第九章固有免疫的组成细胞

第九章 固有免疫的组成细胞固有免疫（innate immunity）亦称非特异性免疫（ non-specific immunity）或天然免疫（natural immunity），是生物体在长期种系进化过程中形成的一系列防御机制。

固有免疫在个体出生时就具备，可对侵入的病原体迅速应答，产生非特异抗感染免疫作用；亦可参与对体内损伤衰老或畸变细胞的清除，同时固有免疫在特异性免疫应答过程中也起重要作用。

执行固有免疫作用的细胞主要包括：单核吞噬细胞、树突状细胞、NK细胞、NKT细胞、γδT细胞、B1细胞、嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞等。

第一节 吞噬细胞吞噬细胞（phagocytes）主要包括单核吞噬细胞（mononuclear phagocytes）和中性粒细胞（neutrophils）两大类。

单核吞噬细胞包括血液中的单核细胞（monocytes）和组织器官中的巨噬细胞（macrophages）。

单核细胞由骨髓单核系干细胞发育分化而成，约占血液中白细胞总数的3%-8%。

其体积较淋巴细胞略大，胞质中富含溶酶体颗粒，其内含有过氧化物酶、酸性磷酸酶、非特异性酯酶和溶菌酶等多种酶类物质。

单核细胞在血液中仅停留12-24小时，然后进入组织器官或表皮层，在表皮棘层，发育分化为郎格汉斯细胞；进入结缔组织或器官，发育成熟为巨噬细胞。

单核/巨噬细胞具有变形运动，对玻璃和塑料表面有很强的黏附能力，借此可将单核/巨噬细胞与淋巴细胞彼此分离。

巨噬细胞分为定居的巨噬细胞和游走的巨噬细胞两大类。

定居的巨噬细胞广泛分布于宿主全身，可因所处部位的不同而有不同的形态和名称，如在肝中称枯否细胞；脑中称小胶质细胞；骨中称破骨细胞；淋巴结中称被膜下窦巨噬细胞和髓样巨噬细胞；胸腺中称胸腺巨噬细胞等。

它们的主要作用是清除体内衰老损伤或凋亡的细胞，以及免疫复合物和病原体等抗原性异物。

游走巨噬细胞由血液中单核细胞衍生而来，其体积数倍于单核细胞，寿命较长，在组织中可存活数月。

该种巨噬细胞胞质内富含溶酶体及线粒体，具有强大的吞噬杀菌和吞噬清除体内凋亡细胞及其他异物的能力。

它们可表达多种膜受体和膜分子，其中包括：①识别并结合病原体等抗原性异物有关的非调理性和调理性受体；②与增殖分化、趋化黏附和抗原提呈有关的受体和分子。

此外，它们还能分泌多种细胞因子、小分子炎症介质、补体成分和胞外酶类物质等，参与炎症反应和免疫调节等作用。

中性粒细胞占血液白细胞总数的60-70%，是白细胞中数量最多的一种。

中性粒细胞来源于骨髓，产生速率高，每分钟约为1×107个，但存活期短，约为2-3天。

中性粒细胞胞浆中含有初级和次级两种颗粒，初级颗粒较大，即溶酶体颗粒，内含髓过氧化物酶、酸性磷酸酶和溶菌酶；次级（特殊）颗粒较小，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，它们可迅速穿越血管内皮细胞进入感染部位，对侵入的病原体发挥吞噬杀伤和清除作用。

中性粒细胞表面具有IgG Fc受体和补体C3b受体，也可通过调理作用促进和增强其吞噬杀菌作用。

巨噬细胞是体内执行非特异性免疫作用的效应细胞，同时在特异性免疫应答的各个阶段也起重要作用。

本节主要介绍巨噬细胞的生物学功能一、识别、清除病原体等抗原性异物（一）巨噬细胞对病原体等抗原性异物的识别巨噬细胞可通过表面模式识别受体（pattern recognition receptors, PRR）直接识别结合某些病原体共同表达的和宿主衰老损伤和凋亡细胞表面呈现的特定的分子结构；还可通过表面IgG Fc 受体（Fc γR）和补体受体(complement receptors，CR)如CR1(C3b R/C4b R)，识别摄取抗体(IgG)或补体(C3b /C4b)结合的病原体等抗原性异物。

巨噬细胞表面的模式识别受体又称非调理性受体(non-opsonic receptors)；而膜表面IgG Fc 受体和补体受体则称为调理性受体(opsonic receptors)。

1．巨噬细胞表面的模式识别受体及其作用: 上述模式识别受体识别结合的某些病原体或其产物所共有的高度保守的特定分子结构称为病原相关分子模式 (pathogen associated molecular patterns, PAMP)。

不同种类的微生物可表达不同的PAMP，主要包括脂多糖、磷壁酸、肽聚糖、甘露糖、细菌DNA、双链RNA和葡聚糖等。

这些结构通常不存在于宿主细胞表面。

（1）甘露糖受体(mannose receptor, MR)：巨噬细胞表面甘露糖受体有8个C型凝集素结构域，借此能与广泛表达于病原体（如分枝杆菌、克雷伯菌、卡氏肺孢菌和酵母菌等）细胞壁糖蛋白和糖脂分子末端的甘露糖和岩藻糖残基（即相应配体）结合，产生吞噬或胞吞作用。

（2）清道夫受体(scavenger receptors,SR)：清道夫受体是吞噬细胞表面一组异质性分子，至少能以6种不同的分子形式存在。

表达于巨噬细胞表面的清道夫受体，可识别乙酰化低密度脂蛋白及G-菌脂多糖（LPS）和G+菌磷壁酸等阴离子聚合体(anionic polymers )，也可识别由细胞膜内侧面翻转到胞膜外侧面的磷脂酰丝氨酸（凋亡细胞重要表面标志）。

它们参与对某些病原体的识别和清除，同时也参与对丧失唾液酸的陈旧红细胞和某些凋亡细胞的清除。

（3）Toll样受体 (Toll like receptors, TLR)：人类Toll样受体家族成员现已确认的有10个(TLR 1-10)。

它们分布于不同的免疫细胞表面，其中TLR 2和TLR 4（TLR 1和TLR 6）主要表达于单核-巨噬细胞表面。

(1) TLR 2识别的配体种类较多，主要包括G+菌的肽聚糖和磷壁酸、某些细菌和支原体的脂蛋白和脂肽 (lipopeptides)、分枝菌属的阿拉伯甘露糖脂(lipoarabinomannan)和酵母菌的酵母多糖(zymosan)等。

最近研究发现，上述TLR 2配体是由巨噬细胞表面TLR 2与TLR 1或TLR 2与TLR 6形成的异源二聚体所识别。

(2) TLR 4 识别的配体主要包括G+菌磷壁酸和热休克蛋白60，它们不能直接识别结合细菌LPS，但与LPS活化信号的转导密切相关。

单核-巨噬细胞表面CD14分子是细菌脂多糖(lipopolysaccharide ,LPS) 的受体，它们能选择性识别结合感染时血浆中形成的LPS：LBP复合物。

LBP即脂多糖结合蛋白(LPS-binding protein, LBP)是感染时产生的一种急性期蛋白，因其能与细菌LPS结合故名。

当单核-巨噬细胞通过表面CD14分子与LPS：LBP复合物结合后，可使位于同一巨噬细胞表面的TLR 4接受LPS的刺激，从而导致单核-巨噬细胞活化，使其吞噬和杀菌能力增强，同时释放一系列细胞因子引起炎症反应和参与免疫调节。

2．巨噬细胞表面的调理性受体及其作用:巨噬细胞表面的调理性受体主要包括IgG Fc 受体（Fc γR）和补体受体(C3b R/C4b R)。

（1）IgG Fc受体介导的调理作用：IgG抗体为中间桥梁，通过其抗原结合部位与病原体表面相应抗原表位结合，再通过其Fc段与巨噬细胞表面相应IgG Fc受体结合，使病原体与巨噬细胞相互作用所产生的促进吞噬和激活效应，即为IgG Fc受体介导的调理作用。

（2）补体受体介导的调理作用：补体激活后，以其裂解产物C3b或C4b 为中间桥梁，通过其氨基端与病原体等抗原性异物结合，再通过其羧基端与巨噬细胞表面相应 CR 1(C3b R/C4b R)结合，使病原体与巨噬细胞相互作用所产生的促进吞噬的作用，即为补体受体介导的调理作用。

（二）巨噬细胞对病原体等抗原性异物的杀伤消化和清除巨噬细胞与病原体等抗原性异物结合后，经吞噬或吞饮作用将病原体等摄入胞内形成吞噬体。

在吞噬体内，可通过氧依赖和氧非依赖杀菌系统杀伤病原体。

当溶酶体与吞噬体融合形成吞噬溶酶体后，在多种水解酶作用下，可进一步使细菌消化降解，同时产生一些具有免疫原性的小分子抗原肽段。

1．氧依赖性杀菌系统及其作用: 氧依赖性杀菌系统包括反应性氧中间物(reactive oxygen intermediates, ROI)和反应性氮中间物 (reactive nitrogen intermediates,RNI) 作用系统。

(1) ROI系统：是指在吞噬作用激发下，通过呼吸爆发，激活细胞膜上还原型辅酶I（NADH氧化酶）和还原型辅酶II（NADPH氧化酶），使分子氧活化，生成超氧阴离子（O2-）、游离羟基（OH-）、过氧化氢（H2O2）和单态氧（1O2）产生杀菌作用的系统。

这些活性氧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，同时对机体组织细胞也有一定的损伤作用。

在中性粒细胞和单核细胞中，过氧化氢又能与卤化物（氯化物）、髓过氧化物酶（myeloperoxidase, MPO）组成MPO杀菌系统。

目前认为此系统杀菌机制可能与活性氯化物生成有关，该种活性氯化物能使氨基酸脱氨基、脱羟基，生成毒性醛类物质，产生强大杀菌作用。

巨噬细胞不具备MPO杀菌系统。

(2）RNI作用系统：是指巨噬细胞活化后产生的诱导型一氧化氮合成酶（inducible nitric oxide synthetase, iNOS），在还原型辅酶II（NADPH）或四氢生物喋呤（tetrahydrobiopterin）存在条件下，催化L-精氨酸与氧分子反应，生成胍氨酸和一氧化氮（nitric oxide, NO）产生杀菌作用的系统。

一氧化氮对细菌和肿瘤细胞具有杀伤和细胞毒性作用。

2．氧非依赖杀菌系统及其作用: 氧非依赖杀菌系统是指不需氧分子参与的杀菌系统，主要包括：①酸性pH： 吞噬体或吞噬溶酶体形成后，其内糖酵解作用增强，乳酸累积可使pH降至3.5-4.0。

此种酸性条件具有杀、抑菌作用。

②溶菌酶：在酸性条件下，溶酶体内的溶菌酶能使G+菌胞壁肽聚糖破坏而产生杀菌作用。

③防御素（defensin）：由阳离子蛋白和多肽（30-33个氨基酸）组成，可在菌细胞脂质双层中形成“离子通道”，导致菌细胞裂解破坏。

3. 病原体等抗原性异物的消化和清除: 病原体和抗原性异物被杀伤或破坏后，在吞噬溶酶体内多种水解酶如蛋白酶、核酸酶、脂酶和磷酸酶等作用下，可进一步消化降解。

其产物大部分通过胞吐作用排出胞外；其中有些被加工处理为具有免疫原性的小分子肽段，此种小分子肽段能与MHC分子结合形成抗原肽-MHC 分子复合物，表达于巨噬细胞表面供T细胞识别，启动特异性免疫应答。

二、参与和促进炎症反应巨噬细胞表面具有单核/巨噬细胞趋化性细胞因子蛋白-1（monocyte/ macrophage chemokine protein-1，MCP-1）、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）、巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）和γ-干扰素（IFN-γ）等细胞因子的受体，借此巨噬细胞能与感染部位组织细胞产生的MCP-1、GM-CSF、M-CSF 和IFN-γ等细胞因子结合，而被募集到感染部位并被活化，使其吞噬杀菌能力显著增强。