黏膜免疫系统的组织结构
黏膜系统包括胃肠道、呼吸道、泌尿生殖道及与之相关联的外分泌腺,如眼结膜和泪腺、唾液腺及泌乳期的乳腺等。黏膜免疫系统由覆盖于黏膜系统内表面的黏膜上皮组织、黏膜相关淋巴组织(MALT)、肠上皮细胞和免疫细胞及其产生的分子或分泌物,以及黏膜正常栖息微生物群或“共生菌群”构成。
黏膜组织屏障
黏膜上皮组织可分泌大量黏液,黏液中含有黏蛋白,具有阻止微生物附着于上皮的作用。上皮细胞还可分泌多种抗菌肽,如肠道上皮细胞分泌防御素及溶菌酶类(溶菌酶PLA2、过氧化物酶和乳铁蛋白)。位于小肠隐窝区基底部的潘氏细胞可分泌隐窝素和防御素。肺组织细胞也可分泌防御素和具有促进吞噬作用的表面活性蛋白。防御素是一种阳离子小分子肽,可通过穿透细菌胞膜使其裂解。防御素还能通过与易感细胞的病毒受体结合阻断病毒的吸附与感染。此外,肠上皮细胞间可通过紧密连接蛋白等形成紧密连接,阻止直径大于0.6~1.2 nm的肠腔内抗原物质的进入。胃内酸性环境是抵御病原微生物感染的有效化学屏障。肠蠕动和呼吸道上皮纤毛运动也可清除病原微生物。
黏膜相关淋巴组织
黏膜相关淋巴组织(MALT)是黏膜免疫系统的主要组成部分,包括位于肠道的肠相关淋巴组织(GALT),位于鼻腔及呼吸道的鼻咽相关淋巴组织(NALT)和支气管相关淋巴组织(BALT)。GALT包括位于小肠壁的派尔集合淋巴结(Peyer patches, PP),散在于整个肠道的独立淋巴滤泡、阑尾和韦氏环,后者是指位于口腔后部消化道及呼吸道入口处的由腭扁桃体、腺样体和舌扁桃体共同组成的结构。PP是启动肠道免疫应答的极为重要的部位,是由淋巴细胞聚集形成的、向肠腔突起的圆顶状结构。在人的小肠中约有100~200个PP。PP的上皮层下的区域富含DC、T细胞及B细胞滤泡。此外,在大肠、小肠内还遍布数以千计的独立淋巴滤泡,这些独立淋巴滤泡主要包含 B淋巴细胞。PP 和独立淋巴滤泡经淋巴管与引流的肠系膜淋巴结相连。肠系膜淋巴结是体内最大的淋巴结群,在启动针对肠道抗原的免疫应答中起着至关重要的作用。PP、独立淋巴滤泡及肠系膜淋巴结是肠黏膜免疫细胞识别抗原和活化的主要部位,被称为黏膜免疫应答的“诱导部位”。
肠道共生菌群
健康的肠道正常情况下聚居着上千种不同的非致病菌,统称为“共生菌群”,但机体并不产生针对这些菌群的有害免疫应答。肠道共生菌可辅助营养物质的摄取、代谢和毒素降解;可维持上皮组织屏障以阻止病原菌的入侵和聚居;还可通过与致病菌竞争空间及养料、产生抗微生物物质、抑制有利于病原菌入侵的上皮组织炎性反应等来保证肠道微环境的稳定。肠道共生菌还有调控免疫细胞分化的作用。
黏膜免疫耐受的形成
黏膜免疫系统必须维持针对外来抗原的免疫应答与免疫稳态之间的平衡。肠道内绝大部分抗原物质来自食物及共生菌,对机体无害且有益处。尽管这些抗原不曾进入胸腺诱导的中枢免疫耐受,但也不会引起肠道的炎性免疫应答,这是因为黏膜免疫系统针对经口腔进入的蛋白质抗原诱导了“口服耐受”。口服耐受主要是诱导特异性Treg的产生。肠系膜淋巴结是诱导Treg产生的主要场所,黏膜固有层的CD103+DC捕获食物蛋白抗原后迁移到肠系膜淋巴结,并在此诱导能返回肠道固有层的特异性Treg。Treg所产生的 TGF-β还能诱导B细胞产生的Ig向非炎性IgA的类别转换,防止针对食物蛋白等的炎症反应。
黏膜相关炎症性疾病
炎性肠病(IBD)是一种肠道慢性炎症性疾病,其发病慢,病程长并可反复发作,且与肠癌发病相关。主要包括两种:Crohn’s病(Crohn'sdisease, CD)和溃疡性结肠炎(ulcerativecolitis, UC)。CD可发生在肠道的所有部位,而UC只局限于结肠及直肠。IBD是一种复杂的疾病,病因包括遗传、环境及肠道菌群的改变。目前已鉴定的IBD易感性基因与淋巴细胞的活化、细胞因子的产生及宿主抗细菌感染免疫相关,如NOD2、IL-10及CARD9等。肠道的菌群失调是IBD的主要免疫病理成因。在遗传易感的个体中,环境变化(饮食、感染及抗生素)造成的肠道菌群变化,可导致肠道黏膜屏障的完整性受损和通透性增强,使病原菌易于穿过黏膜上皮屏障,造成固有免疫细胞和效应T细胞(Th1、Th17)的异常活化,产生大量炎症因子,打破相关免疫耐受,最终导致炎症性肠病的发生。