腸道免疫屏障相關(guān)文獻整理

腸道免疫屏障相關(guān)文獻整理文/王瑩腸道是人體最大的淋巴器官，人體的腸腔不斷與病毒、細菌和外來異物等微生物接觸，為阻止有害物質(zhì)的入侵腸腔表面被覆的粘膜起了重要作用。本文分別從定義、組成、免疫機制、影響因素、調(diào)控手段以及微生物群與腸道免疫屏障的關(guān)系這幾個方面進行了介紹。腸道免疫腸道除了消化、吸收、分泌功能外，還具有重要的屏障功能。腸道的屏障功能是指腸道上皮能夠分隔腸腔內(nèi)的物質(zhì)，防止致病性物質(zhì)的侵入和阻止腸道內(nèi)細菌及內(nèi)毒素的移位。腸屏障包含腸鉆膜的機械屏障、生物屏障、化學(xué)屏障及免疫屏障等多層含義。腸道黏膜能夠選擇性地允許腸腔內(nèi)容物中的食物、藥物等進入，而阻止細菌及毒素的進入，這除了與腸黏膜機械屏障有關(guān)外還與腸相關(guān)淋巴樣組織(GALT),即所謂的腸道免疫屏障密切相關(guān)。同時，腸道黏膜免疫也是機體防比感染的第一道防線。因此，研究腸道免疫屏障的損傷有助于我們能夠更好地預(yù)防由于腸道屏障功能障礙所造成的臟器感染，多器官功能障礙等疾病的發(fā)生。腸道免疫屏障的構(gòu)成及各組分作用機制腸道內(nèi)的黏膜免疫系統(tǒng)由腸相關(guān)淋巴組織(GALT)組成°GALT主要以兩種形式存在:一種是呈彌散分布的淋巴組織，另一種為組織化的淋巴組織。這些淋巴組織作為腸道黏膜免疫系統(tǒng)的誘導(dǎo)。GALT主要包括腸上皮內(nèi)淋巴細胞(iIEL)、固有層淋巴細胞(LPL)、派伊氏結(jié)(PP)和腸系膜淋巴結(jié)等腸道組織及腸道漿細胞分泌型免疫球蛋白A(sIgA)。2.1腸上皮內(nèi)淋巴細胞(iIEL)腸上皮內(nèi)淋巴細胞是存在于消化道上皮內(nèi)的龐大T細胞群體，它的表型、功能和發(fā)育過程的調(diào)節(jié)與經(jīng)胸腺發(fā)育成熟的T細胞均不同。腸上皮內(nèi)淋巴細胞在體內(nèi)外受到刺激時可分泌多種細胞因子，如IL_2、IL_4、IL_3和IFN_Y等，其中IFN_Y最重要，它在調(diào)節(jié)腸上皮細胞功能及在細菌、病毒和寄生蟲感染中發(fā)揮重要作用。腸上皮內(nèi)淋巴細胞具有不同的細胞毒作用，主要包括異常反應(yīng)和病毒特異性的細胞毒作用、自然殺傷活性和自發(fā)細胞毒作用，但腸上皮內(nèi)淋巴細胞的細胞毒作用不受MHCI類分子的限制，是通過Fas通路起作用。2.2固有層淋巴細胞(LPL)腸道固有層主要含有60%T細胞、20%B細胞(包括漿細胞),5%巨噬細胞和其他細胞，漿細胞中大約70%~90%產(chǎn)生SIgA,巨噬細胞主要起呈遞抗原的作用。固有層內(nèi)T細胞大約2/3是CD3+、CD4+、CD8-Th細胞(包括Th1和Th2細胞)，1/3是CD3+CD4-CD8+T細胞(細胞毒/抑制T細胞)。在腸道病變時,T細胞活化，釋放TNF_a、Fas_L等，主要Fas_L占主導(dǎo)地位,使粘膜損傷。為了對抗此機制，腸道內(nèi)存在大量調(diào)節(jié)T細胞。這些T細胞與粘膜免疫反應(yīng)有密切的關(guān)系其中一種細胞叫做T調(diào)節(jié)1細胞(TR1),可抑制Th1活性。已有部分實驗證明腸道內(nèi)的調(diào)節(jié)T細胞在控制炎癥性腸病中起重要作用。漿細胞(PC)是B淋巴細胞的主要產(chǎn)物，在受抗原刺激后合成和分泌二聚體IgA,且維持機體內(nèi)抗體的水平，最終合成SIgA和SlgM發(fā)揮免疫防御作用。2.3派伊氏結(jié)(PP)腸相關(guān)性淋巴樣組織中最有代表性的是派伊氏結(jié)(PP),它是位于粘膜固有層的疏松結(jié)締組織中的淋巴小結(jié)的集合體。PP內(nèi)的T細胞主要存在于PP內(nèi)的旁濾泡區(qū)，這些T細胞已發(fā)育成熟，超過95%表達TCR,主要是抗原特異的Th1和Th2及CTL,這些細胞誘導(dǎo)和調(diào)整了體液免疫和細胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，是粘膜屏障的重要組成部分。2.4分泌型免疫球蛋白A(sIgA)sIgA是腸粘膜主要的免疫球蛋白，長期以來一直被認為是第一線的免疫防御，對粘膜固有的和入侵的病原體具有抵抗作用。腸粘膜的sIgA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠耐受腸道局部溫度、pH值等理化環(huán)境的變化及蛋白酶的消化作用。sIgA合成轉(zhuǎn)運受抗原和腸上皮固有層的B細胞分化成分泌IgA的漿細胞的影響。sIgA可抑制腸道內(nèi)的細菌粘附腸道粘膜表面，還可中和腸道內(nèi)的毒素、酶和病毒，并結(jié)合抗原形成免疫復(fù)合物后被吞噬細胞清除；直接作用于細菌表位，使已被腸道酶類改變的病原體毒力降低；尤其對腸道菌群中的革蘭陰性桿菌具有特殊的親和力，能包被細菌，封閉細菌與腸上皮細胞結(jié)合的特異部位，阻止其與腸上皮細胞的吸附，避免細菌穿透腸上皮發(fā)生移位，是阻止細菌移位的重要環(huán)節(jié)。腸道免疫屏障的免疫機制腸道黏膜免疫系統(tǒng)是由免疫反應(yīng)啟動的有高度器官化場所和分散在固有層和腸上皮間的效應(yīng)淋巴細胞等兩部分組成的防御系統(tǒng)。外來的抗原物質(zhì)，如細菌、病毒、食物中的大分子蛋白質(zhì)等被攝入到GALT和腸壁淋巴結(jié)內(nèi)，這些高度器官化的二級淋巴器官結(jié)構(gòu)是誘導(dǎo)腸特異性免疫的主要部位。被抗原激活的B細胞和T細胞從誘導(dǎo)場所通過淋巴引流管遷移到腸系膜淋巴結(jié),然后進入血液循環(huán)，隨著血流最后再歸巢到黏膜效應(yīng)部位。這些效應(yīng)部位是由抗原特異性的T細胞和B細胞、分化的漿細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞(DC)以及嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞和肥大細胞等組成。黏膜免疫系統(tǒng)的誘導(dǎo)部位和效應(yīng)部位產(chǎn)生黏膜和血清抗體反應(yīng)，通過T細胞介導(dǎo)免疫,局部免疫刺激或免疫抑制介質(zhì)以及系統(tǒng)免疫無能(systemicanergy)oPP結(jié)位于腸黏膜下,是誘導(dǎo)腸特異性免疫的主要場所。在PP結(jié)圓頂區(qū)上分布有微皺褶細胞(mi-crofoldcel,lM細胞)。M細胞攝取和轉(zhuǎn)運腸腔的抗原，如腸道病原菌、腸道原籍菌、病毒、食物中的抗原等到腸上皮下圓頂區(qū)，在此進行抗原處理和誘導(dǎo)特異性的免疫反應(yīng)。腸道黏膜免疫系統(tǒng)的防御機制是非常復(fù)雜的，除腸道的內(nèi)環(huán)境非常復(fù)雜外，還需要依靠嚴格的調(diào)節(jié)機制來區(qū)分來自于腸道內(nèi)環(huán)境中的危險信號和無害信號。在生物體的腸道黏膜免疫系統(tǒng)持續(xù)地受到包括病原體、食物蛋白和共生菌群在內(nèi)的信號刺激，對于無害信號刺激,GALT或是保持一種低反應(yīng)性的免疫監(jiān)視狀態(tài)，或是調(diào)動免疫耐受機制;而對于危險信號,GALT則及時反應(yīng)將其清除，從而維持腸道內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。腸道免疫屏障的影響因素腸道免疫屏障的影響因素主要包括細胞因子、病原菌、血管活性腸肽(VIP)、P物質(zhì)（SP）和生長抑素（SS）等。4.1細胞因子對動物腸道免疫的影響細胞因子中干擾素-Y（IFN-Y）和腫瘤壞死因子-a（TNF-a）對IgA的分泌有下調(diào)作用，IL-4、IL-5、IL-6、IL-10對IgA的分泌有增強和誘導(dǎo)作用，分泌這些因子的細胞主要存在于固有層內(nèi)，與IgA漿細胞有著密切的空間關(guān)系。4.2病原菌的影響許多病原菌在長期進化過程中合成了一種IgA蛋白水解酶，可以水解黏膜局部的SIgA，從而削弱SIgA的保護功能，便于細菌的入侵和定植。IgA蛋白水解酶的表達可能是病原菌對抗宿主腸道黏膜免疫反應(yīng)的重要致病機理。4.3其他物質(zhì)的影響血管活性腸肽（VIP）、P物質(zhì)（SP）、生長抑素（SS）等對S-IgA合成轉(zhuǎn)運等都有影響。SS可下調(diào)DNA合成和細胞分裂，抑制Ig（尤其是IgA）的合成；而SS受體多位于具有抑制和殺傷作用的T淋巴細胞上，除直接作用于淋巴細胞外，SS還作用于其他細胞，間接拮抗淋巴細胞的分裂和Ig的合成。VIP對淋巴細胞的分裂和Ig的合成有明顯的調(diào)節(jié)作用，且對IgA合成的影響大于對IgM或IgG的影響。VIP受體主要分布于T細胞上。VIP與其受體結(jié)合可活化膜的環(huán)腺苷酶系統(tǒng)，導(dǎo)致DNA復(fù)制和細胞分裂的抑制。SP能顯著促進Con-A刺激的PP淋巴細胞和脾淋巴細胞的DNA合成，也可促進Ig的合成，其對IgA合成的影響大于對IgM的影響，IgG不受SP影響。腸道免疫屏障的調(diào)控對腸道免疫屏障具有調(diào)控作用的物質(zhì)主要有谷氨酰胺和益生素兩大類。5.1谷氨酰胺與腸道免疫谷氨酰胺（Gln）缺乏能明顯降低腸腔中SIgA的含量，與腸黏膜內(nèi)可分泌SIgA的漿細胞數(shù)量減少有關(guān)。接受全腸外營養(yǎng)（TPN）的動物腸道免疫功能發(fā)生變化：沒有加入Gln的動物，膽汁中SIgA的分泌下降了50%，細菌大量粘附于黏膜表面，腸系膜淋巴結(jié)中有明顯細菌移位；而在總腸外營養(yǎng)物中加入Gln的動物，膽汁中SIgA水平與正常動物比較無差別，腸黏膜漿細胞計數(shù)也證實谷氨酰胺能阻止產(chǎn)生SIgA細胞的減少。5.2益生素與動物腸道免疫乳酸菌的某些菌株：鼠李糖乳桿菌，植物乳桿菌，乳酸球菌，雙歧桿菌動物亞種是腫瘤壞死因子（TNF-a）和IL-6的強有力的誘導(dǎo)劑，有些能刺激IL-10的產(chǎn)生，以增強免疫。乳酸菌能刺激機體產(chǎn)SIgA的細胞增殖，從而使得SIgA水平上升，可促使系統(tǒng)對輪狀病毒產(chǎn)生免疫應(yīng)答，中和毒素，緩解輪狀病毒引起的腹瀉、急性腸胃炎、厭食、遺傳性過敏皮膚炎等病的癥狀。除上面提到的谷氨酰胺和益生素對動物腸道免疫有影響外，其影響因素還有精氨酸、核苷酸、短鏈脂肪酸（SC-FA）以及一些微量元素。腸道微生物群與免疫屏障的關(guān)系腸道菌群在腸道粘膜免疫中起了重要作用，僅在結(jié)腸中就有1012-1014個細菌/體重G，比身體內(nèi)的細胞還多，且種類豐富，目前已發(fā)現(xiàn)有400-500種不同的細菌，，常見的有梭狀芽抱桿菌屬、擬桿菌屬、真細菌屬等。腸道細菌能通過粘膜屏障固有層移位，與免疫細胞相互接觸，這種移位可以通過激活穿越上皮細胞的運輸通路，持續(xù)刺激粘膜免疫系統(tǒng)，一旦腸道細菌稍稍改變即可引起病理反應(yīng)。此學(xué)者還發(fā)現(xiàn)敲除細菌的動物有很低的粘膜漿細胞和IAA，因此可以認為妙產(chǎn)生是直接依賴腸道菌群。已有相關(guān)研究證實，菌群缺陷時，固有層淋巴細胞減少。當菌群重新建立時，固有層淋巴細胞恢復(fù)正常，因此認為控制炎癥就要控制細菌，無細菌的動物存在免疫缺陷。益生菌是腸道正常菌群的優(yōu)勢菌群，與腸粘膜緊密結(jié)合構(gòu)成腸道的生物屏障，能通過占位效應(yīng)、營養(yǎng)競爭及其分泌的各種代謝產(chǎn)物及細菌素等抑制條件致病菌的過度生長及外來致病菌的入侵，維持腸道的微生態(tài)平衡。存在于腸道粘膜表面的益生菌作為一種活的有機體對腸道粘膜具有雙重的保護作用，一方面它可以在腸道內(nèi)定植，維護腸道微生物菌群的平衡；另一方面益生菌可直接作用于宿主的免疫系統(tǒng)，誘發(fā)腸道免疫。益生菌的免疫主要是通過激發(fā)SlgA來實現(xiàn)的。SIgA是機體內(nèi)分泌量最多的免疫球蛋白，SIgA主要由腸粘膜固有層中的IgA+漿細胞分泌。通常IgM+B細胞遭遇抗原刺激可分化為IgA+B細胞，IgA+B細胞又在T輔助細胞（Th細胞）調(diào)節(jié)下發(fā)育為成熟的IgA+漿細胞。IgA+漿細胞進一步分化成為SIgA，SIgA是IgA與腸上皮腺體細胞合成的分泌片結(jié)合后形成的二聚體。分泌片是一分子量為83kD的糖蛋白，作為IgA的特異受體在SIgA的合成、分泌和轉(zhuǎn)運中具有重要作用，它能保護SIgA不受腸腔內(nèi)的蛋