对立,二者的平衡可作为耐受和免疫的分水岭。
5 结语
近年来,有关T im家族蛋白分子的研究进展迅速,其基因和蛋白结构已经逐步明确,并且对小鼠和人的遗传学研究提示T im基因家族与哮喘易感性和变态反应密切相关,尤其是T im23基因编码的Th1细胞特异性膜表面蛋白可以从表型上区分Th1ΠTh2细胞。T im23与T im23L相互作用可能产生负性调节信号,抑制Th1细胞增殖,下调Th1型免疫应答,有利于外周免疫耐受的形成。T im23在自身免疫性疾病、变态反应性哮喘等疾病和免疫耐受、甚至抗肿瘤免疫中发挥重要作用[16]。但也有许多尚不清楚的问题,如sT im23在Th1细胞分化中何时产生以及其确切的功能等。T im23的粘蛋白区作为flT im23的胞膜锚着部位,可能通过其碳水化合物部分与选择素相互作用,以利于效应性Th1细胞发挥功能。另外, T im23的粘蛋白区在结构上类似于M AC AM21,可能利于淋巴细胞的归巢,但具体功能目前还不明了。进一步深入阐明T im23的作用途径及其对Th1ΠTh2
的理论基础。
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(收稿日期:2005-03-31)
Ξ
肠道黏膜免疫
范骏
摘要 肠道免疫系统由大量弥散分布在肠黏膜上皮内和固有层的免疫细胞和免疫分子、以及诸如peyer’s patches(PP)等肠相关性淋巴组织等组成。小肠PP结为肠黏膜免疫主要诱导部位,肠黏膜上皮和固有层为主要效应部位。B细胞、T细胞在PP结诱导后,分化、成熟,并移行到黏膜效应部位,发挥
作者单位:330006,南昌大学第一附属医院消化研究所(博士研
究生)
审校者:南昌大学第一附属医院消化研究所 谢勇
免疫效应功能。
关键词 肠相关淋巴组织;免疫细胞;免疫分子
文章编号 1673-4394(2006)02-0111-04 中图分类号 文献标识码 A
I ntestinal Mucosal Immunity
FAN Jun
(Digestive Institute,The Fir st Affiliated H o spital o f Nanchang Univer sity,Nanchang330006,China)
Abstract The intestinal immune system consists of many immune cells and m olecules scattered throughout the lamina propria and epithelium of the mucosa,as well as organised lym phatic tissues such as the peyer’s patches.The peyer’s patches which placed in the small intestine are the pri2 mary inductive sites.The main effector site is the lamina propria and epithelium of the mucosa, where mature T and B cells migrate following induction in the peyer’s patches.E ffector mecha2 nisms that protect mucosal surfaces include C D8+T cells and C D4+T cells for cytokine produc2 tion and IgA response.
K ey w ords G ut2ass ociated iym phoid tissue;Immune cell;Immune m olecule
肠道免疫系统由弥散分布在肠黏膜上皮内和固有层的免疫细胞和免疫分子以及诸如peyer’s patch2 es(PP)等肠相关淋巴组织等组成。高度完整和调节完善的肠道免疫系统对大量无害抗原下调免疫反应或产生免疫耐受,对有害抗原和病原体产生高效体液和细胞免疫,进行有效免疫排斥或清除。
1 肠黏膜免疫系统的组成
肠黏膜免疫系统按解剖和功能分为诱导部位和效应部位。诱导部位主要包括肠集合淋巴结(peyer’s patches,简称PP结)和肠系膜淋巴结(M LN),效应部位包括肠黏膜上皮内和固有层淋巴细胞。
1.1 诱导部位
肠集合淋巴结(PP结)是分布于肠系膜缘对侧肠壁黏膜或黏膜下,由多个淋巴滤泡聚集成高度器官化的黏膜相关淋巴组织(O2M A LT),具有典型的二级淋巴器官结构,有确定的B细胞和T细胞依赖区。滤泡表面覆有一层滤泡相关上皮(FAE),FAE 由该部位特有的抗原转运细胞即微皱褶细胞(micro2 fold cell,简称M细胞)、肠上皮细胞、淋巴细胞等组成。PP结含有大量的免疫细胞,其中B细胞主要分布在淋巴滤泡,淋巴滤泡受抗原刺激形成生发中心,内含大量增殖淋巴母细胞,多数为IgA+细胞,少数IgM+、IgD+细胞位于滤泡间区。T细胞主要位于滤泡间区,包括C D4+和C D8+T细胞,95%以上的T细胞表达αβTCR,而一小部分表达γδTCR,在PP结中50%～60%αβTCR T细胞是C D4+(辅助)T细胞,剩
下的是C D8+(细胞毒Π抑制)T细胞。抗原递呈细胞(APC)主要是树突状细胞(DC)、巨噬细胞(Mф)和B 细胞。滤泡间区有高内皮静脉(HE V),是淋巴细胞进入PP结的通道。PP结有传出淋巴管,但没有传入淋巴管,这一结构特点在淋巴组织中是独特的[1]。由于PP结含有各种必需的免疫活性细胞,一般认为PP结是黏膜免疫反应的主要诱导部位。孤立淋巴滤泡在肠黏膜免疫反应中的作用尚存在争议,研究发现人和小鼠小肠的孤立淋巴滤泡类似于PP结,也有生发中心和覆盖在滤泡上的滤泡相关上皮,推测其功能可能作为黏膜免疫反应诱导部位[2]。肠系膜淋巴结也作为黏膜免疫诱导部位产生IgA抗体以利于肠黏膜吞噬细胞对共生菌的毁损[3]。
1.2 效应部位
1.2.1 上皮内淋巴细胞(intraepithelial lym phocyte, IE L)主要是C D8+T细胞。在小鼠大多数IE L是γδTCR C D8+,20%～40%的IE L表达αβTCR,αβTCR 的表达取决于肠腔中抗原刺激水平,成年鼠的αβTCR表达可高达75%。在人绝大多数IE L是αβTCRC D8+T细胞,γδTCRT细胞只占人类IE L的一小部分(5%～30%)[1]。IE L具有自然杀伤活性,能以非MHC限制的方式直接识别未加工的抗原,产生溶细胞活性,能杀死和清除病毒感染或损伤的上皮细胞,对病毒感染有免疫监视作用。
1.2.2 固有层淋巴细胞(lamina propria lym phocyte, LP L)主要由B淋巴细胞和T淋巴细胞组成。肠IgA+浆细胞分别来源于肠PP结、孤立淋巴结的B2
细胞和腹膜腔的B1细胞[4]。根据细胞来源、表面标志、抗体产生及自身分裂的特点,B细胞可分为B1和B2细胞两个亚群,B1细胞分布于胸、腹膜腔内,表达C D5+和M AC21+分子,属于IgM hiΠIgD lo、B220lo和FcεR(-),在小鼠胚胎期,B1细胞前体在肝和网膜中发育,在成年小鼠,B1细胞位于腹膜腔和胸膜腔,具有自我更新能力,B1细胞不进入淋巴结和脾的淋巴滤泡,部分腹腔中的B1细胞可发生转化,移行到肠黏膜固有层,分化成熟为浆细胞,参与肠道IgA免疫应答;B2细胞来源于PP结和孤立淋巴滤泡,不表达C D5+和M AC21分子,属于IgM loΠIgD hi和B220int to hi,由成年小鼠骨髓干细胞持续产生[5,6]。肠黏膜固有层T细胞主要是C D4+T细胞(60%～70%),其中绝大多数(95%)表达αβTCR,C D8+T细胞占大约30%～40%,是溶细胞效应细胞[1]。另外10%的巨噬细胞、5%的粒细胞、1%～3%黏膜肥大细胞也是黏膜固有层中主要细胞类型。
2 肠黏膜免疫系统抗原的摄取、处理和递呈
2.1 M细胞对抗原的转运
由于黏膜表面覆盖有一层上皮细胞,正常情况下抗原无法直接接触到肠黏膜下淋巴组织而诱导免疫反应。肠黏膜表面的抗原如何被摄取和转运?最早引起注意的是在小肠PP结表面覆盖的FAE内有一种特化上皮细胞,因其有较短的微绒毛和较多的微皱折称为微皱折细胞(microfold cell,简称M细胞)。在BalbΠc小鼠肠道PP结的FAE中,M细胞游离面缺乏与吸收功能有关的纹状缘,表面糖萼不发达,与消化吸收有关的碱性磷酸酶活性低,基底质膜向肠腔方向凹陷,形成上皮内袋样结构,袋内聚集着T和B淋巴细胞以及少量巨噬细胞。M细胞顶部和周边胞质很薄,终末网不发达、有丰富的囊泡和较多的线粒体,缺乏溶酶体和酸性磷酸酶样结构。M细胞下方的基底膜是不连续的,淋巴细胞能自由通过。M细胞特异的形态结构和定位有利于其抗原转运细胞的功能。M细胞在FAE上皮中只占微小的部分,病原体是怎样识别和黏附这些数量稀少的细胞?确切的机制仍不清楚,推测在M细胞上具有明显不同的糖萼或其它的受体,易被细菌和病毒所识别,或者由于M细胞顶膜面缺乏其邻近肠上皮细胞膜表面具有的硬刷状缘、厚的糖萼结构以及黏液,使M细胞顶膜面关键的膜成分(如特异的糖萼或其它受体)易被细菌或病毒识别和接近。研究已经确认M细胞顶膜面的糖萼是由糖复合物构成,其糖基排列和构成与邻近的肠上皮细胞不同,而且存在物种和部位的差异,在不同动物种属或同种动物肠道的不同区段,甚至在同一FAE中的不同M细胞之间,其顶膜表达的糖萼不同,这种差异的存在有助于M细胞黏附摄取各种微生物,增加M细胞的抗原取样效率。研究证实病原体黏附M细胞会激活M细胞内信号传导途径,导致局部胞浆钙浓度升高,引起M 细胞骨架改变,细胞膜突起变皱,使病原体被胞吞。M细胞顶膜摄入抗原可能涉及到不同的机制,这些机制包括液相胞吞、受体介导的胞吞和吞噬作用,至于涉及哪一机制或许与抗原的大小和特性、颗粒表面的电荷以及受体有关。M细胞能从肠腔摄入抗原,跨上皮转运、传递给其下方的淋巴组织,在诱导黏膜和系统免疫反应中起重要作用。最近有研究发现小肠黏膜固有层DC能通过一种依赖于趋化因子受体CX3CR1表达的机制,形成跨上皮细胞的树突,摄取肠腔中的细菌[7]。尽管已经表明DC能直接从肠腔中取样抗原,M细胞仍然被作为最重要的抗原取样细胞被研究,以便设计新的方法来改进黏膜疫苗的传递途径。研究发现通过暴露给某种细菌,M 细胞介导的跨FAE转运抗原的能力可迅速提高[8],研究进一步证明这是由于M细胞转运速度的加快,而不是因为M细胞数量的增加所致[9]。最近有研究报道抗原进入黏膜组织的另一不同门户,为非FAE相关的、荆豆凝集素(+)细胞-称为肠绒毛M 细胞,肠绒毛M细胞可作为不依赖于PP结的,抗原特异性黏膜免疫反应的诱导部位[10]。另外还有一些外源性病原体在感染上皮细胞后直接进入宿主内,而不是通过M细胞。
2.2 抗原递呈细胞对抗原的摄取、处理和递呈
关于PP结中的APC最初认为主要是M细胞,因为M细胞能摄取和转运抗原给其下方的淋巴细胞,但许多研究表明M细胞并不表达MHC2Ⅱ类分子,而MHC2Ⅱ类分子对于T细胞与APC之间的相互作用必不可少,M细胞不能递呈抗原,而主要是以受体介导胞吞的方式非特异性的摄取和转运抗原,因此M细胞不属于APC。PP结中专职的抗原递呈细胞是DC、巨噬细胞。DC是主要的抗原递呈细胞, DC能积极转运活的共生菌从肠腔到肠系膜淋巴结,肠DC能保持共生菌数天,这使得DC能选择性诱导IgA的产生,以帮助黏膜阻止共生菌的渗入。载有共生菌的DC被肠系膜淋巴结限制在黏膜淋巴组织,以确保针对共生菌特异的IgA免疫反应局限在肠黏膜,而不激发系统免疫反应[11]。覆盖在黏膜表面的上皮细胞也作为非专职APC,对黏膜面抗原摄
取、处理、递呈。正常情况下肠上皮细胞并不表达共刺激分子B7.1和B7.2或细胞间黏附分子(IC AM2 1),但能摄入可溶性肽抗原、活化C D8+T细胞和肠上皮细胞表达的gp180分子是一种新的免疫球蛋白超基因家族成员,是T细胞表面分子C D8的重要的配体,所以缺乏共刺激信号刺激的肠上皮细胞将抗原递呈给C D8+T细胞,引起免疫抑制或耐受,而在感染的情况下,肠上皮细胞表达共刺激分子IC AM2 1,将抗原提呈给C D4+T细胞,触发黏膜免疫反应。最近有研究发现肠上皮细胞(IECs)表达各种各样的、非传统的MHC2Ⅰ分子,在一些情况下IECs利用这种分子表达作为非专职APC能直接递逞细菌性抗原,在另外的情况下IECs表达非传统的MHC2Ⅰ分子可作为共刺激分子或黏附分子能降低黏膜免疫反应,MHC2Ⅰ分子在IECs的表达能产生从免疫耐受到炎症的一系列反应。
总之,通过非传统的MHC2Ⅰ分子的表达,IECs 成为肠腔抗原与黏膜免疫系统持续“对话”的关键媒介[12]。肠黏膜固有层各种类型细胞表达MHC2Ⅱ类分子,在黏膜固有层也检测到喂食的抗原,表明固有层细胞能刺激同种混合淋巴细胞反应和递呈可溶性蛋白抗原给未致敏的T淋巴细胞[13]。
3 黏膜淋巴细胞归巢
黏膜淋巴细胞从诱导部位归巢到效应部位,受到一系列表达于淋巴细胞和高内皮静脉(HE V)上的受体与配体之间的相互作用的调控。特异的黏附分子、趋化因子和受体参与介导淋巴细胞在黏膜组织的移行和归巢。黏膜相关淋巴细胞表达的归巢受体不同,黏附分子在血管内皮细胞上的表达也呈组织特异性。在归巢受体介导下,PP结中致敏的淋巴细胞移行到致敏部位的肠黏膜上皮和固有层,或移行到肠黏膜外效应部位。淋巴细胞表达αEβ7整合素,与表达在肠上皮细胞上的E2钙依赖黏附素(E2cad2 herin)相互作用,介导致敏淋巴细胞移行并定位在肠黏膜上皮。淋巴细胞表达α4β7整合素与表达在肠黏膜固有层扁平静脉上的黏膜地址素细胞黏附分子(M AdC AM21)相互作用,介导致敏淋巴细胞移行并定位在肠黏膜固有层。表达α4β7的未致敏淋巴细胞还需要在L2选择素(L2selectin)的参与下移行到PP 结中。另外一些淋巴细胞表达α4β7lowβ1hi,与不同黏膜效应部位的血管内皮细胞表达的血管细胞黏附分子(VC AM21)相互作用,介导致敏淋巴细胞移行到诸如支气管腺、泪腺、唾液腺、乳腺等部位发生效应反应,这使不同的黏膜部位的免疫反应相互关联,表明肠黏膜既有局部免疫,又有共同黏膜免疫系统(C MIS)。这些黏膜特异与非特异黏附分子的表达是黏膜免疫局部反应与共同黏膜免疫反应的分子基础。关于B淋巴细胞的归巢,最近有研究表明表达在小肠黏膜上皮细胞的胸腺表达趋化因子(thymus2 expressed chem okine,TECKΠCC L25)是IgA抗体分泌细胞(ASC)有力的、选择性的趋化因子,能高效从脾、PP结、肠系膜淋巴结中招募表达CCR9的IgA ASC 到小肠中[14]。另外多种黏膜组织上皮表达黏膜相关上皮趋化因子(mucosae2ass ociated epithelial chem o2 kine,MECΠCC L28),是表达CCR10的IgA ASC选择性趋化因子,MEC吸引肠和非肠淋巴组织中包括肠、肺和引流支气管、口腔等部位淋巴结中的IgA抗体分泌细胞,而不是IgG、IgM抗体分泌细胞,MEC吸引IgA ASC在不同黏膜组织中迁移,解释了在局部黏膜受到抗原刺激后,出现弥散分布的黏膜SIgA免疫反应,是共同黏膜免疫反应的基础[15]。黏膜淋巴细胞归巢能力依赖于抗原再次免疫机体的途径,初次经非胃肠途径免疫后,归巢受体α4β7和L2selectin表达与再次经非胃肠免疫后归巢受体表达相类似,而初次经口服免疫后,再次口服免疫,归巢受体α4β7与L2selectin具有高表达的特征,这提示肠黏膜记忆Π效应淋巴细胞归巢到黏膜和系统免疫的能力取决于抗原再次免疫的途径,深入揭示其分子机制对于研究最有效的黏膜疫苗传递途径是有益的[16]。
4 SIgA及其介导的黏膜免疫反应
黏膜免疫应答发生的标志是SIgA的产生。由黏膜固有层浆细胞产生的IgA是由J链连接的二聚体,与分泌成分(SC)结合后形成分泌型IgA。虽然大多数研究认为PP结是肠黏膜免疫的诱导部位,肠黏膜(上皮和固有层)是效应部位,但对小鼠的研究发现在缺乏PP结时黏膜IgA免疫反应也可发生,抗原取样也可发生在黏膜固有层,这表明在小鼠可能存在两种功能不同的SIgA抗体,分别由两种B细胞产生,一种是经典的、起源于骨髓的B2细胞,B2细胞最初进入PP结,病原体经由PP结的M细胞进入黏膜淋巴组织后,经APC加工后递呈给PP结生发中心的B细胞,在T细胞和细胞因子,尤其是TG F2β影响下发生IgM2IgA类型转换,然后经传出淋巴管移行到肠系膜淋巴结(M LN),在那继续分裂和分化,最后离开M LN,经胸导管进入血循环,在归巢受体介导下移行到肠黏膜固有层,分化为成熟的IgA浆细胞,产生对病原体具有高亲和力和高特异性的IgA抗体,进行免疫清除,在这过程中,Th2细胞因子
I L25、I L26、I L210具有重要的调节作用,这是与B2细胞相关、共同黏膜免疫系统(C MIS)介导的IgA反应;另一种是来源于腹膜B1细胞,不进入PP结,归巢到肠黏膜固有层发生类型转换,分化为成熟的IgA浆细胞,产生的IgA特异性和亲和性较低,对维持宿主与寄生在肠腔的共生菌的平衡起重要作用,这是与B1细胞相关、不依赖共同黏膜免疫系统的IgA反应[5,6,17]。一般认为B细胞类型转换发生在PP结,而不是在黏膜固有层,有研究证实B细胞从IgM到IgA的类型转换确实也可发生在肠黏膜固有层,从正常小鼠肠黏膜固有层分离的IgM+B细胞与LPS、TG F2β、I L25共同培养时,IgM+B细胞转换成IgA+B 细胞,而从PP结分离的IgM+B细胞则不发生这种转换,且固有层基质细胞和DC能选择性促进IgM+ B细胞类型转换成IgA+B细胞,促进B细胞分化成浆细胞[5],在固有层进行的类型转换主要发生在起源于腹膜,不进入PP结,直接归巢到黏膜固有层的B1细胞。
5 细胞因子对SIgA介导的黏膜免疫调节
SIgA是在黏膜分泌的主要Ig类型,可以阻止微生物在黏膜上皮层黏附和繁殖,阻止它们进入上皮层[18]。IgA介导的免疫应答依赖于T细胞的辅助,主要是由黏膜相关淋巴组织的T细胞和其分泌的细胞因子调节和促进IgA的合成。根据产生细胞因子谱的不同,Th细胞分为Th1和Th2两种类型,Th1细胞主要分泌I L22、IFN2γ、T NF、TG F2β等细胞因子;Th2细胞主要分泌I L24、I L25、I L26等细胞因子。I L24和TG F2β促进B细胞发生IgA类型转换,IFN2γ通过拮抗I L24抑制IgA抗体的分泌。Th2细胞因子I L25、I L26和I L210可以增强IgA分泌,促进IgA定向性B 细胞的分裂。I L25能促进B1细胞发育,I L26促进B2细胞发育。最近发现一种新的调节因子IgA诱导蛋白(IgA2inducing protein),在体外IgA诱导蛋白可经由C D40刺激与I L22共同培养的B细胞产生相当高水平的IgA,实验表明IgA诱导蛋白作为促进类型转换或分化的因子来调节IgA产生,IgA诱导蛋白表达在各种淋巴组织和非淋巴组织中[19]。细胞因子对黏膜免疫调节作用显示其重要的免疫学功能,其增强黏膜表面对相关抗原的免疫应答显示了广阔的应用前景。
总之,肠黏膜免疫系统在机体免疫防护中有十分重要的作用,深入揭示肠黏膜免疫反应涉及的分子与细胞,级联反应的路线以及发生的条件和影响因素,对黏膜相关疾病的防治及有效黏膜疫苗的研究均有极其重大意义。
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(收稿日期:2005-03-28)
猪肠道的免疫功能及其调整 1、肠道的免疫功能 肠道黏膜是动物体内最大的黏膜免疫器官。机体有70％的感染发生在黏膜上。黏膜接触抗原后局部可产生各类抗体并分泌于分泌液中，其中起防御作用的是免疫球蛋白A(SIgA)。SIgA存在于肠道、呼吸道、鼻腔等表面黏膜，是分泌型免疫球蛋白，对机体局部免疫及保护呼吸道黏膜有重要作用。可阻止或抑制病原微生物粘附，可与溶菌酶共同作用溶解细菌、中和病毒以及免疫排除作用。支原体主要寄生于呼吸道上皮细胞但不进入血液，引起呼吸道纤毛脱落，肺部粘液无法排除，继而加重呼吸道病情。肠道黏膜和呼吸道黏膜产生的SIgA抗体具有阻止支原体吸附的作用。 肠道功能与局部(滴鼻)免疫也有着重要联系。滴鼻免疫可封锁感染路径且不受母源抗体干扰，是近年来免疫猪伪狂犬疫苗(gE基因缺失株)、蓝耳病疫苗(R98株)等免疫的重要手段。SIgA和微褶皱细胞(M细胞)在局部免疫中发挥重要作用。M细胞是散布肠道黏膜上皮细胞间的特化的抗原运转细胞，其作用是通过运输抗原和微生物至基底淋巴细胞组织而激发免疫反应。M细胞将抗原传给巨噬细胞，然后提呈给T细胞和SIgA—B细胞，引起免疫反应。肠道细菌能通过黏膜屏障易位固有层与免疫细胞相互接触，激活穿越上皮细胞的运输通路和持续刺激黏膜免疫系统。M细胞和SIgA的产生依赖自身、本原健康的肠道菌群和黏膜组织。 肠道具有免疫作用和吸收作用。母猪的肠道免疫功能与下代有遗传联系和供长特性。即使胎儿阶段肠道是无菌的，但后天建立的肠道菌群取决于胚胎时期肠道的健康形成。现代化养猪生产中较大的障碍是便秘，便秘可直接造成母猪情绪低落、采食量低、泌乳量少、产程长、不发情等繁殖问题。便秘过程中，肠道在吸收营养的同时吸收宿便中的的毒素，导致肝脏中毒和肾脏的排毒障碍，毒素随之进入血影响母乳的乳质，哺乳仔猪腹泻的治疗难度增大，畜主在患有便秘的病猪的馈料中添加钠、钾等盐类轻泻剂防治，虽然有效但损害猪的肠道免疫功能，导致猪的消化功能紊乱。 2、肠道菌群的调整 肠道菌群失衡可导致便秘、腹泻甚至腹泻和便秘交替的肠应激综合征。有益菌分为原籍菌和外来菌，原籍菌就定制力能够长期粘附在肠道黏膜上，而外来菌在肠道内不具有定制力，在肠道内存活时间一般不超过7天。有益菌是按照属、种、株3个层次划分的，每种动物肠道内的有益菌群结构都不尽相同，找到适合猪肠道菌群生长的有益菌来补充可用于暂时辅助性调节肠道菌群失衡。市场上虽然有很多含有益菌类的饲料添加剂，但并非都具有调节肠道菌群的功效。因为胃酸具有很强的杀菌功能，90％益生菌在经过食道、胃部时会被杀死，剩余的益生菌能到达肠道。无论是便秘或腹泻所引起的肠道菌群失衡对肠道健康都有着不可逆转的伤害。 3、肠道内环境的调整 健康肠道的调节需从猪的饮食入手，提供全价饲料、适量的粗纤维和优质的维生素，同时可采取一些辅助性的调整肠道功能的方法，如饲料中添加酶制剂、酸化剂及中草药。酶制剂可有效的降低食糜粘度，预防母猪便秘，促进消化吸收，提高商品猪生长速度。酶制剂的缺点是见效较慢，常常影响整体应用效果。酸化剂(如柠檬酸)是添加于饲料中物质，用于调整胃微生态系统，补充仔猪胃液分泌不足或胃酸分泌力下降，保持胃内pH值稳定，可有效激活消化酶，提高饲料利用率。日粮中添加1.5％的柠檬酸时，胃肠道大肠杆菌的生长受到抑制，乳酸杆菌的繁殖显著增加。仔猪从出生后开始其胃酸分泌能力是需要一段时间逐渐达到正常水平的，胃酸分泌不足或分泌紊乱可以导致消化道其它部位的异源菌，如葡萄球菌、克雷伯氏菌等在胃内的定植，造成胃微生态平衡失调。酸化剂通过补充胃酸分泌不足，使胃提早酸化的作用，降低胃内pH值，促进有益菌大量繁殖并形成优势菌群，抑制或杀灭有害
黏膜免疫系统研究进展 摘要黏膜免疫系统（Mucosal immune system,MIS）是指广泛分布于呼吸道、胃肠道、泌尿生殖道粘膜下及一些外分泌腺体(唾液腺、泪腺、乳腺)处的淋巴组织，是执行局部特异性免疫功能的主要场所。该系统在体内覆盖范围很广．是机体整个免疫网络的重要组成部分，并且又是具有独特结构和功能的独立免疫体系，它在抵抗感染方面起着极其重要的作用，黏膜表面与外界抗原（比如食物、共生菌、有害病原体等）直接接触，是机体抵抗感染的第一道防线[1]。本文简述了黏膜免疫系统的结构及功能，就黏膜免疫的体液、细胞调节的研究进展做一综述。 关键字黏膜免疫系统黏膜免疫调节体液调节细胞调节 前言 自20世纪60年代黏膜免疫概念产生以来，黏膜免疫系统作为机体相对独立的免疫系统，就一直被国内外学者所关注。动物机体黏膜组织是机体与外部环境进行交流的场所。肠黏膜与肠腔内大量细菌及毒素广泛接触，是机体最重要的屏障，也是机体受威胁最大的部位，机体95％以上的感染发生于黏膜或从黏膜入侵。为了预防局部黏膜疾病的发生，黏膜组织形成了严密的防御体系——黏膜免疫系统，构成动物有机体抵抗病原微生物入侵的第一道免疫屏障。通过黏膜免疫后，黏膜局部的抗体比血清抗体出现的早，效价高，且维持的时间长。黏膜免疫系统（Mucosal immune system,MIS）是指广泛分布于呼吸道、胃肠道、泌尿生殖道粘膜下及一些外分泌腺体处的淋巴组织，是执行局部特异性免疫功能的主要场所。黏膜免疫系统由肠粘膜相关淋巴组织（GALT）、支气管粘膜相关淋巴组织（BALT）、眼结膜相关淋巴组织（CALT）和泌尿生殖道黏膜相关淋巴组织（UALT）四部分构成，它们在抗病毒免疫反应中起着非常重要的作用。是形成生物体防御外界病原物入侵的首道屏障。 1.黏膜免疫的重要性 黏膜广泛分布于机体的呼吸道、消化道及泌尿生殖道表面。黏膜表面的上皮细胞彼此之间紧密排列，形成一道天然屏障，与皮肤一起将机体内环境与外界环境隔离开来，使机体免受外界多种病原微生物的侵扰。例如，肠道黏膜免疫系统主要是指肠道相关的淋巴样组织(gut—associated lymphoidtissue，GALT)。根据形态、结构、分布和功能，可将GALT分类为两大部分．即有结构的组织黏膜滤泡和广泛地分布于黏膜固有层中的弥漫淋巴组织。黏膜滤泡是免疫应答的传人淋巴区．又称诱导区，抗原由此进入GALT，被抗原呈递细胞捕获、处理和呈递给免疫活性细胞，诱发免疫应答；而弥漫淋巴组织是免疫应答的传出淋巴区，又称效应区。浆细胞和致敏淋巴细胞通过归巢机制迁移至弥漫
水产动物免疫学—鱼类粘膜免疫 1 粘膜免疫系统的非特异性免疫 鱼类的非特异性免疫,如通过一些非特异性的溶菌酶、蛋白酶及呼吸暴发产生的活性氧自由基等来杀灭入侵微生物,是鱼类相当重要的防御机制之一.研究表明,粘膜免疫系统也存在这些非特异性的免疫机制.通过对鱼的皮肤和粘液抽提物进行研究,发现其中具有一些非特异性的抗细菌、真菌的物质[15] ,这些物质对病原的作用具有广谱性.对皮肤粘液与寄生虫感染的关系研究发现,虹鳟鳍条和皮肤 粘液细胞密度与三代虫感染强度呈负相关,并认为粘液中的溶菌酶、蛋白酶、免疫球蛋白及C3补体对寄生虫的感染都有影响.鱼类鳃和肠道的吞噬细胞都存在活性氧自由基(O·-2 )鳃上的吞噬细胞具有吞噬活性,但是从其O·-2活性看,其呼吸暴发( respiratory burst ) 强度不如头肾白细胞.而对肠道巨嗜细胞的呼吸暴发进行研究, 结果表明虹鳟后肠巨嗜细胞对PMA 刺激后的化学发光反应(chemiluminescence response) 强度明显比前肠细胞强,这种差别并不是因为 巨嗜细胞在前、后肠中数量上的明显差别,而是两个部位的巨嗜细胞细胞反应强度不相同.此外,大剂量的维生素E 可以增强鱼类肠道白细胞的吞噬活性,这可能与维生素E 能增强吞噬细胞膜的流动性有关.鱼类的嗜曙红粒细胞 (eosinophilic granule cells ,EGCs)在非特异性免疫中也有相当重要的作用。Flano等发现虹鳟鱼体外培养的鳃在受到细菌刺激时,EGCs数量增加,并推测EGCs 是由局部的前体细胞分化而来.Holland等[16]的结果也证实了这一点,在体外培养的鳃受到LPS 和人重组TNFα刺激时,EGCs的数量有显著的增加,并且还发现鱼体受急性应激(acute stress )和慢性应激(chronicstress)时,EGCs 的数量也会 增加,这些现象类似于哺乳动物肥大细胞应激时的反应机制.另外鱼类皮肤、鳃 及肠道的EGCs与哺乳动物肥大细胞有类似的细胞酶活性(如磷酸酶,非特异性脂 酶等) ,并在P物质(substance P,SP)、辣椒素等物质的刺激下发生去颗粒化,因而一般认为鱼类的EGCs 细胞与哺乳动物肥大细胞是同源的. 2 粘膜免疫系统的特异性免疫 在哺乳动物中,当抗原接触粘膜时, 可以引起局部的免疫应答,并分泌特异性的IgA 抗体.成特异性免疫应答.最初, 研究表明口服和肠道灌注的方法进行免疫 都可以引起体液和细胞免疫应答,而且口服疫苗可以使鱼体产生不依赖于血清抗体的粘膜抗体.近十年来,围绕这一问题的研究取得了很大的进展,越来越多的学
肠道菌群与粘膜免疫系统 Michael H.Chapman , Ian R.Sanderson 英国伦敦大学Barts & The London，圣玛丽医院成人及儿童胃肠病科, Turner Street, 伦敦 E1 2AD ，英国 前言 出生时胃肠道是无菌的，但很快有种类繁多的细菌定植，因此成为人体接触病原微生物的首要部位，甚至90％的微生物是通过胃肠道进入人体的。胃肠道最主要的功能在于摄取营养和维持体液的平衡以驱除有害的微生物和其它一些毒素物质。我们就胃肠道粘膜免疫系统的基本组成及病原微生物如何与其和肠道功能的其它方面相互作用进行综述。 肠道的正常菌丛 出生时胃肠道的粘膜免疫系统的活性较低，与成年人比较淋巴细胞和Payer斑都较少。出生后经口菌群定植很快发生。肠道菌群在不断地发生变化直到成年才变得稳定，且会随着饮食结构的改变而发生变化。例如，母乳中IgA水平在婴儿期就起着非常重要的作用。 胃肠道的菌群总量是非常大的，近50％的粪便是细菌，约为1012/克。随着胃肠道的长度发生变化，其细菌数目和种类也不同。除口腔外，菌落随着胃肠道的延伸而逐渐增多，而胃和近端小肠却只有少量的以革兰氏阳性为主的细菌。菌群在小肠远端和结肠变成一个非常复杂的微生物环境。这些区域也正是炎性肠疾病（IBD）最容易受累的部位，这使我们推测粘膜免疫系统对胃肠道菌群的无效或不正常的反应在这些疾病的发病机制中扮演了非常重要的角色。 胃肠道的菌群总量是非常大的，粪便中近50％是细菌，约为1012/克粪便 由于许多方面的原因定义正常的肠道菌群是非常困难的。已知有超过500种不同种类的微生菌群在肠道定植，在回肠末端及结肠部的主要定植菌群包括乳酸杆菌、双歧杆菌、肠球菌和拟杆菌[1-2]。由于许多菌群无法在体外进行培养因而对其研究也一度受到阻碍，近来，借助于新的研究方法如变性梯度凝胶电泳（DGGE）和荧光原位杂交（FISH，利用菌群特异性探针对其进行组织定位）使对这些菌群研究取得重大进展。肠腔和其相关联的粘膜上微生物菌群的数量和类型也是有差别的[3]。粘膜相关菌
粘膜免疫系统（Mucosal immune system,MIS）是指广泛分布于呼吸道、胃肠道、泌 尿生殖道粘膜下及一些外分泌腺体处的淋巴组织，是执行局部特异性免疫功能的主要 场所。 1简介 粘膜免疫系统是机体整个免疫网络的重要组成部分，又是具有独特结构和功能的独立 免疫体系，它在抵抗感染方面起着极其重要的作用，粘膜表面与外界抗原（比如食物、共生菌、有害病原体等）直接接触，是机体抵抗感染的第一道防线。而且，实验证明，通过粘膜免疫后，粘膜局部的抗体比血清抗体出现的早、效价高且维持时间长。粘膜 免疫系统构成了机体的第一道防线，它可以将外来病原微生物或其他外来抗原在侵入 机体组织之前被消灭，不至于对机体组织造成损伤。现将动物粘膜免疫系统作一简要 概述，错误和不足之处请读者指正。 2构成与功能 粘膜免疫系统由肠粘膜相关淋巴组织（GALT）、支气管粘膜相关淋巴组织（BALT）、眼结膜相关淋巴组织（CALT）和泌尿生殖道粘膜相关淋巴组织（UALT）四部分构成，它们在抗病毒免疫反应中起着非常重要的作用。 粘膜免疫系统主要由粘膜结合淋巴组织（MALT）构成。所谓粘膜结合淋巴组织，即沿着呼吸道、消化道、泌尿生殖道粘膜上皮及某些外分泌腺（哈德氏腺、胰腺、乳腺、 泪道、唾液腺分泌管等）分布并广泛存在于上皮下的淋巴组织，是粘膜接触并摄取抗 原和最初免疫应答产生的部位。粘膜免疫系统担负着哨兵的责任，区分无害与有害以 决定是放过去（耐受）还是拦下来（免疫反应）。粘膜免疫系统主要是通过产生分泌 型IgA（sIgA）和IgM发挥作用， sIgA可以阻止微生物在粘膜上皮层驻扎繁殖，禁止它们进入上皮层。特殊的位置、极其重要的作用使粘膜免疫系统形成与外周免疫系统 迥然不同的解剖学结构、淋巴细胞和免疫反应分子机制。从数量上说，粘膜免疫系统 是免疫系统中最大的，这里淋巴细胞的数量比其他部分的总和还要多，60%T细胞的 工作岗位在粘膜。 3解剖学性质 粘膜免疫系统的淋巴组织有两个基本特征：一是接近抗原，二是诱导和效应位点的区 域化，以消化道相关淋巴组织（GALT）为例：消化道相关淋巴组织由Peyer结（PP）、肠系膜淋巴结（MLN）以及分散在粘膜固有层(LP)和肠上皮中的大量淋巴细胞组成。 PP中有明确的T细胞区和B细胞区，是典型的二级淋巴器官，位于小肠系膜的对侧，与肠腔仅隔一层立方上皮细胞。这层上皮细胞被称为滤泡相关上皮，之中除了普通的 肠细胞、各种类型的淋巴细胞外，还有一种特殊的上皮细胞（M细胞），负责摄取和
益生菌对肠道黏膜免疫的影响 李亚杰，赵献军 (西北农林科技大学动物科技学院，陕西杨陵712100) 收稿日期：2006—03—21 基金项目：陕西省农业攻关项目(2005KO2一G05—02) 作者简介：李亚杰(1978- )，女，内蒙古赤峰人，硕士研究生，主要从事动物中毒病与营养代谢性疾病研究。 摘要：益生菌作为一类以活菌为主的新型菌制剂，能在肠道内定殖，维护肠道菌群平衡，并刺激肠黏膜免疫组织，对肠道黏膜免疫有重要的影响。益生菌可直接作用于宿主的免疫系统，刺激胸腺、脾脏和法氏囊等免疫器官的发育，促进巨噬细胞活力或发挥佐剂作用，活化肠黏膜内相关淋巴组织，使免疫球蛋白A分泌增加，使免疫球蛋白A 生物合成增加，提高消化道黏膜免疫功能。 关键词：益生菌；肠道菌群；黏膜免疫 人和动物胃肠道、呼吸道、泌尿生殖道的黏膜及一些和分泌腺有关黏膜，构成了机体的重要黏膜系统，它对人和动物的健康至关重要。黏膜免疫已经成为新的免疫研究热点，这是因为机体95%以上的感染发生在黏膜或由黏膜入侵机体，另外，黏膜既存在局部免疫，又存在共同黏膜免疫系统(common mucosal immune system，CMIS)。动物的先天性或非特异性免疫应答，亦即机体免疫系统识别和排除各种异物，主要依靠机体黏膜的屏障作用。 1 肠道黏膜免疫 1．1 肠道黏膜免疫的重要性 肠道不仅是消化吸收的重要场所，同时也是“应激反应的中心器官”和“多脏器功能衰竭(multiple organ deficiency syndrome，NODS)的始动器官”，又是机体内最大的细菌和内毒素库。肠道黏膜免疫系 统包括肠道相关淋巴组织(gut associated lymphoid tissues，GALT)和有关细胞、分子成分，如淋巴细 胞、巨噬细胞、粒细胞、嗜银细胞和抗体、溶菌酶、抗菌肽等。肠道相关淋巴组织由肠上皮淋巴细胞( intestinal intraepithelial lymphocytes，IEL)、固有层淋巴细胞(1amina propria lymphocyte，LPL)、微皱褶细胞(又称膜上皮细胞、M细胞)和回肠集合淋巴结(paYer’s patches，PP)等肠相关淋巴组织构成[1]。它可抵御细菌、病毒和毒素从消化道入侵，肠黏膜抗体形成细胞占体内抗体细胞的7O％～8O ，产生免疫球蛋白A(IgA)的量比体内其他Ig类型的总量还要多。肠道与单核一巨噬细胞系统、肝、脾等免疫功能器官相比，是最大的免疫器官。肠道淋巴组织最多，超过所有组织。肠道黏膜面积巨大，约2倍于皮肤表面，每时每刻黏膜都要接触大量抗原，担负着重要的免疫功能。 1．2 肠道黏膜免疫的机制 黏膜免疫与系统免疫有所不同，黏膜免疫主要是发挥免疫抑制作用，而系统免疫主要起免疫增强作用，这与两个系统的不同作用方式有关。对抗病原微生物的肠黏膜免疫可分为先天性免疫和后天获得性免疫，其先天性免疫是构成肠黏膜屏障的基础[2]。 发生在肠道中的黏膜免疫反应是由肠黏膜表面附着的抗原引发的，肠道黏膜中的淋巴滤泡集结将抗原物质转移到淋巴滤泡集结中的巨噬细胞，巨噬细胞对抗原进行加工，并将抗原转移给辅助性T细胞，辅助性T细胞激活B淋巴细胞，B淋巴细胞分化增强，产生大量分泌型IgA(SIgA)，SIgA是黏膜免疫的主要效应因子，然SIgA难以通过激活补体等途径直接杀伤病毒，但是可以通过大量非炎性反应途径清除病毒感染。SIgA发挥主要作用的部位是局部黏膜，局部黏膜免疫的基本原理是由于局部抗原刺激比全身更能有效的刺激机体黏膜分泌大量SIgA，
4．肠道菌群与肠上皮细胞和肠道免疫系统的相互作用机制 武庆斌（苏州大学附属儿童医院消化科苏州 215003） 哺乳动物的胃肠道寄生着最为复杂的微生物群体，被称之为肠道原籍菌群，新近的研究认为这些细菌有近1000多种。新生儿出生时胃肠道是无菌的，免疫系统几乎没有发育，但很快有种类繁多的细菌定植。随着细菌的定植，肠道菌群的建立，刺激机体产生大量的淋巴细胞和淋巴组织，促进全身免疫系统和粘膜免疫系统的正常发育并逐步成熟，这其中也包括肠相关淋巴组织（gut-associated lymphoid tissues ，GALTs）的发育和成熟。GALTs发育成熟的结果是对肠道原籍菌群的耐受和对病原菌的免疫反应。由于宿主基因易感性，肠道粘膜屏障功能减弱或缺乏恰当的粘膜免疫反应（如免疫耐受丢失），就会导致粘膜对肠道菌群免疫反应失控，甚至引起全身免疫反应紊乱，引起慢性持续性的炎症，如过敏性炎症和炎性肠病（inflammatory bowel disease, IBD）就是例证[1，2] 。 一、肠道菌群对婴幼儿粘膜免疫的作用 和肠道菌群的建立、定植和演替一样，出生时GALTs的活性较低，与新生儿期间，全身免疫系统短时间不成熟是一致的[3，4]。新生儿生后，其外周血中几乎测不到分泌IgA的B型浆细胞——推测这种B细胞是由GALTs衍生出来，然后随血流到达粘膜效应部位。一个月后，这些细胞显著增加，12个月后达到最高峰值。这就意味着有持续不断的微生物和外界环境对GALT的刺激所致。无菌鼠的PP结（Peyer’s patches）发育程度低下：仅有极少的生发中心，数量很少的淋巴细胞，主要是CD4+T 细胞、α-βTCRCD8+细胞和分泌IgA浆细胞；脾脏和淋巴结的少有B-和T-细胞带或区域，异常内皮微血管的过度增生，以致结构不完整[5]。正常的口服饮食抗原免疫耐受能力缺失。恢复大龄无菌鼠的正常肠道菌群，食物抗原的免疫耐受功能依旧缺失。这说明在很早的初级阶段，肠道菌群的建立、定植和成熟，对先天免疫系统和获得免疫的启动有着极其重要的作用。的确肠道菌群通过“入侵”肠上皮细胞和M细胞，对GALTs的发育起着很重要的作用。Gronlund等[6] 研究0～6个月的健康的新生儿时，发现肠道内脆弱类杆菌和双歧杆菌定植的时间越早，外周血中IgA定向细胞的含量可以越早地被检测到；随着肠内脆弱类杆菌和双歧杆菌数目的增加，外周血中的IgA定向细胞的数量也逐渐增加。GALTs在未成熟的初期，允许有2种显著对立作用：1）适度、恰当的针对病毒和细菌病原体的炎症反应调控免疫防御机制的发育；2）促进对食物抗原产生免疫耐受的极其复杂的免疫机制。在婴儿期的肠道菌群不断的、进行的构建和演替过程中，GALTs对这些复杂的肠道菌群产生耐受的同时，也有助于免疫系统诱导产生上述2种功能[3]。 二、肠道粘膜免疫系统的防御机制 肠道粘膜免疫系统是由免疫反应启动的有高度器官化场所和分散在固有层和肠上皮间的效应淋巴细胞等两部分组成的防御系统。外来的抗原物质，如细菌、病毒、食物中的大分子蛋白质等被摄入到GALT（如，PP结）和肠壁淋巴结内，这些高度器官化的二级淋巴器官结构是诱导肠特异性免疫的主要部位。被抗原激活的B细胞和T细胞从诱导场所通过淋巴引流管迁移到肠系膜淋巴结，然后进入血液循环，随着血流最后再归巢到粘膜效应部位。这些效应部位是由抗原特异性的T细胞和B细胞、分化的浆细胞、巨噬细胞、树突状细胞（DC）以及嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞等组成。总之，粘膜免疫系统的诱导部位和效应部位产生粘膜和血清抗体反应，T细胞介导免疫，局部免疫刺激或免疫抑制介质以及系统免疫无能（systemic anergy）[5,7]。 PP结位于肠粘膜下，是诱导肠特异性免疫的主要场所。在PP结圆顶区上分布有微皱褶细胞(microfold cell，M细胞)。M 细胞摄取和转运肠腔的抗原，如肠道病原菌、肠道原籍菌、病毒、食物中的抗原等到肠上皮下圆顶区，在此进行抗原处理和诱导特异性的免疫反应。圆顶区内有以B细胞为主的生发中心淋巴虑泡和以T细胞、巨噬细胞以及DC的滤泡间区。生发中心内含大量增殖淋巴母细
动物营养学报2014，26（5）：1157-1163C hi ne s e J our nal of A ni m al N ut r i t i on d o i ：10.3969/j .i ssn .1006-267×.2014.05.005肠黏膜免疫屏障及其保护措施 谢天宇1 胡红莲2 高 民2* （1.内蒙古农业大学动物科学学院，呼和浩特010018；2.内蒙古农牧业科学院动物营养与饲料研究所，呼和浩特010031） 摘 要：肠黏膜是构成动物体内与外界环境之间最大的接触表面，是易受病原体定植和入侵的最常见部位。肠黏膜免疫屏障作为保护动物机体免受外来病原微生物侵扰的重要防线，可在抗原的刺激下利用免疫细胞和免疫相关物质产生特异性免疫应答，同时可对无害抗原下调免疫反应或产生免疫耐受。研究肠黏膜免疫屏障功能作用的机制并通过人为保护性措施来预防和修复肠黏膜免疫功能损伤对于动物机体免疫屏障功能的正常发挥和生产实践具有重要意义。关键词：肠黏膜；免疫屏障；保护措施 中图分类号：S 852.2 文献标识码：A 文章编号：1006-267X （2014）05-1157-07收稿日期：2013-12-11 基金项目：国家自然科学基金（31101739）；现代农业（奶牛）产业技术体系建设专项资金资助（C A R S -37）作者简介：谢天宇（1989—），男，内蒙古乌兰浩特人，硕士研究生，研究方向为反刍动物营养与调控。E - m a i l ：xi e 8803262@163.c om *通讯作者：高 民，研究员，硕士生导师，E -m a i l ：gm yh1588@126.c om 我们通常所说的肠道屏障功能主要是依靠肠黏膜屏障功能来实现的，肠黏膜不仅是动物机体重要的消化吸收场所，同时也是抵御毒性大分子、防止机体感染的重要局部部位。正常情况下，肠黏膜处于低渗状态，肠黏膜上皮细胞的紧密连接结构状态和肠道相关淋巴组织（gut -a s s oc i a t e d l ym phoi d t i s s ue ，G A L T ）的免疫防护作用可有效地阻止大分子物质通过，尤其是抑制细菌、毒素等通过肠黏膜向机体内部扩散的途径。但是肠黏膜屏障在受损时就会为细菌、组胺和内毒素等有害物质吸收入血提供通道，尤其是内毒素，其吸收入血会产生一系列的放大反应，轻则引起炎性反应、黏膜感染，重则导致动物多器官和系统性损伤，甚至导致机体不可抑制性的炎症反应，进而危及生命[1]。肠黏膜屏障主要包括机械屏障、生物屏障、化学屏障以及免疫屏障[2]，本文主要对肠黏膜免疫屏障的功能特点、免疫机制以及保护性措施进行综述。 1 肠黏膜免疫屏障的结构特点和免疫机制1.1 肠黏膜免疫屏障的结构特点 肠黏膜免疫屏障是迄今为止动物和人类最重要的屏障之一[3-4]。肠黏膜免疫是区别于动物整体免疫系统的局部免疫，主要在抗原的刺激下产生局部的免疫反应，中和抗原物质，以避免机体本身受到损害。肠黏膜免疫屏障主要由G A L T 及其 分泌的分泌型免疫球蛋白A （s e c r e t e d i m m unogl ob-ul i n A ，s I gA ）、细胞因子等免疫生成物质构成。 G A L T 包括派伊氏结（pe ye r 's pa t c h ，P P ）、黏膜淋巴集合体、弥散黏膜淋巴组织以及免疫细胞，其中 免疫细胞包含肠上皮细胞（i nt e s t i na l e pi t he l i a l c e l l ，I E C ）、上皮内淋巴细胞（i nt r a e pi t he l i a l l ym phoc yt e ，I E L ）和固有层淋巴细胞（l a m i napr opr i a l l ym pho-c yt e ，L P L ）等。 1.2 肠黏膜免疫屏障的免疫机制 肠黏膜免疫屏障主要是由摄取、递呈、处理抗原的诱导部位免疫细胞和发生免疫反应的效应部位免疫细胞共同发挥免疫功能构成的独立免疫体 系，其以s I gA 介导的体液免疫为主，细胞毒性介导的细胞免疫为辅。 肠黏膜免疫应答是免疫系统的特殊免疫细胞对于潜在危害病原进行识别及处理的过程。首 先，诱导免疫细胞，如P P 内的微褶皱细胞（m i c r o-f ol d c e l l ，M 细胞）选择性接触、黏附、摄取外部抗
动物胃肠道 黏膜免疫简述 丁辉景 张 力 张明珠 甘肃农业大学 摘 要 胃肠道作为机体营养物质的消化吸收场所,也是动物机体对肠道有害物质免疫防护 的重要部位。胃肠道黏膜免疫是机体免疫系统的一个重要组成部分,是动物胃肠道免疫防护的第 一道屏障,受到复杂且特殊抗原的影响,通过营养调控措施增强机体黏膜免疫的功能,对动物机体 作用重大。 关键词 黏膜免疫 影响因子 效应因子 营养调控 黏膜免疫系统在抵抗感染方面起着极其重要的作用,黏膜抗感染保护性作用的产生依赖于黏膜局部和系统的免疫反应。近年来,黏膜免疫日益引起人们的重视,并被认为处于现代免疫预防的中心地位。 1 黏膜免疫系统 黏膜免疫系统主要指呼吸道、肠道及泌尿生殖道黏膜固有层和上皮细胞下散在的无被膜淋巴组织(包括肠道黏膜集合淋巴结和呼吸道等黏膜下层的淋巴小结和弥散型淋巴组织,含有丰富的B细胞、T 细胞和巨噬细胞,它们弥散分布在黏膜上皮内及黏膜下,或由单个或多个淋巴滤泡聚集成淋巴小结),及某些带有生发中心的器官化淋巴组织,如扁桃体、小肠派氏集合淋巴结(Peyer’s patches,PP)及阑尾等,由肠相关淋巴组织(G A LT)、支气管相关淋巴组织(BA LT)、黏膜结合淋巴组织、致敏淋巴细胞散布途径和黏膜免疫效应部分及其他黏膜相关淋巴组织组成的免疫系统。机体超过50%的淋巴组织和超过80%的免疫细胞集中于黏膜免疫系统。 2 胃肠道黏膜免疫系统 胃肠道不仅是营养物质消化吸收的场所,还是机体内最大的细菌和毒素贮库,正常肠道之所以能将数量巨大的细菌和毒素等有害物质有效局限于胃 收稿日期:2007-04-23肠道内,依赖于肠道免疫系统多方面多层次的免疫防护,即胃肠道免疫。胃肠道免疫是由一个复杂的肠道免疫系统组成,肠道免疫系统的狭义概念是指由有结构的组织黏膜滤泡和弥散淋巴组织构成的肠相关淋巴组织(G ut-ass ociated Lym phoid T issue, G A LT),也叫黏膜免疫系统。 3 胃肠道黏膜免疫系统在系统构成和功能上的特点 诱导位点和效应位点是包括2个功能的部位。诱导位点为首次接触抗原并诱导起始反应的位点,主要包括肠道相关淋巴组织(G A LT)和M细胞等。效应位点主要包括肠道黏膜固有层淋巴细胞、上皮内淋巴细胞和一些相关的外分泌腺(如泪腺、唾液腺和乳腺等)。 4 胃肠道黏膜免疫系统发挥功能的特点 1)具有特异的免疫分子介导的免疫反应和黏膜 归巢(mucosal homing)。 在诱导部位和效应部位间,主要通过淋巴细胞归巢发生联系。即在一个诱导部位致敏的免疫细胞,经胸导管进入血循环,逐步分化成熟,在特异性归巢受体(hom-ingreceptor)的介导下,约80%的免疫细胞归巢到抗原致敏部位(即诱导部位的黏膜固有层或上皮内)发挥效应功能,由此使黏膜免疫相对独立于系统免疫,表现为局部性。另外,约20%的 生理代谢调控 22 饲料研究 FEE D RESEARCH N O.1,2008
粘膜免疫佐剂的研究进展 摘要：黏膜免疫在机体抵抗病原入侵时发挥着重要的作用，疫苗通过黏膜免疫可以引起局部和全身的免疫应答。但是疫苗经过消化道黏膜时常受到消化液的降解，而且常常会引起免疫耐受，为了克服这些困难，人们设计了大量的黏膜免疫佐剂以增强机体对抗原的黏膜免疫力和全身的免疫应答水平。这里将近年来粘膜免疫佐剂的研究进展做一下叙述。 关键词：粘膜免疫；佐剂；类型；研究进展 机体约有80％以上的细菌、病毒和寄生虫的感染都起始于粘膜表面。粘膜免疫可以诱导局部粘膜产生分泌性IgA(sIgA)、IgM和IgG等保护性抗体，并可诱导其它部位的粘膜也产生sIgA，这是粘膜免疫保护作用的主要机制。此外，粘膜免疫还诱导粘膜CTL反应，并且产生分泌IFN-γ的CD4+T细胞，这对于病原体侵入的预防和清除是非常重要的[1]。因此粘膜免疫是保护机体免于病原体侵犯的重要屏障，在疫苗的设计中具有重要意义。 目前机体粘膜免疫的机制还不完全清楚。现有研究表明，基于粘膜免疫的疫苗由于诱导的免疫往往反应较弱，持续时间短，难以取得理想的免疫保护效果。目前认为，如重组蛋白、合成多肽和DNA等抗原的免疫原性较弱是重要原因之一，因此需要设法提高免疫反应的强度，并且还有一些疫苗需要转变免疫反应类型，以突出粘膜免疫等。这些方面的问题使佐剂的使用显得尤为迫切和重要，因此对于粘膜免疫佐剂的研究已经成为感染免疫和疫苗领域的一个研究热点[2]。目前，已报道的粘膜免疫佐剂主要分为四类：第一类是细菌性物质；第二类是各种细胞因子；第三类是某些无机成分；第四类是可增强抗原递呈的相关载体[3]。 1 细菌性物质 大多数细菌来源的蛋白、核酸或者其它成分均能增强免疫，其原因大多是它们的保守成分可与模式识别受体(Pattern-recognition receptor，PRR)结合。PRR主要分为两种：Toll样受体(Toll-1ike receper，TLR)和核苷酸结合的寡聚化结构域(Nucleotide-binding oligomerization domain，NOD)。其中TLR识别胞外配体，NOD针对胞内病原体及其产物引发级联信号转导。 1.1 细菌毒素和其衍生物 1.1.1 霍乱毒素(CT)和大肠杆菌不耐热肠毒素(LT) CT和LT都属于A-B型细菌蛋白毒素家族，而且两者的氨基酸序列有80％的相同。晶体结构分析显示两者有很相近的结构特征，也很好地说明两者具有同源性。 CT是由A、B两种亚单位组成的AB5型结构的六聚体蛋白，A亚单位(CTA)有240个氨基酸，在第192位氨基酸附近被蛋白酶裂解后可以生成CTA1和CTA2两个多肽，二者以二硫键相连。CTAl具有ADP-核糖基转移酶的作用；CTA2的主要功能是连接CTAl和B亚单位(CTB)。 与CT相同，LT的A亚单位(LTA)是酶活性单位，B亚单位(LTB)具有与靶细胞结合的功能，LTB除可与神经节苷脂l(GMl)结合，还可与GM2、非GM糖脂类受体等结合。与CT引起的致死性腹泻相比，LT引起的腹泻要温和的多，而且与CT相比，LT同样具有很好的粘膜佐剂作用，基本上不诱生IgE，却能有效地启动机体局部和全身的体液和细胞免疫。因此，LT 作为佐剂可能比CT更胜一筹。 CT(LT)发挥毒素的大致作用过程为CTB通过GMl的结合位点与细胞表面的GMl受体结合，经过吞噬作用CT分子进入细胞，主动转运至内质网，CTA与CTB分离，进入细胞质。CTAl通过结合NAD，ADP-核糖转移酶作用于GTP结合蛋白，引起腺苷酸环化酶长久活化，
提高肠道免疫的营养素 上周四我们着重讲了肠道粘膜免疫的重要性，而维持肠道粘膜免疫功能的完整性主要 可以通过两大方面来进行维持：①通过营养调控促进 IgA 的分泌; ②通过营养调控维持 胃肠道黏膜组织的完整性。通过营养调控黏膜免疫功能发挥, 具有特殊优势。现在的研究 主要集中在以下几个营养因子。 1、氨基酸 （1）谷氨酰胺 谷氨酰胺是肠黏膜上皮细胞和淋巴细胞的主要燃料, 同时又是细胞增殖分化所需的氮源, 在促进受损肠道修复以及维持正常的局部免疫功能中发挥着重要作用。机体本身只能 在肝脏和骨骼肌中合成极少量的谷氨酰胺, 正常情况下谷氨酰胺主要从肠道或循环中摄取[16]。研究表明, 在断奶仔猪日粮中添加谷氨酰胺, 可防止空肠绒毛萎缩, 能缓解小肠结 构的改变, 减少肠道的通透性和肠道细菌、内毒素的移位, 并且能够促进隐窝细胞增生和 肠腔内黏液凝滞体的分泌, 维持小肠结构完整。谷氨酰胺（G1n ）缺乏能明显降低肠腔 中 S- IgA 的含量，与肠黏膜内可分泌 S- IgA的浆细胞数量减少有关。Bruke 等研究了 接受全肠外营养（Total Parenteral Nutrition，TPN ）动物肠道免疫功能的变化，发 现没有加入 Gln 的动物，胆汁中 S- IgA 的分泌下降了 50%，细菌大量粘附于黏膜表明，肠系膜淋巴结中有明显细菌移位；而在总肠外营养物中加入谷氨酰胺的动物，胆汁中 S- IgA 水平与正常动物比较无差别，肠黏膜浆细胞计数也证实谷氨酰胺能阻止产生 S- IgA 细胞的减少。 Alverdy 等（1992）。随后的结果又证实，未加入 G1n 的 TPN组动物胆汁中 S- IgA 明显下降，IgA 阳性的浆细胞也明显减少，另外 CD4+、CD8+的淋巴细胞也急 剧下降，而在 TPN 液中加入谷氨酰胺的动物 B、T 细胞均与正常动物无差别。 （2）精氨酸 精氨酸能促进黏膜上皮生长分化, 使肠黏膜结构明显改善, 维护肠黏膜屏障。精氨酸 可促进细胞毒性 T 淋巴细胞活化。同时也可促进 NKC 活化和表达IL- 2 受体。它还可促进下丘脑释放生长激素, 生长激素对肠黏膜有营养作用, 可减少肠黏膜萎缩, 加速受损肠 黏膜的修复, 维持肠黏膜结构和功能, 增强机体局部和全身免疫力。精氨酸通过降低内毒 素来减轻内毒素对肠壁作用, 减少肠黏膜屏障紧密连接破坏和降低通透性, 减少肠黏膜屏 障损害, 同时也减少内毒素对机体免疫功能的损害, 这可能与精氨酸通过增强吞噬细胞活性, 增加对内毒素清除有关。 （3）苏氨酸 苏氨酸作为粘液蛋白的一种组分, 可以抵抗病菌和病毒的入侵, 而肠道表面糖蛋白的 连续性分泌则要消耗游离氨基酸, 因此饲料中有必要添加苏氨酸。 2、益生素
综 述 肠道微生态系统与肠黏膜免疫关系研究进展 洪 南综述， 湛先保审校［摘要］肠道微生态系统参与肠黏膜免疫系统的发育，促进肠黏膜分泌型免疫球蛋白A （secreted IgA ，sIgA ）的合成，并 与肠黏膜免疫细胞相互调节，是维持肠道稳态的重要机制，在炎症性肠病、肠易激综合征、小儿过敏性疾病等疾患的发生发展中发挥重要的作用。文中对肠道微生态系统与肠黏膜免疫功能关系的进展作一综述。 ［关键词］肠道微生态；肠黏膜；免疫；炎症性肠病［中图分类号］Ｒ333．3［文献标志码］A ［文章编号］1008- 8199（2014）04-0444-03作者单位：200433上海， 第二军医大学临床二队（洪南、湛先保） 通讯作者：湛先保， E －mail ：zhanxianbao@126．com Correlation of gut microflora and intestinal mucosal immunity HONG Nan reviewing ，ZHAN Xian-bao checking （Clinical second team ，Second Military Medical University ，Shanghai 200433，China ） ［Abstract ］Gut microflora ，an important part in maintaining the intestinal homeostasis ，can participate in the development of intestinal mucosal immune system ，promote the synthesis of secreted IgA （sIgA ）and interact with intestinal immune cells．Gut micro-flora also plays a significant role in the development of inflammatory bowel diseases ，irritable bowel syndrome ，pediatric allergic disea-ses and other disorders．This paper reviews the advances about the correlation of gut microflora and intestinal mucosal immunity． ［Key words ］Gut microflora ；Intestinal mucosa ；Immunity ；Inflammatory bowel disease 0引言 微生态系统是由正常微生物群与其宿主的微环 境（组织、 细胞、代谢产物）2类成分组成。研究正常微生物群的结构、功能及其与宿主相互依赖和相互制约关系的科学称为微生态学。大量微生物群分布在口腔、皮肤、泌尿道、胃肠道等部位，构成人体的微生态系统。肠道微生态系统主要由肠道菌群构成，包括3大类：①与机体共生的生理性菌群；②潜在的条件致病菌群；③侵入性病原菌群。肠道微生态系统功能多样，其不仅起着调节肠黏膜免疫，维持肠道稳态的作用，还与炎症性肠病、肠易激综合征、小儿过敏性疾病等疾患的发生发展密切相关。1 肠道微生态系统对肠黏膜免疫的作用 肠道微生态系统与肠黏膜免疫系统相互作用，参与肠黏膜免疫细胞的发育，启动调节肠黏膜免疫 功能的信号传导通路［1］ 。肠道微生态系统与肠黏 膜屏障共同组成完善的肠道防御机制， 以直接和间接2种方式共同抵御致病菌的侵袭。直接方式为肠道共生菌群与致病菌竞争消耗营养物质，抑制致病菌的增殖；间接方式为肠道共生菌群通过分解代谢糖类以获得短链脂肪酸，主要是乙酸，从而抑制毒素 在肠道内的移位［2］ 。同时肠黏膜在肠道共生菌群 的刺激下增加黏液的分泌，加强肠道的屏障作用。 1．1肠黏膜淋巴组织肠道淋巴组织（gut-associ-ated lymphoid tissues ，GALTs ）构成肠道免疫系统，是捕获和提呈抗原的场所，并可促进淋巴细胞发挥免疫功能，参与炎症和免疫耐受的形成。基于无菌小鼠的实验发现，肠道菌群对GALTs 的产生和成熟 有不可替代的作用［3］ 。目前已知GALTs 包括派尔集合淋巴结（Peyer's patches ）、隐窝细胞集合淋巴结（crypt patches ）和孤立淋巴滤泡，其中以隐窝细胞集合淋巴结和孤立淋巴滤泡的发育与肠道菌群的刺激 关系最为密切［4］ 。一方面， 肠道菌群可诱导肠道淋巴滤泡上皮细胞高度表达核苷酸结合寡聚化结构域 蛋白1（Nucleotide-binding oligomerization domain-containing protein 1，NOD-1），并在革兰阴性杆菌的刺激下诱导淋巴滤泡的生成［5］ 。另一方面， 当肠黏膜上皮细胞受损后，肠道菌群通过刺激Toll 样受体（Toll-like receptors ，TLＲs ）诱导上皮细胞增殖，加固肠黏膜上皮细胞之间的连接，从而减少病原菌对肠 黏膜的损害，维护肠道稳态［6］ 。因此，目前认为肠道微生态系统主要是通过与肠黏膜上皮细胞TLＲs 和NODs 2种受体的结合，增强肠黏膜淋巴组织抵御病原体入侵的能力，减轻肠道的炎症反应，维持肠道 稳态［7］ 。 1．2免疫球蛋白A （secreted IgA ，sIgA ）sIgA 是 ·444·医学研究生学报2014年4月第27卷第4期J Med Postgra ，Vol．27，No．4，April ，2014 DOI:10.16571/https://www.doczj.com/doc/9a14040397.html,ki.1008-8199.2014.04.009
肠道菌群与免疫 丁文京，北美医学教育基金会 哺乳动物胃肠道有大量和多样化的共生细菌。近些年来的研究逐渐证明我们的健康高度依赖于肠道共生菌对免疫的贡献。宿主和肠道共生菌的和谐关系以及肠道菌群对免疫的作用是数百万年的共同进化的结果。胃肠道是一个由一个有组织的由宿主真核细胞组成的动态生态系统。这个系统包括一个全功能的免疫系统和无数的栖息在胃肠道，主要是肠道，特别是大肠，各种各样的微生物。使用分子学方法对胃肠道菌群的分析表明细菌种群之间有很大差异性，而在菌群个体则表现为出现的相对稳定性。哺乳动物的免疫系统和肠道菌群的动态平衡对健康至关重要。二者之间需要保持稳定的共生和互惠关系。了解适应性免疫和定植在肠道大量各种菌群的相互关系，以及原始的先天免疫和肠道菌群的整合对胃肠免疫稳态，预防和治疗疾病有重要的意义。 肠道的免疫细胞可能需要微生物来源对其分化。我们已经知道肠道内免疫细胞对某些特殊的菌群存在选择性反应，肠道内哪些细菌参与和影响了免疫系统的发育和功能，以及这些细菌的免疫特点是当前研究的一个焦点。随着研究的广泛开展和逐渐深入，这一神秘面纱正在逐渐被披露出来。 2010年8月发表在《科学（Science）》一篇报道指出正常情况下，树突状细胞（Dendritic cells (DCs)）在防止T细胞对肠粘膜不起反应，因此在保持肠道的免疫耐受方面起重要作用。但是，当环境发生变化时，树突状细胞可以激活T细胞，其细胞上的β-链蛋白对树突状细胞起重要的调节作用。当从小鼠的肠道清除β-链蛋白后，调节T细胞的活性和抗炎细胞因子的作用明显降低，而亲炎症的辅助T细胞1和17以及其细胞因子上升。树状细胞缺少β-链蛋白的小鼠表现出对肠炎的敏感性增加。 Daehee Han等人2013年在《免疫（Immunity）》发表文章“树突状细胞信号分子TRAF6的表达是肠道菌群相关的免疫耐受的关键”报道了题目的研究成果。题目指出细胞内信号分子TRAF6是Toll样受体（TLR）在激活树突状细胞过程中起关键作用。当特异性去除树突状细胞信号分子TRAF6后导致丧失粘膜免疫耐受。与此同时，小肠粘膜固有层的T辅助细胞2（Th2细胞）发育和出现嗜酸性粒细胞性肠炎和小肠细胞纤维化。免疫耐受消失需要肠道共生菌存在，但是依赖树状细胞表达MyD88。TRAF6小鼠显示小肠调节性T细胞（Treg）数量减少和诱导iTreg细胞对新型抗原的反应消失。这些结果显示免疫缺陷和树状细胞表达白细胞介素2（IL-2）减少有关。他们还发现在traf6ddc 小鼠Th2细胞相关的反应表现异常。这种免疫缺陷可以通过调节性T细胞活性的恢复。由此他们认为TRAF6在指导树状细胞通过Treg 和Th2细胞免疫保持肠道免疫耐受中起作用。 S Mashoof等人研究切除了胸腺和没有切除胸腺的幼体非洲爪蟾肠道菌群与T淋巴细胞的影响。他们用焦磷酸测序的16S核糖体RNA基因评估胃，小肠和大肠细菌群体中的相对丰度。他们发现整个胃肠道里梭菌科和黄杆菌是所有菌群中含量最丰富的细菌。切除了胸腺和没有切除胸腺的幼体非洲爪蟾，通过UniFrac分析显示两种胃肠道菌群分布无显着差异。他们的研究结果与以前切除胸腺后对肠粘膜免疫球蛋白水平没有显著改变的研究结果一致。这个发表的《自然》的研究结果揭示胸腺对胃肠免疫没有影响。 虽然科学研究证明微生物诱导的细胞因子反应参与肠道内环境稳定，但在稳定状态下的细胞因子平衡和单个细菌物种在建立这种稳态平衡中所起的作用仍然不清楚。Routhiau等人2009年在《免疫（Immunity）》发表了题目为“分段丝状菌在肠道内的辅助性T细胞的反应协调成熟的关键作用”的文章。他们在无菌小鼠做的研究系统性分析表明，无论是菌群还是单个菌种的促炎反应T辅助细胞1（Th1细胞），Th17细胞和调节性T细胞的反应，都不能有效地刺激肠道T 细胞的反应。他们发现分段丝状菌，一种非培养的梭状芽胞杆菌相关的物种，可以在很大程度上