免疫系统的组成

二、免疫系统的组成

免疫系统由免疫器官、免疫细胞、免疫分子三部分构成。免疫系统是机体对抗原刺激产生免疫应答、发挥免疫功能的载体(图13-1)。

图示

图13-1 免疫系统的组成

(一)免疫器官

免疫器官按照功能不同,分为中枢免疫器官和周围免疫器官,两者通过血液循环和淋巴循环相互联系并构成免疫系统网络。

1.中枢免疫器官 中枢免疫器官又称初级淋巴器官,是免疫细胞发生、分化、发育和成熟的场所,人类的中枢免疫器官包括骨髓和胸腺。

(1)骨髓:骨髓是各类血细胞的发源地,也是人类B细胞分化、成熟的场所。骨髓中的多能造血干细胞具有非常强的分化潜能,可定向分化为髓样干细胞和淋巴样干细胞,前者最终分化为红细胞、粒细胞、单核细胞、血小板等血细胞;后者最终分化为成熟的B细胞、NK细胞和有待进一步发育的祖T细胞。骨髓也是发生再次体液免疫应答和产生抗体的主要部位,骨髓功能缺陷时,会严重影响到机体的造血功能和体液免疫功能。

(2)胸腺:胸腺位于前上纵隔,胸骨后方,分左、右两叶。胸腺是T细胞分化、成熟的场所。骨髓中的祖T细胞随血流进入胸腺,在胸腺上皮细胞及其产生的激素、体液因子等胸腺微环境作用下,分化、发育为成熟T细胞。胸腺还有调节免疫、参与自身耐受建立和维持的作用。实验显示,动物新生期摘除胸腺,易出现细胞免疫功能及全身免疫功能缺陷。

2.周围免疫器官 周围免疫器官包括脾、淋巴结、皮肤和黏膜相关淋巴组织,它们是成熟T、B细胞定居和繁殖的部位,也是发生免疫应答的场所。脾是人体最大的免疫器官,可清除血中病原微生物和衰老损伤的血细胞。人体的淋巴结有600~700个,沿淋巴管分布,有过滤淋巴液的作用。免疫细胞不仅存在于淋巴结和脾中,而且还广泛分布于皮肤和黏膜组织,它们包括皮肤相关淋巴组织和存在于呼吸道、消化道、泌尿生殖道的黏膜相关淋巴组织,如扁桃体、阑尾等。

(二)免疫细胞

免疫细胞泛指参加免疫应答或与免疫应答有关的细胞,主要包括造血干细胞、淋巴细胞、抗原提呈细胞、各种粒细胞、红细胞和肥大细胞等。

1.淋巴细胞 淋巴细胞是机体免疫应答的核心细胞,主要包括T细胞、B细胞和NK细胞。淋巴细胞是一群复杂的细胞群体,包括许多形态相似而功能不同的亚群细胞,这些亚群细胞的膜表面存在可供鉴别的特殊分子结构。

(1)T细胞:T细胞是胸腺依赖性淋巴细胞的简称,它在胸腺中分化、成熟,成熟的T细胞随血流迁移、定居于周围免疫器官的胸腺依赖区。T细胞占外周血中淋巴细胞总数的65%~80%。它们不仅参与细胞免疫,并在胸腺依赖性抗原诱导的体液免疫应答中发挥重要的辅助作用,所以T细胞在适应性免疫中占据核心地位。

T细胞在发育的不同阶段,细胞表面会表达不同的膜分子,这与T细胞的功能有关,同时也可作为区分T细胞与其亚群的重要标志。

①T细胞抗原识别受体(T cell receptor,TCR):T细胞表面能特异性识别和结合抗原的结构。TCR不能直接识别和结合游离的可溶性抗原,只能识别经抗原提呈细胞(APC)加工处理后表达于APC表面的MHC分子结合的抗原肽。另外,TCR不能单独传递激活信号,须与CD3复合体(由γ、δ、ε、ζ、η五种肽链构成)非共价结合,依靠CD3传递信号。

②CD4和CD8分子:成熟T细胞表面只表达CD4或CD8分子,即CD4+T细胞或CD8+T细胞。CD4分子是MHCⅡ类分子的受体,CD8分子是MHCⅠ类分子的受体,二者均参与抗原刺激信号的转导,所以CD4和CD8分子又称TCR的共受体,这也同时使T细胞识别抗原具有MHC限制性。

③CD28:其配体为CD80(B7-1)和CD86(B7-2)。CD28与配体结合,为T细胞提供重要的协同刺激信号。

④CD40L:主要表达于活化的CD4+T细胞和CD8+T细胞,为B细胞表面的CD40的配体,参与B细胞的活化过程。

⑤绵羊红细胞受体(ER):即CD2分子,它与绵羊红细胞结合形成花环,称为E花环,可用于鉴定和分离人T细胞。

⑥有丝分裂原受体:有丝分裂原简称丝裂原,可通过相应受体刺激静止期淋巴细胞转化为淋巴母细胞,发生有丝分裂而增殖。能刺激T细胞丝裂原的常见种类有植物血凝素(PHA)、刀豆素A(ConA)等。借此进行淋巴细胞转化试验,可判断机体细胞免疫的功能。

⑦细胞因子受体(cytokine receptor,CKR):T细胞活化过程中可表达多种CKR,如IL-1R、IL-2R、IL-3R、IL-4R等。

(2)B细胞:哺乳动物的B细胞是骨髓中淋巴干细胞在骨髓中分化、成熟的,亦称骨髓依赖性淋巴细胞。B细胞主要定居在周围免疫器官的非胸腺依赖区,在外周血中B细胞占淋巴细胞总数的8%~15%。B细胞主要介导体液免疫应答。

①B细胞抗原识别受体(B cell receptor,BCR):B细胞所特有的,能特异性识别抗原,是B细胞的重要标志,又叫膜免疫球蛋白(mIg)。与TCR相似,BCR须同其他结构共同作用才能执行信号转导作用,即与Igα/Igβ异源二聚体非共价结合,组成BCR-Igα/Igβ复合受体分子,获得信号转导能力。

②协同刺激分子:协同刺激分子是提供B细胞活化第二信号的辅助分子,主要为CD40,协同刺激分子与CD4+T细胞表面CD40L结合,产生B细胞活化的第二信号。(https://www.daowen.com)

③丝裂原受体(MR):B细胞表面表达有LPS(脂多糖)、SPA(葡萄球菌A蛋白)等丝裂原受体。LPS、SPA等与B细胞的丝裂原受体结合后,非特异性地刺激B细胞活化、增殖、分化,可用于B细胞功能检测。

④IgG Fc受体:多数B细胞表面均表达IgG Fc受体,它可以与免疫复合物中IgG Fc段结合,有利于B细胞捕获抗原,并促进B细胞活化、增殖、分化。

⑤补体受体(complement receptor,CR):成熟B细胞表面表达CR,主要有CR1、CR2等。CR1可与C3b、C4b结合。CR2(CD21)是EB病毒受体,与EB病毒选择性感染B细胞有关。

⑥细胞因子受体(CKR):B细胞表面可表达多种CKR,包括IL-1、IL-2、IL-4和IFN-γ等受体,它们可与相应的细胞因子结合,参与调节B细胞活化、增殖。

(3)自然杀伤细胞(natural killer cell,NK细胞):NK细胞来源于骨髓并在其中成熟,主要分布在外周血、脾和淋巴结中,其表面不表达特异性抗原识别受体,是不同于T、B细胞的第三类淋巴细胞。不需抗原预先刺激,就可直接杀伤肿瘤细胞和被病毒感染的宿主细胞,因此,其在机体免疫监视和抗病毒感染中发挥重要作用。

2.抗原提呈细胞 抗原提呈细胞(antigen presenting cell,APC)是指在免疫应答过程中,摄取、加工与提呈抗原信息给淋巴细胞的一类免疫细胞。主要包括单核巨噬细胞、树突状细胞、B细胞等。另外,病毒感染的细胞、肿瘤细胞等也有抗原提呈作用。

(1)单核巨噬细胞:单核巨噬细胞包括血液中的单核细胞和组织中的巨噬细胞。外周血中单核细胞占血细胞总数的1%~3%。单核细胞从血管移出进入组织器官,进一步分化为巨噬细胞。巨噬细胞在不同组织中有不同的名称,如在肺组织中称尘细胞,在淋巴结、脾、胸腔、腹腔中称巨噬细胞。

其功能如下:①吞噬杀伤作用:单核巨噬细胞能够吞噬、消化体内的病原微生物、肿瘤细胞及衰老细胞、损伤细胞等抗原。吞噬作用可因抗体或补体的参与而加强。②处理、提呈抗原作用:单核巨噬细胞吞噬外源性抗原后,将其加工处理成抗原肽,以抗原肽-HLA分子复合物的形式表达于吞噬细胞表面,提呈给具有相应抗原识别受体的T细胞,从而启动适应性免疫。③分泌功能和免疫调节作用:单核巨噬细胞能够产生多种酶类和生物活性物质,包括溶菌酶、溶酶体酶、细胞因子、补体、凝血因子、防御素等,并参与免疫调节。

(2)树突状细胞:树突状细胞(dendritic cells,DC)是骨髓造血干细胞在骨髓分化形成的具有强大的抗原提呈功能的专职抗原提呈细胞,因其成熟时伸出许多树突样突起而得名。DC分布广泛,其存在于脑组织以外的全身各组织脏器。DC的主要功能是摄取、加工处理、提呈抗原,启动适应性免疫。DC最大的特点是能够刺激初始T细胞增殖,而巨噬细胞、B细胞仅能刺激活化的或记忆性的T细胞增殖。同时,DC可分泌IL-12、TNF、IFN等多种细胞因子和趋化因子参与炎症反应和组织修复,调节其他免疫细胞的功能,并参与固有免疫和适应性免疫。

3.其他免疫细胞 血液中的中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和组织中的肥大细胞、上皮细胞等,在免疫应答的多个环节中发挥作用。

拓展阅读

细胞免疫疗法

细胞免疫疗法是通过一定装置采集人体的免疫细胞,经过体外培养,使其数量增多,靶向性杀伤功能增强,然后再回输到人体以杀灭血液及组织中的病原体、肿瘤细胞及突变的细胞,打破免疫耐受,激活和增强机体的免疫功能。采集的免疫细胞主要有树突状细胞、自然杀伤细胞和细胞因子诱导的杀伤细胞等。

(三)免疫分子

免疫分子是指参与免疫应答或与免疫应答有关的分子,主要由淋巴细胞、单核巨噬细胞、粒细胞等多种免疫细胞产生。免疫分子主要包括抗体、补体系统、细胞因子等,它们在执行免疫过程中发挥重要作用。

点滴积累

(1)现代免疫学认为,免疫是机体识别和清除抗原性异物,维持机体自身生理平衡和稳定的一种生理功能。

(2)免疫具有免疫防御、免疫稳定、免疫监视三大功能。

(3)免疫系统由免疫器官、免疫细胞、免疫分子三部分构成。

(4)免疫器官按照功能不同,分为中枢免疫器官和周围免疫器官。中枢免疫器官是免疫细胞发生、分化、发育和成熟的场所,人类中枢免疫器官包括骨髓和胸腺。周围免疫器官包括脾、淋巴结、皮肤和黏膜相关淋巴组织,它们是成熟T、B细胞定居和繁殖的部位,也是发生免疫应答的场所。

(5)淋巴细胞是机体免疫应答的核心细胞,主要包括T细胞、B细胞和NK细胞。