免 疫誘導(dǎo)部位迅速識(shí)別腸腔內(nèi)抗

5、原并產(chǎn)生免疫應(yīng)答。 目前研究表明，腸上皮細(xì)胞同樣具有抗原攝取功能。許多實(shí)驗(yàn)證實(shí)5，腸上 皮細(xì)胞吞噬腸腔內(nèi)抗原并將抗原提呈給已致敏的T細(xì)胞。其次，腸上皮細(xì)胞接受抗原刺激后 會(huì)應(yīng)激分泌細(xì)胞因子，如IL-6等，亦分泌血管活性肽分子；這些因子均可提高局部分泌型 抗體IgA的合成水平。因此，腸上皮細(xì)胞在粘膜免疫中的作用逐漸引起重視。 腸固有層中的 rT細(xì)胞在抗原早期識(shí)別亦有十分重要的地位5。腸粘膜免疫組織能迅速對腸腔 內(nèi)抗原做出反應(yīng)，與rT細(xì)胞的功能有很大關(guān)系。rT細(xì)胞在腸粘膜免疫組織中數(shù)量多，全 身約1/3的rT細(xì)胞位于腸上皮組織中。這類T細(xì)胞表面TCR受體類型為r，具備CDR3抗體 結(jié)構(gòu)。rT細(xì)胞在

6、局部的作用主要為：進(jìn)行非限制的細(xì)胞毒反應(yīng)，提供早期殺菌機(jī)制；充當(dāng) 免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞，分泌IFN-r、IL-5等，在r-knockout的小鼠體內(nèi)，IgA漿細(xì)胞數(shù)量明顯 減少，說明rT細(xì)胞參與了IgA合成的調(diào)控。 3參與分泌型IgA合成的相關(guān)機(jī)制 分泌型IgA是在腸腔內(nèi)抗原誘導(dǎo)下，由局部粘膜免疫組織合成，并經(jīng)上皮細(xì)胞分泌入粘 膜表面。SIgA在保護(hù)機(jī)體免受粘膜表面的微生物侵襲方面起著非常重要的作用，其合成與抗 原 提呈、淋巴細(xì)胞歸巢遷移(Trafficking)、以及周圍環(huán)境中的細(xì)胞因子均有很大關(guān)系 6。 在粘膜免疫誘導(dǎo)部位，抗原加工、提呈后，形成抗原致敏特異的IgA型B細(xì)胞。在此過程 中，B細(xì)胞的

7、分化、增殖有賴T細(xì)胞的幫助7。其中多種Th2樣因子參與了誘導(dǎo)部 位B細(xì)胞增殖、分化，相關(guān)因子包括TGF-8、VIP9、IL-410 等。前體B細(xì)胞在誘導(dǎo)部位內(nèi)進(jìn)行同種型轉(zhuǎn)換(Isotype switch)，形成膜表面抗體IgA陽 性的B細(xì)胞，同種型轉(zhuǎn)換是形成IgA型漿細(xì)胞的關(guān)鍵之一。體外研究發(fā)現(xiàn)TGF-作用下，B細(xì) 胞基因表達(dá)重排，C基因替代CH基因8，從而使B細(xì)胞轉(zhuǎn)型為IgA型B細(xì)胞。但有 研究證實(shí)IL-4的作用遠(yuǎn)高于TGF-。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，證實(shí)IL-4是調(diào)控B細(xì)胞在PP(潘氏結(jié)) 內(nèi)分化的主要因子，IL-4/小鼠失去合成IgA的功能9，因此IL-4對于IgA的 合成十分重要。 轉(zhuǎn)型的B細(xì)胞

8、被抗原致敏后離開誘導(dǎo)部位，沿血流進(jìn)入局部或遠(yuǎn)處的粘膜組織及分泌組 織。在這些效應(yīng)部位，致敏B細(xì)胞分化為合成IgA的漿細(xì)胞10，或者成為長效記憶 細(xì)胞11。已致敏B細(xì)胞主要在IL-6、IL-5等細(xì)胞因子調(diào)控下分化為IgA型漿細(xì)胞 。 粘膜免疫組織B細(xì)胞分化成熟的過程中存在細(xì)胞的不斷遷移，稱之為淋巴細(xì)胞歸巢。淋巴 細(xì)胞膜上47整合素是引導(dǎo)淋巴細(xì)胞歸巢的主要成份。體外研究證實(shí)，47與 粘膜組織中血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的Mad CAM-1結(jié)合，介導(dǎo)淋巴細(xì)胞進(jìn)入粘膜組織12 。致敏的淋巴細(xì)胞膜表面47表達(dá)增高，但是其中具體機(jī)制尚不清楚。 4提高局部粘膜免疫的研究進(jìn)展 局部分泌型IgA是保護(hù)粘膜、抑制腸內(nèi)菌的主

9、要成份。經(jīng)研究證實(shí)，分泌型抗體對病毒 13、腸腔內(nèi)致病菌14及條件致病菌15均有抑制作用。因此 ，如何提高局部分泌IgA水平是目前研究的熱點(diǎn)。 4.1主動(dòng)免疫 開發(fā)出高效且安全的疫苗及尋找合理的免疫途徑是進(jìn)行粘膜主動(dòng)免疫的關(guān)鍵?；蚬こ?重組疫苗的研制與使用是近來提高粘膜免疫水平的主要方向之一。例如在對Norwalk病毒的 防治研究中15：將Norwalk病毒的致病基因剔除后，重組基因并在昆蟲細(xì)胞表達(dá) 為rNVVLPs，具有病毒的免疫原性，但無致病性；經(jīng)口將rNVVLPs送入消化道。檢測證實(shí)，rN VVLPs可刺激CD1小鼠及BALB/C小鼠產(chǎn)生高水平的粘膜免疫應(yīng)答。 另一種重組措施是將抗原與

10、CT(Cholera toxin)相連16從而提高免疫效力。 CT由CTB及CTA二部分構(gòu)成，而CTB屬無毒性部分。將抗原與CTB相連，復(fù)合蛋白與M細(xì)胞及腸 上皮細(xì)胞表面的GMI分子作用而激發(fā)起局部免疫應(yīng)答。例如將SREHP抗原，一種阿米巴原蟲的 保護(hù)性抗原，與CTAB等基因嵌合并在大腸桿菌內(nèi)表達(dá)出嵌合蛋白SREHP-H。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，SR EHP-H經(jīng)口免疫機(jī)體，可使腸粘膜免疫組織產(chǎn)生針對阿米巴的IgA抗體，并可在血漿中產(chǎn)生I gG抗阿米巴抗體。 4.2局部應(yīng)用細(xì)胞因子 細(xì)胞因子在IgA合成中的關(guān)鍵作用，使人聯(lián)想到使用適當(dāng)?shù)募?xì)胞因子來選擇性地提高IgA水平。而基因工程技術(shù)的進(jìn)展，使得細(xì)胞因子在粘膜免疫組織局部的應(yīng)用更為合理、高效。 選擇適當(dāng)?shù)妮d體，將IL-4、IL-6等細(xì)胞因子基因插入載體中，通過載體將細(xì)胞因子的基因 選送至粘膜局部。載體往往是一種侵襲性病原體的減毒變異體，如滅毒的沙門氏菌17 以及減毒病毒18，通過載體對粘膜組織的感染從而將細(xì)胞因子基因植入局部 免疫組織中表達(dá)。 此外，微包裝技術(shù)的發(fā)展使得直接局部應(yīng)用細(xì)胞因子成為可能，例如用 脂質(zhì)體包裝細(xì)胞因子并在粘膜局部應(yīng)用，可提高粘膜免疫組織的合成IgA的能力。 4.3IgA抗體直 接在粘膜表面的應(yīng)