免疫器官（中枢免疫器官、外周免疫器官）是机体免疫力的发源地和免疫作战的根据地。先从第一个中枢免疫器官-骨髓，讲起...。
骨髓：造血和抗原应答淋巴器官
我们都知道骨髓是成年后主要的造血器官，在免疫学中，骨髓也是抗原应答的主要免疫器官，是抗原特异性记忆B细胞和T细胞的主要存储区。
与次级淋巴器官相比，骨髓很独特，它位于中心，由坚固的骨骼来保护，免受环境变化、机械损伤和紫外线照射等。
在成年人中，骨髓主要位于颅骨；椎骨；肋骨、胸骨和骨盆；以及四肢的骨骼，如肱骨、股骨和胫骨。
下面这张表非常好，由University Hospital and University of Zurich的Cesar Nombela-Arrieta 和 Markus G. Manz完成。非常详尽的提供了骨髓的基本特征参数，例如，标准个体大约有3公斤骨髓。
Nombela-Arrieta, C.; Manz, M.G. Quantification and three-dimensional microanatomical organization of the bone marrow. Blood Adv. 2017, 1, 407–416.
人12%的淋巴细胞在骨髓中，而在外周血中只有2%。骨髓和外周血的单个核细胞中有20-50%是T淋巴细胞。
骨髓：中枢造血器官
骨髓由红骨髓（造血细胞）和黄骨髓（脂肪细胞）组成，主要包含两类干细胞：造血干细胞和骨髓间充质干细胞。
Kandarakov, O.; Belyavsky, A.; Semenova, E. Bone Marrow Niches of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 4462. https://doi.org/10.3390/ ijms23084462
造血干细胞位于骨髓实质，所有不同类型的血细胞都来自于造血干细胞。造血干细胞维持在血管周围的生态位，其中LepR+基质细胞和内皮细胞合成维持造血干细胞所需的因子，包括干细胞因子（SCF），c-kit的配体，其他对造血作用很重要的因子还包括：CXCL12、VEGFR2、e-选择素、 jagged-1和pleiotrophin等。
下图：骨髓中，造血干细胞发育到T、B、NK等免疫细胞。
缩写备注：HSC—hematopoietic stem cell; MPP—multipotent progenitor; LMPP—lymphoid-primed multipotent progenitor; CMP—common myeloid progenitor; EMkMPP—erythroid-megakaryocyte-primed multipotent progenitor; EoMP—eosinophil-mast cell progenitor; EMP—erythro-myeloid progenitor; GMP—granulocyte-monocyte progenitor; CLP—commlymphoid progenitor; Mk—megakaryocyte; Pt—platelet; Er—erythrocyte; Eos—eosinophils; BA—basophils; Mo—monocyte; Mϕ—macrophage; Gr—granulocyte; Np, neutrophils; DC—dendritic Cell; NK—natural killer; B-cell and T-cell.
Shevyrev, D.; Tereshchenko, V.; Berezina, T.N.; Rybtsov, S. Hematopoietic Stem Cells and the Immune System in Development and Aging. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 5862. https://doi.org/10.3390/ijms24065862
骨髓：中枢抗原反应淋巴器官
2003年，德国科学家报道骨髓是T细胞对血源性抗原反应的启动位点。（Bone marrow as a priming site for T-cell responses to blood-borne antigen. Nat. Med. 2003, 9, 1151–1157.）CD8+记忆T细胞主动控制肿瘤细胞的增殖，导致骨髓肿瘤休眠。
DC细胞
无血清培养基（含GM-CSF和IL-4）平行培养来自骨髓（BM-DCs）和外周血（BL-DCs）的树突状细胞，比较它们的表型和功能。BM-DC的生成发生在14天，涉及CD34+干细胞的增殖扩增和分化，而BL-DC的生成来自CD14+单核细胞的7天，只涉及分化。从骨髓中获得的树突状细胞数量比从血液中多7-25倍。树突状细胞具有相似的表型，但功能不同。对破伤风类毒素或结核菌素（纯化蛋白衍生物PPD）刺激自体记忆T细胞反应的能力，BM-DCs高于BL-DCs。
乳腺癌患者骨髓中记忆T细胞的富集
初次治疗乳腺癌患者（n=90）和健康供者的（n=10）的骨髓细胞和血液细胞进行比较。肿瘤患者骨髓中CD4和CD8 T细胞中记忆T细胞的比例远高于健康供体，且记忆T细胞的增加程度与原发肿瘤的大小有关。乳腺癌患者从骨髓中产生肿瘤特异性CTL，而不是外周血。
骨髓储存记忆T细胞和记忆B细胞
记忆B细胞和记忆浆细胞存活在骨髓中的专用生态位中，BM被认为是记忆细胞的避难所。
Slamanig, S.A.; Nolte, M.A. The Bone Marrow as Sanctuary for Plasma Cells and Memory T-Cells: Implications for Adaptive Immunity and Vaccinology. Cells 2021, 10, 1508. https://doi.org/10.3390/cells10061508
初始T细胞的启动，导致酪氨酸激酶Lck与CD8共受体的交联，从而增强TCR信号传导。在初级免疫应答过程中，大多数CD8 T细胞上的IL-7R（CD127）被下调。只有一小部分CD127hi的细胞成为记忆T细胞。
对于初始T细胞，TCR信号激活所需的持续时间约为20-30小时，而对于效应T细胞和记忆T细胞的持续时间小于1小时。初始T细胞的寿命为5-7周，而效应T细胞的寿命仅为2-3天。相比之下，记忆T的寿命，特别是具有自我更新能力的感性记忆T细胞，其寿命可达50年。
BM实质中记忆T细胞的生存生态位
迁移记忆T细胞的巢穴 中央记忆CD8+T细胞的主要蓄水池 记忆CD8+T稳态增殖的首选位点
骨髓记忆T细胞表达关键的生存受体（IL-7Rα和IL-15Rβ），骨髓基质生态位为记忆T细胞的存活提供了相应的细胞因子（IL-7 和IL-15）。
外周和全身抗原在骨髓中诱导一个可扩展的肿瘤常驻记忆CD8+ T细胞池，他们产生多功能性细胞因子的产生者，并依赖于IL-15和转录因子（如Blimp-1和Hobit），可以对外周产生快速反应。同样，在未暴露的人群中也发现了循环的sars-cov-2反应性CD4+记忆T细胞。这种预先存在的交叉反应性记忆T细胞来自于BM池，具有多功能性，在塑造对SARS-CoV-2 的系统免疫应答中发挥重要作用。
骨髓实质中的干细胞样记忆T细胞
在骨髓中还存在一群干细胞样的记忆T细胞（TSCM），特征是c型凝集素CD69和高表达的IL-7R（CD127）。
肿瘤特异性和功能性CD8+ TSCM ，表达干细胞抗原-1（Sca-1、CD122）和Bcl-2，在对血源性抗原产生强烈反应后，它们通过粘附分子VCAM-1、p-选择素糖蛋白1和p-选择素或e-选择素转移到骨髓。天然CD4+TSCM在骨髓中与VCAM-1+、IL-15+、IL-7+和CXCL-12+基质细胞共定位。与脾脏驻留的CD4+TSCM相比，骨髓驻留的TSCM能够协助抗体的成熟。
TSCM结合了初始T细胞和记忆T细胞的表型，TCR具有多样性。和激活的T细胞（易发生耗竭）相比，TSCM对耗竭有很好的耐受性。
TSCM表型可以通过抑制与T细胞分化相关的基因，如T-bet、BATF和脱中胚蛋白（eomesodermin，Eomes），以及上调与干细胞相关的基因，如T细胞因子1（TCF1）和淋巴增强子结合因子1（LEF1）。
骨髓实质中病毒特异性记忆T细胞富集
在人类骨髓中，已经发现了具有独特归巢表型的病毒特异性CD8+ T细胞的选择性积累。与血液相比，针对EBV溶解抗原的CD8+ T细胞在骨髓中富集了3倍。骨髓 T细胞表现出一种独特的CCR5+CXCR6+CXCR3-归巢表型，而这在次级淋巴器官或周围器官的T细胞上没有观察到。
据报道，持续感染丙型肝炎病毒（HCV）的个体的骨髓样本，富含针对当前和过去的HCV抗原的记忆CD8+ T细胞。
在疱疹病毒巨细胞病毒（CMV）感染的人的骨髓中，高分化的CD8+效应/记忆T细胞的产生和积累增加。
肿瘤抗原特异性骨髓记忆T细胞在体外和原位的同源重新激活
初次手术乳腺癌患者，其骨髓中含有多个肿瘤抗原反应记忆T细胞，这些T细胞s可以被APCs在体外重新激活，并在人类肿瘤异种移植模型中发挥治疗作用。
利用新城疫病毒（NDV）的自体肿瘤细胞疫苗（ATV-NDV），记忆T细胞从骨髓重新激活并招募到疫苗接种部位，在随机对照临床研究中观察到的结肠癌患者的长期生存获益。似乎是自体疫苗中存在同源抗原以及NDV感染提供的危险信号导致了接种结肠癌患者BM。
长期记忆假说
骨髓作为长期免疫记忆的组织的理论有许多挑战。这些细胞需要能够自我更新，长期持续，并产生高度增殖的子代，同时能够在再次感染时快速产生回忆反应。
静息：在免疫应答之后，抗体分泌记忆浆细胞和记忆B和T细胞作为静止细胞（非增殖，非迁移），持续存在于骨髓基质细胞形成的专用生存生态位中，可用的专有基质细胞的数量决定了记忆区室的大小。
骨髓记忆细胞的同源激活。一旦重新接触抗原（通过血液进入血管化的骨髓或者通过APC），抗原特异性记忆B和记忆T细胞被重新激活。记忆T细胞在局部增殖，形成免疫簇，并提供局部保护。其他的离开骨髓，参与周围的继发性免疫反应。实质中的BM簇可以发育成大的卵泡，这些包括记忆B和记忆浆细胞以及CD4+记忆浆细胞。一旦BCR与T细胞依赖抗原结合，抗原通过受体介导的内吞作用被吸收B细胞中。然后它被降解，并在细胞膜上以p-MHC II复合物的形式提呈给T细胞。免疫滤泡中的记忆B细胞可能在T-B突触形成时接收来自抗原特异性辅助T细胞的刺激信号。这种抗原特异性T-B细胞相互作用需要多个抗原决定簇，一个与BCR相互作用，另一个与TCR相互作用。因此，活化的记忆B细胞可以在骨髓中直接分化为抗体分泌细胞，从而快速增强体液免疫。
三种干细胞与免疫细胞在骨髓中的相互作用
造血干细胞和免疫细胞
考虑到骨髓中存在干细胞和记忆T细胞的生态位，而且可能很接近，所以它们之间可能存在串扰。在恶性胶质瘤的过继免疫细胞治疗中，报道了T细胞和造血干细胞之间的串扰。在免疫治疗期间，GBM肿瘤中基本上没有常驻迁移的树突状细胞作为APCs。HSCs伴随ACT的移植，导致活化的CD86+CD11c+MHC-II+细胞的产生，这与在脑肿瘤微环境中（TME）发挥作用的DC表型一致。在ACT过程中，神经胶质瘤中的造血干细胞来源的细胞依赖于T细胞释放的IFN-γ分化为树突状细胞。这些树突状细胞激活T细胞，促进颅内肿瘤消退反应。
TLR1/2激动剂可以诱导骨髓树突状细胞中IL-1β的表达，可调节造血干细胞的功能，诱导其扩增。
显然，细胞因子是造血干细胞和免疫细胞之间相关串扰的物质基础。
骨髓内神经嵴来源的干细胞影响B细胞淋巴细胞生成
在双转基因小鼠中，神经嵴（NC）来源的细胞的清除，导致血浆去甲肾上腺素的减少和B细胞淋巴细胞生成改变。神经嵴来源的细胞有助于骨髓基质细胞、雪旺细胞和交感神经纤维的发育。
骨髓接受来自周围神经系统的感觉和交感神经支配。人骨髓神经嵴来源细胞的表型为NESTIN+/SOX9+/ TWIST+/SLUG+/P75NTR+/BRN3A+/MSI1+/SNAIL1+ 。这些细胞能够分化为黑素细胞、雪旺细胞和神经元。在碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）和表皮生长因子（EGF）的存在下，骨髓间充质干细胞可分化为神经祖细胞样细胞。
间充质干细胞与T细胞
骨髓间充质干细胞是一种多能性细胞，具有较强的组织修复和免疫调节特性。由于它们能够抑制致病性免疫反应，特别是T细胞反应，显示出治疗自身免疫性疾病的治疗潜力。
骨髓间充质干细胞具有输出自身线粒体到邻近细胞的能力，以应对损伤和炎症。间充质干细胞转移线粒体的作用与间充质干细胞分泌的前列腺素e2的作用是相加的。CD4+ T细胞与间充质干细胞共培养和转移分离的间充质干细胞线粒体，阻止了Th1极化的主转录因子T-bet的上调。
骨髓中淋巴细胞的分布及功能
B细胞和浆细胞
骨髓作为B细胞发育的主要淋巴器官，包含了分化最多的B细胞，即浆细胞。长寿浆细胞是骨髓种研究最多最成熟的淋巴细胞亚群，它们的积累使骨髓成为抗体产生的主要位点。
浆母细胞（次级淋巴组织体液免疫反应发育的浆细胞前体）表达CXCR3和CXCR4通过内皮细胞表达CXCL9，CXCL10和CXCL12，进入骨髓。
浆母细胞接收重要的生存信号，如IL-6，B淋巴细胞刺激因子（BLyS）和增殖诱导配体（APRIL），使其分化为长寿的浆细胞。这一过程对于感染和疫苗接种后的长期免疫以及多发性骨髓瘤的病理生理学都很重要。
尽管浆细胞和造血干细胞都对CXCL12高度敏感，但没有证据表明浆细胞和造血干细胞之间存在功能性的串扰。相比之下，浆细胞与treg、DC和嗜酸性粒细胞密切相关，treg的消耗显著减少了骨髓浆细胞数量。
B细胞的激活和分化也可以发生在骨髓内。对自身免疫性疾病、感染、淋巴瘤和其他恶性肿瘤的显微镜分析显示，骨髓可以包含反应性生发中心（GCs），包括滤泡性树突状细胞和周围的T细胞。
在骨髓中，不仅可以发生B细胞的激活，还可以发生随后的亲和成熟、同型转换和浆母细胞的发育。此外，骨髓中含有大量的记忆B细胞，在局部激活后可迅速分化为浆细胞。最近发现了不同的骨髓记忆B细胞亚群，其中大多数是非循环的，驻留在骨髓中，与血管细胞粘附分子1（VCAM-11）基质细胞结合。
CD8+T
除了B细胞和浆细胞外，骨髓中成熟淋巴细胞池的很大一部分由T细胞组成。CD8+T细胞的百分比高于CD4 T细胞的百分比，与外周血（PB）和次级淋巴器官的比值不同（CD4：CD8，骨髓0.7，外周血2.0）。
未接受免疫刺激的小鼠，很大一部分（50%-65%）的骨髓 CD8+T细胞是初始状态，剩余为中央记忆细胞和效应记忆细胞。免疫刺激（如感染）之后，效应记忆CD8+T细胞从10%增加到60%。
过继转移的CD8+初始T细胞，不仅迁移至次级淋巴器官，也迁移至骨髓（依赖于CXCR4）。CD8+初始T细胞可被骨髓驻留DC细胞激活，这一点，让骨髓有点像次级淋巴器官。
ILCs
除了NK细胞，ILCs很少出现在骨髓。相关功能的研究也较少。
