免疫器官
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免疫器官(immuneorgan)是指實(shí)現(xiàn)免疫功能的器官或組織。根據(jù)發(fā)生的時(shí)間順序和功能差異,可分為中樞神經(jīng)免疫器官(centralimmuneorgan)和外周免疫器官(peripheralimmuneorgan)兩部分。
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簡介
參與免疫功能的器官與無被膜淋巴組織、免疫細(xì)胞(主要為淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等)共同組成免疫系統(tǒng)。免疫器官由中樞免疫器官和周圍免疫器官兩部分組成,主要組成部分是淋巴組織。中樞免疫器官包括胸腺和骨髓(在禽類是法布里齊奧氏囊),在胚胎發(fā)育中出現(xiàn)較早。造血干細(xì)胞在其中增殖分化為B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞,中樞免疫器官將B細(xì)胞或T細(xì)胞送到周圍免疫器官,淋巴細(xì)胞在中樞免疫器官內(nèi)不需抗原刺激即可增殖。周圍免疫器官包括相互連接成網(wǎng)絡(luò)的血循環(huán)和淋巴循環(huán)兩個(gè)循環(huán)通路,包括脾臟、分散全身各處的淋巴結(jié)、腸壁淋巴小結(jié)、呼吸道粘膜的淋巴組織、闌尾、扁桃體等,在胚胎中出現(xiàn)較遲。周圍免疫器官中的淋巴細(xì)胞由中樞免疫器官遷移來,需受到抗原刺激才能增殖,故其增殖是抗原依賴的。免疫反應(yīng)在此發(fā)生。摘除成年動(dòng)物的中樞免疫器官,則周圍免疫器官已有足夠的T細(xì)胞和B細(xì)胞,正常的免疫活動(dòng)不受影響。
哺乳類動(dòng)物包括人類的 T淋巴細(xì)胞是在胸腺內(nèi)產(chǎn)生,而B淋巴細(xì)胞在胎兒期于肝臟內(nèi)產(chǎn)生,成年時(shí)在骨髓內(nèi)產(chǎn)生。在胸腺和骨髓內(nèi),B和T淋巴細(xì)胞表面產(chǎn)生特異的抗原受體,這些抗原受體是淋巴細(xì)胞與抗原結(jié)合、發(fā)生反應(yīng)的重要細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。此外,在中樞免疫器官內(nèi),T和B淋巴細(xì)胞就已形成了對“自己”抗原耐受而對“非己”抗原起免疫反應(yīng)的能力?! ?/p>
中樞免疫器官
中樞免疫器官又稱一級免疫器官,包括骨髓、胸腺、鳥類法氏囊或其同功器官。中樞器官主導(dǎo)免疫活性細(xì)胞的產(chǎn)生、增殖和分化成熟,對外周淋巴器官發(fā)育和全身免疫功能起調(diào)節(jié)作用?! ?/p>
胸腺
1.胸腺的組織結(jié)構(gòu)胸腺位于前縱隔、胸骨后。胸腺分為左右兩葉,外包結(jié)締組織被膜;被膜伸入胸腺實(shí)質(zhì)內(nèi)形成隔膜,將胸腺分成許多小葉;小葉的外周部分稱為皮質(zhì),中央部分稱為髓質(zhì);相鄰的小葉髓質(zhì)彼此相連。
胸腺的細(xì)胞分為淋巴樣細(xì)胞和非淋巴細(xì)胞兩類。淋巴細(xì)胞包括原始T細(xì)胞向成熟T細(xì)胞分化過程中各種不同階段的細(xì)胞,統(tǒng)稱為胸腺細(xì)胞;胸腺細(xì)胞是胸腺內(nèi)的主體細(xì)胞,其分布從皮質(zhì)到髓質(zhì)逐漸減少。非淋巴細(xì)胞包括上皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、撫育細(xì)胞、皮纖維細(xì)胞和網(wǎng)狀細(xì)胞等。這些細(xì)胞一方面構(gòu)成胸腺組織的支架,另一方面構(gòu)成胸腺細(xì)胞營養(yǎng)和分化的微環(huán)境,統(tǒng)稱為基質(zhì)細(xì)胞。
胸腺皮質(zhì)的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞連接緊密,與網(wǎng)狀細(xì)胞共同形成血液-胸腺屏障,使循環(huán)中的抗原物質(zhì)不能進(jìn)入胸腺。血液-胸腺屏障是體內(nèi)為數(shù)不多的幾個(gè)生理屏障之一,其意義目前尚不清楚。胸腺髓質(zhì)的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞之間有間隙,抗原性物質(zhì)可進(jìn)入髓質(zhì),在髓質(zhì)內(nèi)還可見多層扁平上皮細(xì)胞呈同心圓狀排列成的Hassall小體,或稱胸腺小體。直徑約25~50μm,其功能尚不清楚。
2.胸腺的免疫功能長期以來對胸腺的功能不甚了解,直到60年代初Miller和Good分別用切除新生小鼠和家兔胸腺的辦法證明了胸腺的免疫功能。
(1)訓(xùn)化T細(xì)胞:在骨髓初步發(fā)育的淋巴細(xì)胞經(jīng)由血液循環(huán)遷移至胸腺,定位于胸腺的皮質(zhì)外層;這些形體較大的細(xì)胞為雙陰性(CD4-/CD8-)細(xì)胞,約占胸腺細(xì)胞總數(shù)的10%。外層細(xì)胞在胸腺微環(huán)境中迅速增殖,并推動(dòng)細(xì)胞不斷向內(nèi)層遷移,個(gè)體形態(tài)逐漸變??;內(nèi)層細(xì)胞為雙陽性(CD4+/CD8+)細(xì)胞,約占胸腺細(xì)胞總數(shù)的75%。雙陽性細(xì)胞為過渡態(tài)細(xì)胞,其中90%以上在皮質(zhì)內(nèi)凋亡或被巨噬細(xì)胞吞噬;據(jù)認(rèn)為,死亡細(xì)胞可能是針對自身抗原進(jìn)行應(yīng)答的細(xì)胞。少數(shù)胸腺細(xì)胞繼續(xù)發(fā)育并遷移至髓質(zhì),成為單陽性(CD4+或CD8+)細(xì)胞,約占胸腺細(xì)胞總數(shù)的15%。只有這些單陽性細(xì)胞才是成熟的T細(xì)胞,通過髓質(zhì)小靜脈進(jìn)入血循環(huán)。
(2)分泌胸腺激素:胸腺上皮細(xì)胞能產(chǎn)生多種激素,如胸腺素、胸腺生成素和胸腺體液因子等。這些激素可以誘導(dǎo)活化未成熟胸腺細(xì)胞的末端脫氧核苷轉(zhuǎn)移酶,促進(jìn)T細(xì)胞的分化成熟;不同的激素作用于不同的細(xì)胞發(fā)育階段,有選擇地發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能。胸腺激素的作用沒有種屬特異性,所以目前臨床應(yīng)用的胸腺素都是從動(dòng)物胸腺中提取出來的。
(3)其他:胸腺還可促進(jìn)肥大細(xì)胞發(fā)育,調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫平衡,維持自身的免疫穩(wěn)定性。新生動(dòng)物摘除胸腺,可引起嚴(yán)重的細(xì)胞免疫缺陷和總體免疫功能降低。由此可見胸腺在免疫系統(tǒng)中的地位。
3.胸腺的發(fā)育過程胸腺于胚胎第6周時(shí)就在第三對咽囊的腹側(cè)面形成胚基,至第7周形成胸腺雛形,至第20周時(shí)便已發(fā)育成熟。出生時(shí)胸腺重量僅約為20g,青春期達(dá)頂峰,約40g;以后隨年齡增長而逐漸萎縮,至老年時(shí)僅剩10g左右,且多為脂肪組織替代。機(jī)體的免疫功能與胸腺的生長周期相關(guān)?! ?/p>
腔上囊
腔上囊又稱法氏囊(bursaofFabricius),是鳥類動(dòng)物特有的淋巴器官,位于胃腸道末端泄殖腔的后上方。與胸腺不同,腔上囊訓(xùn)化B細(xì)胞成熟,主導(dǎo)機(jī)體的體液免疫功能。將孵出的雛雞去掉腔上囊,會使血中γ球蛋白缺乏,且沒有漿細(xì)胞,注射疫苗亦不能產(chǎn)生抗體。
人類和哺乳動(dòng)物沒有腔上囊,其功能由相似的組織器官代替,稱為腔上囊同功器官;曾一度認(rèn)為同功器官是闌尾、扁桃體和腸集結(jié)淋巴結(jié),現(xiàn)在已證明是骨髓。
骨髓
骨髓是成年人和動(dòng)物所有血細(xì)胞的唯一來源,各種免疫細(xì)胞也是從骨髓的多能干細(xì)胞發(fā)育而來。
骨髓的主要功能是產(chǎn)生血細(xì)胞,近來證明骨髓還是腔上囊同功器官。在骨髓異常時(shí),累及的不單是體液免疫,其他免疫功能也發(fā)生障礙。
外周免疫器官
外周免疫器官包括淋巴結(jié)、脾和粘膜相關(guān)淋巴組織(mucosaassociatedlymphoidtissue,MALT)等,是免疫細(xì)胞聚集和免疫應(yīng)答發(fā)生的場所?! ?/p>
淋巴結(jié)
1.淋巴結(jié)的結(jié)構(gòu)淋巴結(jié)為近乎圓形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),表面有一層結(jié)締組織被膜,略凹陷處為門,有輸出淋巴管和血管出入。被膜向外延伸有許多輸入淋巴管;向內(nèi)伸入實(shí)質(zhì)形成許多小梁,將淋巴結(jié)分成許多小葉。淋巴結(jié)的外周部分為皮質(zhì),中央部分為髓質(zhì)。
皮質(zhì)區(qū)有淋巴小結(jié),又稱淋巴濾泡;受抗原刺激后出現(xiàn)生發(fā)中心;此區(qū)內(nèi)富含B細(xì)胞和濾泡樹突狀細(xì)胞(follicledendritic,F(xiàn)DCs),所以又稱非胸腺依賴區(qū)。皮質(zhì)深層和濾泡間隙為副皮質(zhì)區(qū),因富含T細(xì)胞又稱胸腺依賴區(qū);此區(qū)是淋巴細(xì)胞再循環(huán)的門戶,有大量T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分布在濾泡周圍,是傳遞免疫信息的場所。髓質(zhì)區(qū)的B細(xì)胞、漿細(xì)胞和網(wǎng)狀細(xì)胞集結(jié)成索狀,稱髓索;在髓索這間為髓竇;此區(qū)是濾過淋巴液的場所。
2.淋巴結(jié)的功能
(1)濾過和凈化作用:淋巴結(jié)是淋巴液的有效濾器,通過淋巴竇內(nèi)吞噬細(xì)胞的吞噬作用以及體液抗體等免疫分子的作用,可以殺傷病原微生物,清除異物,從而起到凈化淋巴液,防止病原體擴(kuò)散的作用。
(2)免疫應(yīng)答場所:淋巴結(jié)中富含各種類型的免疫細(xì)胞,利于捕捉抗原、傳遞抗原信息和細(xì)胞活化增殖。FDCs表面有豐富的Fc受體,具有很強(qiáng)的捕獲抗原體復(fù)合物的能力,通過這種方式可將抗原長期保留在濾泡內(nèi),這對形成和維持B記憶細(xì)胞、誘導(dǎo)再次免疫應(yīng)答很有意義。B細(xì)胞受刺激活化后,高速分化增殖,生成大量的漿細(xì)胞形成生發(fā)中心;T細(xì)胞也可在淋巴結(jié)內(nèi)分化增殖為致敏淋巴細(xì)胞。不管發(fā)生哪類免疫應(yīng)答,都會引起局部淋巴結(jié)腫大。
(3)淋巴細(xì)胞再循環(huán)基地:正常情況下,只有少數(shù)淋巴細(xì)胞在淋巴結(jié)內(nèi)分裂增殖,大部分細(xì)胞是再循環(huán)的淋巴細(xì)胞。血中的淋巴細(xì)胞通過毛細(xì)血管后靜脈進(jìn)入淋巴結(jié)副皮質(zhì),然后再經(jīng)淋巴竇匯入輸出淋巴管。眾多的淋巴結(jié)是再循環(huán)細(xì)胞的重要補(bǔ)充來源?! ?/p>
脾
1.脾的組織結(jié)構(gòu)脾是體內(nèi)形體最大的淋巴器官,結(jié)構(gòu)類似淋巴結(jié)。脾的表面有結(jié)締組織被膜,實(shí)質(zhì)比較柔脆,分為白髓和紅髓。白髓是淋巴細(xì)胞聚集之處,沿中央小動(dòng)脈呈鞘狀分布,富含T細(xì)胞,相當(dāng)于淋巴結(jié)的副質(zhì)區(qū)。白髓中還有淋巴小結(jié),是B細(xì)胞居留之處,受抗原刺激后可出現(xiàn)生發(fā)中心。脾中T細(xì)胞約占總淋巴細(xì)胞數(shù)35%~50%,B細(xì)胞約占50%~65%。紅髓位于白髓周圍,可分為脾索和血竇。脾索為網(wǎng)狀結(jié)締組織形成的條索狀分支結(jié)構(gòu);血竇為迂曲的血管,其分支吻合成網(wǎng)。紅髓與白髓之間的區(qū)域稱為邊緣區(qū),中央小動(dòng)脈分支由此進(jìn)入,是再循環(huán)淋巴細(xì)胞入脾之處。與淋巴結(jié)不同,脾沒有輸入淋巴管,只有一條平時(shí)關(guān)閉的輸出淋巴管與中央動(dòng)脈并行,發(fā)生免疫應(yīng)答時(shí)淋巴細(xì)胞由此進(jìn)入再循環(huán)池。
2.脾的功能脾在胚胎期是重要的造血器官;出生后造血功能停止,但仍然是血細(xì)胞尤其是淋巴細(xì)胞再循環(huán)??,脾還是發(fā)生免疫應(yīng)答的重要基地。此外,脾還有兩個(gè)顯著的特點(diǎn):產(chǎn)生抗體,脾富含B細(xì)胞和漿細(xì)胞,因此是全身最大的抗體產(chǎn)生器官,尤其是產(chǎn)生IgM和IgG,其數(shù)量對調(diào)節(jié)血清抗體水平起很大作用。所以當(dāng)自身抗體產(chǎn)生過多導(dǎo)致嚴(yán)重疾病時(shí),曾用切除脾的辦法進(jìn)行緩沖治療;但脾切除后機(jī)體的抗感染能力顯著降低。②分泌體液因子,脾可以合成補(bǔ)體(C5和C8等)和備解素等重要的免疫效應(yīng)分子;還能產(chǎn)生一種白細(xì)胞激肽,促進(jìn)粒細(xì)胞的吞噬作用?! ?/p>
粘膜相關(guān)淋巴組織
在各種腔道粘膜下有大量的淋巴組織聚集,稱為粘膜相關(guān)淋巴組織(MALT);其中最重要的是胃腸道粘膜相關(guān)淋巴組織(GALT)和呼吸道粘膜相關(guān)淋巴組織(BALT)。GALT包括闌尾、腸集合淋巴結(jié)和大量的彌散淋巴組織;BALT包括咽部的扁桃體和彌散的淋巴組織,構(gòu)成呼吸道和消化道入口處的防御機(jī)構(gòu),稱為Waldeyer環(huán)。除了消化道和呼吸道外,乳腺、淚腺、唾液腺以及泌尿生殖道等粘膜也存在彌散的MALT。
與淋巴結(jié)和脾不同,粘膜相關(guān)淋巴組織沒有包膜,不構(gòu)成獨(dú)立的器官,通過廣泛的直接表面接觸和體液因子與外界聯(lián)系;MALT中的B細(xì)胞多為IgA產(chǎn)生細(xì)胞,受抗原刺激后直接將SigA分泌到附近粘膜,發(fā)揮局部免疫作用;粘膜靠一種特殊的機(jī)制吸引循環(huán)中的淋巴細(xì)胞,MALT中的淋巴細(xì)胞也可輸入到淋巴細(xì)胞再循環(huán)池,某一局部的免疫應(yīng)答效果可以普及到全身的粘膜?! ?/p>
淋巴細(xì)胞再循環(huán)
各種免疫器官中的淋巴細(xì)胞并不是定居不動(dòng)的群體,而是通過血液和淋巴液的循環(huán)進(jìn)行有規(guī)律的遷移,這種規(guī)律性的遷移為淋巴細(xì)胞再循環(huán)(lymphocyterecirculation)。通過再循環(huán),可以增加淋巴細(xì)胞與抗原接觸的機(jī)會,更有效地激發(fā)免疫應(yīng)答;并不斷更新和補(bǔ)充循環(huán)池的淋巴細(xì)胞。
1.再循環(huán)的細(xì)胞淋巴干細(xì)胞從骨髓遷移至胸腺和腔上囊或其功能器官,分化成熟后進(jìn)入血液循環(huán)的定向移動(dòng)過程不屬于再循環(huán)范圍。再循環(huán)是成熟淋巴細(xì)胞通過循環(huán)途徑實(shí)現(xiàn)淋細(xì)胞不斷重新分布的過程。再循環(huán)中的細(xì)胞多是靜止期細(xì)胞和記憶細(xì)胞,其中80%以上是T細(xì)胞。這些細(xì)胞最初來源于胸腺和骨髓;成年以后,再循環(huán)池手細(xì)胞主要靠外周免疫器官進(jìn)行補(bǔ)充。受抗原刺激而活化的淋巴細(xì)胞很快定居于外周免疫器官,不再參加再循環(huán)。
2.再循環(huán)的途徑血液中的淋巴細(xì)胞在流經(jīng)外周免疫器官(以淋巴結(jié)為例)時(shí),在副皮質(zhì)區(qū)與皮質(zhì)區(qū)的連接處穿過高內(nèi)皮毛細(xì)血管后靜脈(HEV)進(jìn)入淋巴結(jié);T細(xì)胞定位于副皮質(zhì),B細(xì)胞主要定位于皮質(zhì)區(qū);以后均通過淋巴結(jié)髓竇遷移至輸出淋巴管,進(jìn)入高一級淋巴結(jié);經(jīng)過類似的路徑,所有外周免疫器官輸出的細(xì)胞最后都匯集于淋巴導(dǎo)管;身體下部和左上部的匯集到胸導(dǎo)管,從左鎖骨下靜脈角返回血循環(huán);右側(cè)上部的匯集到右淋巴管,從右鎖骨下靜脈返回血循環(huán)。再循環(huán)一周約需24~48小時(shí)。
3.細(xì)胞定居選擇淋巴細(xì)胞從血循環(huán)進(jìn)入淋巴組織具有高度的選擇性,這是因?yàn)榱馨图?xì)胞上具有特殊的受體分子,稱為歸巢受體(homingreceptor)。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的歸巢受體包括CD44、LFA-1、VLA-4和Mel-14/LAM-1等;其中Mel-14/LAM-1是定居淋巴結(jié)的受體,識別淋巴結(jié)內(nèi)的高內(nèi)皮細(xì)胞;VLA-4的α亞單位是定居MALT的受體,識別粘膜表面的配體。
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