免疫器官
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免疫器官(immuneorgan)是指實現免疫功能的器官或組織。根據發(fā)生的時間順序和功能差異,可分為中樞神經免疫器官(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、免疫細胞(主要為淋巴細胞、巨噬細胞等)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)育中出現較早。造血干細胞在其中增殖分化為B淋巴細胞和T淋巴細胞,中樞免疫器官將B細胞或T細胞送到周圍免疫器官,淋巴細胞在中樞免疫器官內不需抗原刺激即可增殖。周圍免疫器官包括相互連接成網絡的血循環(huán)和淋巴循環(huán)兩個循環(huán)通路,包括脾臟、分散全身各處的淋巴結、腸壁淋巴小結、呼吸道粘膜的淋巴組織、闌尾、扁桃體等,在胚胎中出現較遲。周圍免疫器官中的淋巴細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。免疫反應在此發(fā)生。摘除成年動物的中樞免疫器官,則周圍免疫器官已有足夠的T細胞和B細胞,正常的免疫活動不受影響。
哺乳類動物包括人類的 T淋巴細胞是在胸腺內產生,而B淋巴細胞在胎兒期于肝臟內產生,成年時在骨髓內產生。在胸腺和骨髓內,B和T淋巴細胞表面產生特異的抗原受體,這些抗原受體是淋巴細胞與抗原結合、發(fā)生反應的重要細胞膜結構。此外,在中樞免疫器官內,T和B淋巴細胞就已形成了對“自己”抗原耐受而對“非己”抗原起免疫反應的能力?! ?/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。中樞器官主導免疫活性細胞的產生、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節(jié)作用。
胸腺
1.胸腺的組織結構胸腺位于前縱隔、胸骨后。胸腺分為左右兩葉,外包結締組織被膜;被膜伸入胸腺實質內形成隔膜,將胸腺分成許多小葉;小葉的外周部分稱為皮質,中央部分稱為髓質;相鄰的小葉髓質彼此相連。
胸腺的細胞分為淋巴樣細胞和非淋巴細胞兩類。淋巴細胞包括原始T細胞向成熟T細胞分化過程中各種不同階段的細胞,統(tǒng)稱為胸腺細胞;胸腺細胞是胸腺內的主體細胞,其分布從皮質到髓質逐漸減少。非淋巴細胞包括上皮細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、撫育細胞、皮纖維細胞和網狀細胞等。這些細胞一方面構成胸腺組織的支架,另一方面構成胸腺細胞營養(yǎng)和分化的微環(huán)境,統(tǒng)稱為基質細胞。
胸腺皮質的毛細血管內皮細胞連接緊密,與網狀細胞共同形成血液-胸腺屏障,使循環(huán)中的抗原物質不能進入胸腺。血液-胸腺屏障是體內為數不多的幾個生理屏障之一,其意義目前尚不清楚。胸腺髓質的毛細血管內皮細胞之間有間隙,抗原性物質可進入髓質,在髓質內還可見多層扁平上皮細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)訓化T細胞:在骨髓初步發(fā)育的淋巴細胞經由血液循環(huán)遷移至胸腺,定位于胸腺的皮質外層;這些形體較大的細胞為雙陰性(CD4-/CD8-)細胞,約占胸腺細胞總數的10%。外層細胞在胸腺微環(huán)境中迅速增殖,并推動細胞不斷向內層遷移,個體形態(tài)逐漸變??;內層細胞為雙陽性(CD4+/CD8+)細胞,約占胸腺細胞總數的75%。雙陽性細胞為過渡態(tài)細胞,其中90%以上在皮質內凋亡或被巨噬細胞吞噬;據認為,死亡細胞可能是針對自身抗原進行應答的細胞。少數胸腺細胞繼續(xù)發(fā)育并遷移至髓質,成為單陽性(CD4+或CD8+)細胞,約占胸腺細胞總數的15%。只有這些單陽性細胞才是成熟的T細胞,通過髓質小靜脈進入血循環(huán)。
(2)分泌胸腺激素:胸腺上皮細胞能產生多種激素,如胸腺素、胸腺生成素和胸腺體液因子等。這些激素可以誘導活化未成熟胸腺細胞的末端脫氧核苷轉移酶,促進T細胞的分化成熟;不同的激素作用于不同的細胞發(fā)育階段,有選擇地發(fā)揮免疫調節(jié)功能。胸腺激素的作用沒有種屬特異性,所以目前臨床應用的胸腺素都是從動物胸腺中提取出來的。
(3)其他:胸腺還可促進肥大細胞發(fā)育,調節(jié)機體的免疫平衡,維持自身的免疫穩(wěn)定性。新生動物摘除胸腺,可引起嚴重的細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周時就在第三對咽囊的腹側面形成胚基,至第7周形成胸腺雛形,至第20周時便已發(fā)育成熟。出生時胸腺重量僅約為20g,青春期達頂峰,約40g;以后隨年齡增長而逐漸萎縮,至老年時僅剩10g左右,且多為脂肪組織替代。機體的免疫功能與胸腺的生長周期相關?! ?/p>
腔上囊
腔上囊又稱法氏囊(bursaofFabricius),是鳥類動物特有的淋巴器官,位于胃腸道末端泄殖腔的后上方。與胸腺不同,腔上囊訓化B細胞成熟,主導機體的體液免疫功能。將孵出的雛雞去掉腔上囊,會使血中γ球蛋白缺乏,且沒有漿細胞,注射疫苗亦不能產生抗體。
人類和哺乳動物沒有腔上囊,其功能由相似的組織器官代替,稱為腔上囊同功器官;曾一度認為同功器官是闌尾、扁桃體和腸集結淋巴結,現在已證明是骨髓?! ?/p>
骨髓
骨髓是成年人和動物所有血細胞的唯一來源,各種免疫細胞也是從骨髓的多能干細胞發(fā)育而來。
骨髓的主要功能是產生血細胞,近來證明骨髓還是腔上囊同功器官。在骨髓異常時,累及的不單是體液免疫,其他免疫功能也發(fā)生障礙?! ?/p>
外周免疫器官
外周免疫器官包括淋巴結、脾和粘膜相關淋巴組織(mucosaassociatedlymphoidtissue,MALT)等,是免疫細胞聚集和免疫應答發(fā)生的場所。
淋巴結
1.淋巴結的結構淋巴結為近乎圓形的網狀結構,表面有一層結締組織被膜,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;向內伸入實質形成許多小梁,將淋巴結分成許多小葉。淋巴結的外周部分為皮質,中央部分為髓質。
皮質區(qū)有淋巴小結,又稱淋巴濾泡;受抗原刺激后出現生發(fā)中心;此區(qū)內富含B細胞和濾泡樹突狀細胞(follicledendritic,FDCs),所以又稱非胸腺依賴區(qū)。皮質深層和濾泡間隙為副皮質區(qū),因富含T細胞又稱胸腺依賴區(qū);此區(qū)是淋巴細胞再循環(huán)的門戶,有大量T細胞和巨噬細胞分布在濾泡周圍,是傳遞免疫信息的場所。髓質區(qū)的B細胞、漿細胞和網狀細胞集結成索狀,稱髓索;在髓索這間為髓竇;此區(qū)是濾過淋巴液的場所。
2.淋巴結的功能
(1)濾過和凈化作用:淋巴結是淋巴液的有效濾器,通過淋巴竇內吞噬細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,防止病原體擴散的作用。
(2)免疫應答場所:淋巴結中富含各種類型的免疫細胞,利于捕捉抗原、傳遞抗原信息和細胞活化增殖。FDCs表面有豐富的Fc受體,具有很強的捕獲抗原體復合物的能力,通過這種方式可將抗原長期保留在濾泡內,這對形成和維持B記憶細胞、誘導再次免疫應答很有意義。B細胞受刺激活化后,高速分化增殖,生成大量的漿細胞形成生發(fā)中心;T細胞也可在淋巴結內分化增殖為致敏淋巴細胞。不管發(fā)生哪類免疫應答,都會引起局部淋巴結腫大。
(3)淋巴細胞再循環(huán)基地:正常情況下,只有少數淋巴細胞在淋巴結內分裂增殖,大部分細胞是再循環(huán)的淋巴細胞。血中的淋巴細胞通過毛細血管后靜脈進入淋巴結副皮質,然后再經淋巴竇匯入輸出淋巴管。眾多的淋巴結是再循環(huán)細胞的重要補充來源?! ?/p>
脾
1.脾的組織結構脾是體內形體最大的淋巴器官,結構類似淋巴結。脾的表面有結締組織被膜,實質比較柔脆,分為白髓和紅髓。白髓是淋巴細胞聚集之處,沿中央小動脈呈鞘狀分布,富含T細胞,相當于淋巴結的副質區(qū)。白髓中還有淋巴小結,是B細胞居留之處,受抗原刺激后可出現生發(fā)中心。脾中T細胞約占總淋巴細胞數35%~50%,B細胞約占50%~65%。紅髓位于白髓周圍,可分為脾索和血竇。脾索為網狀結締組織形成的條索狀分支結構;血竇為迂曲的血管,其分支吻合成網。紅髓與白髓之間的區(qū)域稱為邊緣區(qū),中央小動脈分支由此進入,是再循環(huán)淋巴細胞入脾之處。與淋巴結不同,脾沒有輸入淋巴管,只有一條平時關閉的輸出淋巴管與中央動脈并行,發(fā)生免疫應答時淋巴細胞由此進入再循環(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,但仍然是血細胞尤其是淋巴細胞再循環(huán)??,脾還是發(fā)生免疫應答的重要基地。此外,脾還有兩個顯著的特點:產生抗體,脾富含B細胞和漿細胞,因此是全身最大的抗體產生器官,尤其是產生IgM和IgG,其數量對調節(jié)血清抗體水平起很大作用。所以當自身抗體產生過多導致嚴重疾病時,曾用切除脾的辦法進行緩沖治療;但脾切除后機體的抗感染能力顯著降低。②分泌體液因子,脾可以合成補體(C5和C8等)和備解素等重要的免疫效應分子;還能產生一種白細胞激肽,促進粒細胞的吞噬作用?! ?/p>
粘膜相關淋巴組織
在各種腔道粘膜下有大量的淋巴組織聚集,稱為粘膜相關淋巴組織(MALT);其中最重要的是胃腸道粘膜相關淋巴組織(GALT)和呼吸道粘膜相關淋巴組織(BALT)。GALT包括闌尾、腸集合淋巴結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,構成呼吸道和消化道入口處的防御機構,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。
與淋巴結和脾不同,粘膜相關淋巴組織沒有包膜,不構成獨立的器官,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細胞多為IgA產生細胞,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制吸引循環(huán)中的淋巴細胞,MALT中的淋巴細胞也可輸入到淋巴細胞再循環(huán)池,某一局部的免疫應答效果可以普及到全身的粘膜?! ?/p>
淋巴細胞再循環(huán)
各種免疫器官中的淋巴細胞并不是定居不動的群體,而是通過血液和淋巴液的循環(huán)進行有規(guī)律的遷移,這種規(guī)律性的遷移為淋巴細胞再循環(huán)(lymphocyterecirculation)。通過再循環(huán),可以增加淋巴細胞與抗原接觸的機會,更有效地激發(fā)免疫應答;并不斷更新和補充循環(huán)池的淋巴細胞。
1.再循環(huán)的細胞淋巴干細胞從骨髓遷移至胸腺和腔上囊或其功能器官,分化成熟后進入血液循環(huán)的定向移動過程不屬于再循環(huán)范圍。再循環(huán)是成熟淋巴細胞通過循環(huán)途徑實現淋細胞不斷重新分布的過程。再循環(huán)中的細胞多是靜止期細胞和記憶細胞,其中80%以上是T細胞。這些細胞最初來源于胸腺和骨髓;成年以后,再循環(huán)池手細胞主要靠外周免疫器官進行補充。受抗原刺激而活化的淋巴細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胞在流經外周免疫器官(以淋巴結為例)時,在副皮質區(qū)與皮質區(qū)的連接處穿過高內皮毛細血管后靜脈(HEV)進入淋巴結;T細胞定位于副皮質,B細胞主要定位于皮質區(qū);以后均通過淋巴結髓竇遷移至輸出淋巴管,進入高一級淋巴結;經過類似的路徑,所有外周免疫器官輸出的細胞最后都匯集于淋巴導管;身體下部和左上部的匯集到胸導管,從左鎖骨下靜脈角返回血循環(huán);右側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。
3.細胞定居選擇淋巴細胞從血循環(huán)進入淋巴組織具有高度的選擇性,這是因為淋巴細胞上具有特殊的受體分子,稱為歸巢受體(homingreceptor)?,F已發(fā)現的歸巢受體包括CD44、LFA-1、VLA-4和Mel-14/LAM-1等;其中Mel-14/LAM-1是定居淋巴結的受體,識別淋巴結內的高內皮細胞;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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