一、肺的固有免疫
固有免疫系统是宿主抗感染的第一道防线。固有免疫在个体出生时即已具备,其生物学功能为:①对侵入机体的病原体迅速产生应答,发挥非特异性抗感染作用。②参与清除体内损伤、衰老或畸变的细胞。③在特异性免疫应答过程中发挥重要作用。肺内执行固有免疫的主要细胞包括吞噬细胞、自然杀伤细胞(NK细胞)、γ δT细胞、微皱褶细胞(M细胞)、树突状细胞(DC)、肥大细胞等。
(一)肺吞噬细胞
吞噬细胞主要包括单核细胞、巨噬细胞和中性粒细胞。单核细胞由骨髓单核系干细胞发育分化而成,在血液中停留12~24小时后进入结缔组织或器官,发育成熟为巨噬细胞。中性粒细胞来源于骨髓。肺的吞噬细胞主要包括肺巨噬细胞和中性粒细胞,是肺脏中执行固有免疫的重要效应细胞。
1.肺巨噬细胞
肺巨噬细胞分布于肺泡、气道、肺间质、肺毛细血管壁和胸膜腔,是常驻于肺组织的巨噬细胞,可主动吞噬、杀死、消化和清除吸入的病原微生物、变应原、粉尘,以及体内衰老、损伤或凋亡的细胞。
肺巨噬细胞通过吞噬、胞饮和受体介导的胞吞作用等三种方式摄取抗原,将其加工、处理为具有强免疫原性的肽段,后者与MHC Ⅱ类分子结合成抗原肽-MHC Ⅱ类分子复合物,表达于肺巨噬细胞表面,提呈给CD4+T细胞,在适应性T细胞免疫中发挥重要作用。
肺巨噬细胞可分泌、释放多种生物活性介质,包括细胞因子(IL-1、IL-6、IL-10、IL-12、IL-15、IL-18、TNF-α等)、花生四烯酸代谢产物(如PGD2、PGF2、LTB4、TXA2等)、活性氧(超氧阴离子、羟自由基、H2O2)、NO和多种酶类。上述介质可增强肺巨噬细胞活性,并在局部炎症反应和抗感染免疫中发挥作用。
2.中性粒细胞
正常状态下,肺泡腔仅有少量中性粒细胞,而肺血管(尤其是毛细血管床)含丰富的中性粒细胞。肺血管边缘池所含中性粒细胞数约占全身外周血中中性粒细胞总量的40%。中性粒细胞细胞质中有初级颗粒(即溶酶体颗粒),内含髓过氧化物酶、酸性磷酸酶和溶菌酶;细胞质中还有次级(特殊)颗粒,内含碱性磷酸酶、溶菌酶、防御素和杀菌渗透增强蛋白等。中性粒细胞具有很强的趋化作用和吞噬功能。当病原体在局部引发感染时,中性粒细胞可迅速吞噬、杀伤并清除侵入的病原体。
(二)自然杀伤细胞
自然杀伤细胞(NK细胞)来源于骨髓淋巴样干细胞,其发育成熟依赖于骨髓和胸腺微环境,主要分布于外周血和脾脏,其次为淋巴结和腹腔,部分NK细胞分布于肺间质。感染早期,病原微生物刺激吞噬细胞和树突状细胞产生IFN-α、IFN-β、IL-12等细胞因子,激活NK细胞,使其活性明显增强(为激活前的20~100倍)。NK细胞可合成和分泌IFN-γ、TNF-α,从而增强、扩大NK细胞的抗感染作用。在早期感染阶段(适应性免疫应答尚未建立前),甚至当病毒尚未复制时,NK细胞即可通过其自然杀伤作用和分泌细胞因子而抗病毒和抗细胞内寄生菌感染。NK细胞能非特异性杀伤多种靶细胞(如肿瘤细胞、移植物组织细胞、病毒感染细胞等),其机制为:①分泌穿孔素和颗粒酶。②Fas/FasL途径的致凋亡效应。③抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用(ADCC)。另外,NK细胞通过分泌多种细胞因子(如IFN-γ和IL-2等)而发挥免疫调节功能。(https://www.daowen.com)
(三)γ δT细胞
T细胞来源于骨髓淋巴样前祖细胞,在胸腺中发育成熟。T细胞表面均表达可特异性识别抗原肽一MHC分子复合物的受体(TCR)。TCR为异源二聚体,其两条肽链的组成分别为α β或γδ。据此,可将T细胞分为α βT细胞和γδT细胞两类。呼吸道γ δT细胞分布于鼻相关淋巴组织(NALT)和支气管相关淋巴组织(BALT)中,其生物学作用为:①抗感染,可杀伤病毒和感染细胞内细菌的靶细胞,后者一般表达热休克蛋白并异常表达CDI分子。②抗肿瘤,可杀伤对NK细胞敏感或不敏感的肿瘤细胞。其杀伤机制与α βT细胞相同。活化的,γδT细胞可分泌IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IFN-γ、TNF-α等细胞因子,从而参与免疫调节。
(四)微皱褶细胞
微皱褶细胞(M细胞)位于淋巴滤泡顶部上皮,是肠道和肺黏膜上皮细胞间一种特化的上皮细胞,也是一种特化的抗原转运细胞,广泛存在于支气管、扁桃体和肠全段淋巴细胞圆顶区之上。鼻相关淋巴组织(NALT)包括咽扁桃体、腭扁桃体、舌扁桃体和鼻后部其他淋巴组织,它们共同组成韦氏环,其主要作用是抵御经空气传播的病原微生物所致的感染。呼吸道M细胞聚集于NALT上皮中。通过呼吸道的颗粒抗原在鼻黏膜表面快速移动时与上皮黏附,被M细胞所摄取,不经降解而直接转运至黏膜淋巴滤泡,被位于该处的抗原提呈细胞摄取,启动黏膜免疫应答。
(五)树突状细胞
树突状细胞(DC)来源于体系干细胞的髓样树突状细胞(myeloid DC)和(或)淋巴系干细胞的淋巴样树突状细胞(lymphoid DC),广泛分布于脑以外的全身组织和脏器。人肺DC分布于气管、支气管上皮和上皮下组织,肺泡间隙以及肺血管周围的结缔组织,尤其在气管周围。支气管肺泡灌洗液、肺泡腔和肺泡壁仅含少量DC。DC膜高表达MHC Ⅱ类分子,还表达CD40、CD44、CD54、CD80、CD86、β1及β2整合素。人DC的相对特征性表型为CDla、CD11c及CD83,低表达或不表达CD14和CD64。CD83是成熟DC的标志。
树突状细胞是体内重要的专职抗原提呈细胞,其主要功能是对抗原进行摄取、加工、处理,并以抗原肽-MHC Ⅱ类分子复合物的形式提呈给CD4+T细胞,提供T细胞活化的第一信号。另外,DC高表达B7-1(CD80)和B7-2(CD86)等协同刺激分子,通过与T细胞表面CD28等分子结合,提供T细胞活化的第二信号(协同刺激信号)。DC能诱导初始T细胞活化,是机体特异性免疫应答的始动者,它通过分泌细胞因子而参与固有免疫应答,例如某些DC可分泌Ⅰ型干扰素为主的细胞因子,发挥抗感染和免疫调节等作用。
(六)肥大细胞
一般认为,肥大细胞来源于骨髓多潜能造血干细胞。呼吸系统的肥大细胞主要游离于支气管腔内、气道基膜下、邻近的黏膜下腺以及肌束和肺泡间隔等部位。肥大细胞可表达多种细胞因子受体,如IL-4R和IL-13R。
肥大细胞是参与Ⅰ型超敏反应的主要效应细胞,其机制为:多价变应原与致敏个体的肥大细胞表面两个或两个以上相邻的IgE抗体结合,导致膜表面IgE Fc受体(FceR1)交联,通过启动磷脂酰肌醇途径和MAPK途径而使肥大细胞激活,并释放多种活性介质,从而引发Ⅰ型超敏反应的特征性临床表现。肥大细胞释放的活性介质包括组胺、蛋白酶、类胰蛋白酶、胃促胰酶和羧肽酶、花生四烯酸代谢产物(PGD、血栓素、PAF和白三烯等)、细胞因子(IL-1、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12、IL-13、TNF-α、IFN-γ、TGF-β等)。肥大细胞借助所分泌的细胞因子,可发挥多种生物学作用。例如,介导炎症细胞(如嗜酸性粒细胞等)的趋化、浸润、活化、分化,促进B细胞产生IgE类抗体。