免疫学论文 浅述肥大细胞的免疫学功能.doc

浅述肥大细胞的免疫学功能摘要肥大细胞是人体及动物体内正常分泌的一种细胞成分肥大细胞广泛分布于皮肤淋巴组织子宫膀胱以及呼吸道和消化道黏膜下层结缔组织中的毛细血管及淋巴管周围这种分布特点也决定了它时刻监视病原菌的入侵并启动针对病原菌的免疫反应的特点过去肥大细胞的研究主要集中在过敏性疾病中随着研究的深入发现肥大细胞在机体抵御病原体感染中发挥着重要作用肥大细胞除具有识别吞噬并杀灭病原微生物的功能外尚能加工递呈抗原和调节免疫反应本文简述了肥大细胞的起源结构等基本特征重点就其免疫学功能进行论述关键词肥大细胞功能免疫前言年德国学者首次在大鼠的结缔组织中发现了肥大细胞并在他的博士论文中对肥大细胞胞质所含的具有独特染色特点的颗粒作了较为详细的描述自此也拉开了人们研究肥大细胞的序幕以前对于肥大细胞的研究主要集中于过敏性疾病中肥大细胞在介导的型超敏反应中主要参与效应阶段抗原进入机体后选择性地诱导特异性细胞产生抗体产生的抗体与在肥大细胞核嗜碱性粒细胞上的受体结合肥大细胞在先天性免疫和获得性免疫等发面也有着重大意义肥大细胞在机体防御反应中有重要作用近些年随着分子生物学和分子免疫学等学科的飞速发展这种作用的机制将逐步被揭示本文简单叙述肥大细胞的起源分布形态结构等基本特征并就其免疫学功能展开详细的论述肥大细胞的起源及分布年德国学者首次在大鼠的结缔组织中发现了肥大细胞此后人们对肥大细胞的认识不断加深发现肥大细胞在起源分布形态结构和功能等方面都有独特之处而且具有重要的防御功能它起源于骨髓表达和抗原的多能祖细胞但与一般造血干细胞的后代不同的是它不位于血液中而是广泛在于皮肤呼吸道和胃肠道等易与外界接触的部位并位于血管的周围在正常情况下广泛分布于全身结缔组织中尤其以接受外来刺激较多部位的皮下及黏膜下层它一般规律地排列在各组织器官的小血管毛细血管淋巴管周围在神经末梢神经丛处大量聚集的这种分布又可使其产物被成纤维细胞结缔组织的其他细胞粒层上皮细胞神经与血管内皮细胞和血管呼吸道胃肠道或泌尿生殖道的平滑肌细胞所利用这就使得肥大细胞不仅能时刻监视病原菌的入侵而且其释放的介质和细胞因子也能迅速作用于血管内皮细胞的血液中的炎性细胞并经血液分布到全身各个器官中来源于骨髓的血细胞一般是在骨髓中发育成熟后再离开骨髓进入血液而来源于骨髓的肥大细胞则是没有发育成熟就离开了骨髓即是以肥大细胞前体的形式离开骨髓随血流迁移至结缔组织并在那里增殖分化为形态上特异的成熟肥大细胞大多数来源于骨髓的细胞成熟后不再具有分裂增殖的潜能而成熟的肥大细胞则仍然具有分裂增殖的能力肥大细胞虽然分布广泛存在于全身各处结缔组织中但其分布不均匀在皮肤消化道和呼吸道胸腺脾脏和淋巴组织中的肥大细胞数量很多这些部位经常与病原体抗原等有害物质接触因此肥大细胞还有着保卫细胞的第一道防线的作用肥大细胞的形态结构肥大细胞呈圆形或卵圆形细胞核小染色浅位于细胞中央胞质充满圆形嗜碱性颗粒颗粒直径细胞质中充满大小一致染成蓝紫色的颗粒均匀分布在核周围细胞呈圆形或椭圆形直径细胞常成堆或单个分布于血管附近胞核位于中央或偏中央可见异染色质沿核膜内侧分布胞浆内有可见大量特征性的胞浆颗粒外除此之外还有线粒体高尔基体及内质网等细胞器在某些疾病感染过程中也可见到一些异质性小体诸如脂质小体等有时可见脱颗粒现象即颗粒中可出现许多小泡有时这些小泡相互融合成所谓的脱颗粒管道在细胞膜处开口有的小泡还分布在细胞膜外和细胞周围的间质中肥大细胞胞质中的颗粒有个特别之处第一可溶于水第二有异染性即用碱性染料甲苯胺蓝染色时肥大细胞的颗粒不是蓝色而是被染成紫红色德国学者当初就是因为注意到这种现象才发现了肥大细胞第三有异质性年注意到的异质性异质性即差异性由于肥大细胞的这种异质性采用不同固定剂不同染色方法可用阿尔新蓝藏红染色法显示肥大细胞时胞质颗粒呈现出红蓝红蓝间染三种不同的颜色在电镜水平上发现大鼠消化道黏膜固有层肺脏的与真皮黏膜下结缔组织及其他组织器官结缔组织内的有明显差别因此将前者命名为黏膜肥大细胞后者称结缔组织肥大细胞在电镜水平下观察到人类黏膜型肥大细胞肥大细胞的胞浆颗粒的亚结构以卷轴状类型为主而结缔组织型肥大细胞肥大细胞则以晶格状类型为主人们可利用这种形态上的差异在电镜下鉴定出两类肥大细胞上述人类黏膜型肥大细胞和结缔组织型肥大细胞之间存在的超微结构差异可能与其胞浆颗粒内中性蛋白酶组分的差异有关随后研究者们利用常规组化与免疫组化及形态学方法光镜与透射电镜证实动物体内和存在着明显的分化成熟生理功能染色特性细胞依赖性与形态学方面的异质性两亚群肥大细胞虽然均起源于骨髓干细胞但分化成熟过程及其生理功能存在很大差异前体肥大细胞离开造血器官进入胸腺后就可诱导分化成而进入腹腔内就分化成研究发现小鼠的和起源于同一个前体细胞在不同部位受组织环境中的某些诱导分化成为两型不同的肥大细胞有报道称改变各亚型的相应生长环境它们可以发生表型的互换但两者的生理功能存在着一定差异肥大细胞的功能肥大细胞是一类重要的细胞群它最初被人们注意是因为其在超敏反应中的作用它能迅速释放组织胺等代谢性介质启动急性过敏反应的细胞随着研究的深入科学家们发现它除了参与急慢性炎症反应外还是细胞因子的一个潜在来源近年来的研究取得了重大进展发现肥大细胞在先天性免疫和获得性免疫中也有重要的作用肥大细胞在型超敏反应中的作用介导的型超敏反应又叫变态反应变态反应大约影响着的人群从轻度枯草热直到致命的状态蜂蜇变态反应它由介导正常时在循环中只有非常少的量并可能逐渐形成以保护我们免受蠕虫的侵袭对正常无害的抗原如花粉或食物及微生物抗原真菌蠕虫可以发生变态反应人群中有些个体在遗传上由于对某些抗原产生而倾向于对这些抗原应答并被说成是特应性的肥大细胞在变态反应中参与的是效应期抗原进入机体后选择性地诱导特异性细胞产生抗体产生的抗体与在肥大细胞核嗜碱性粒细胞上的受体结合当抗原再次进入机体时抗原便与已经结合在致敏肥大细胞上的抗体特异性结合引发肥大细胞脱颗粒释放组胺羟色胺白三烯和前列腺素等生物活性物质可引起平滑肌收缩毛细血管扩张且通透性增强腺体分泌增加等一系列病理改变引起全身性过敏反应皮肤超敏反应消化道超敏反应呼吸道超敏反应等疾病肥大细胞也因此一度背负着恶名肥大细胞激活是变态反应性疾病发病机制中的核心问题之一当具有多共价键的过敏原与致敏的肥大细胞表面的特异性发生桥连时肥大细胞即被激活并产生脱颗粒效应脱颗粒的肥大细胞能够释放出一系列的介质其中包括组胺和类胰蛋白酶组胺作为肥大细胞激活的特异性标记物已经被广泛应用于肥大细胞的激发试验中现在已经发现肥大细胞和嗜碱细胞除在急性免疫反应中的作用外也参与持续性的甚至是慢性炎症和免疫反应像有的过敏患者在症状反复数小时后才出现肥大细胞的变应原诱导激活这种稍迟的反应与变应原所在部位血管通透性增加和白细胞浸润有关实际上与过敏性哮喘和其它过敏疾病有关的大部分表现都反映在受影响组织白细胞增加的作用上而不是肥大细胞介质释放的直接后果另一方面寄生虫感染部位白细胞的肥大细胞依赖性增加对宿主的防御可能很重要肥大细胞是过敏性疾病的关键细胞之一机体的过敏反应很大程度上是依赖于肥大细胞膜上的特异性受体介导的肥大细胞脱颗粒变应原与亲细胞的结合细胞结合并形成交联肥大细胞膜上交联的引发了下游的一系列信号事件并导致脱颗粒包括细胞因子及趋化因子产生以及白三烯的释放因为在过敏反应中的重要作用现在的研究主要集中在下游的信号事件其脱颗粒的分子机制是一个由多种蛋白质分子介导的各个环节受到精确调控的复杂过程现已经证实有大量生物活性物质可以激活肥大细胞而且这些物质中的大多数可以跟固有免疫应答相关联如细菌和细菌产物病毒细菌和病毒超抗原复合物激活后的产物动物毒素或肽段在机体感染这些病原体后它们都可以诱导肥大细胞分泌颗粒物质肥大细胞也可被一系列能直接致交联的物质活化如外源性凝集素及此外一些生理性刺激物也可促使肥大细胞脱颗粒如补体活化产物其他的非免疫激动剂如钙离子载体与黄蜂毒素化合物腺苷神经肽物质及某些药物可待因吗啡等都可激活肥大细胞所以对肥大细胞脱颗粒分子机制的深入研究将给过敏性疾病提供一个新的治疗方案肥大细胞这一过敏反应的元凶也将为过敏患者带来福音肥大细胞在天然免疫中的作用肥大细胞既可以在先天性免疫中保护机体不受病原体侵入又可以在获得性免疫中抵抗微生物感染在宿主防御中起非常重要的作用肥大细胞在天然免疫中的主要作用包括对病原体的识别吞噬和清除释放大量介质及募集中性粒细胞等肥大细胞可作为哨兵在第一时间识别并吞噬清除病原体肥大细胞被病原菌激活后一种是迅速以脱颗粒的方式释放组织胺和脂性介质还可以非脱颗粒的方式释放大量细胞因子和趋化因子不同刺激可是肥大细胞产生不同的介质和趋化因子从而对免疫反应的性质和炎症的启动和转归等有着重要的调节作用肥大细胞的许多特性决定了其在宿主防御体系中的重要功能第一肥大细胞广泛存在于直接与外环境接触的组织如皮肤粘膜表面和血管淋巴管附近最先遭遇入侵的病原菌第二肥大细胞分泌多种生物活性物质如组胺肝素蛋白水解酶白三烯以及和等细胞因子可促进机体产生对病原菌的免疫应答与炎症反应第三肥大细胞存活时间长有时可达数年能对同一刺激做出重复性的应答因为有这些性质肥大细胞对病原体入侵有免疫监视及效应作用不同刺激可使肥大细胞释放不同的介质和因子从而对免疫反应的性质和炎症的启动转归等发挥着重要的调节作用在大多数情况下肥大细胞对宿主细胞的防御作用是有利的但也有个别情况下肥大细胞的作用是消极的例如肥大细胞吞噬未经处理的细菌后未能及时清理清理这些细菌反而为这些细菌繁殖和逃避免疫提供了场所细菌对肥大细胞激活作用的一个重要机制是就是与肥大细胞上的受体相互作用研究发现肥大细胞在抵御细菌感染中的作用与有关肥大细胞与细菌相互作用后可快速释放储存在颗粒中和新合成的将炎性细胞募集到炎症部位以增强细胞对细菌的清除能力肥大细胞在受到病原菌或其产物刺激后可释放大量炎症介质启动局部的炎症反应但这种良性的防御作用的前提是肥大细胞释放适当的介质和细胞因子且作用在正确的宿主细胞上如果释放过量的介质和细胞因子它们就会通过作用于其他炎性细胞产生更多的介质和细胞因子从而可能引起无法控制的级联反应造成组织和器官的损伤其中促炎症因子在炎症早起对宿主细胞的防御有积极作用但过多的又会造成组织水肿坏死肥大细胞的免疫调节功能主要通过肥大细胞的血管反应来实现其中起主要作用的是由组织胺是组织胺的主要来源细胞调节功能而实现的免疫增强和免疫抑制作用另外肥大细胞对血管反应本身也起着重要作用据报道肥大细胞释放的组织胺和肝素等可能影响内皮细胞的生长和血液循环的组成近年来在人皮肤中还发现肥大细胞所释放的可诱导血管内皮白细胞黏附因子它能吸引淋巴细胞等黏附在微血管内壁从而对血流进行监视肥大细胞在获得性免疫中的主要作用近年来研究发现肥大细胞不仅在先天性免疫中有着重要作用还可以在获得性免疫中抵抗病原体感染肥大细胞机能作为宿主防御病毒感染的效应细胞也能成为病毒聚集复制逃避免疫的庇护点肥大细胞的分布特点和受体组成使得肥大细胞成为病毒攻击的靶细胞病毒或病毒产物可以通过激活肥大细胞加重变态反应肥大细胞可调节机体免疫应答反应如上所述肥大细胞可分泌和多种白细胞介素等免疫调节性细胞因子及化学因子这些因子对淋巴细胞的特异性反应有很大的影响肥大细胞是体内及的主要来源这些因子能将信号传递给幼稚及记忆细胞使其优先分化为细胞亚群研究发现在炎性状态下肥大细胞能高水平地表达的段受体的配体和的表达使得肥大细胞可更多地结合抗体有利于肥大细胞与抗原接触时的激活分泌细胞因子及各种介质的表达和的分泌有利于肥大细胞和细胞相互作用诱导细胞活化树突细胞是诱发机体免疫应答的主要细胞肥大细胞激活后释放的炎症介质和细胞因子对于树突细胞的分化成熟有促进作用肥大细胞还可加工提呈抗原目前有关肥大细胞与病毒直接作用的研究较少但肥大细胞的分布特点和受体组成使得肥大细胞成为病毒攻击的靶细胞有研究表明肥大细胞在宿主抵御人免疫缺陷病毒感染中可能也有作用患者血清中的浓度与病情的严重程度有关并且患者淋巴细胞中的肥大细胞也明显增多的糖蛋白与的可变区结合可诱导人肺实质中的肥大细胞分泌和病毒的蛋白不仅有募集人肺肥大细胞的作用而且还可以上调肥大细胞上的的表达而正是通过侵袭靶细胞的患者的淋巴结内肥大细胞数量明显增加这同时也暗示了肥大细胞在长期感染中有重要作用结语肥大细胞介质具有多样性其功能复杂因此其在免疫学研究中的前景将不可估量随着免疫学医学分子生物学遗传学等学科的不断发展基因敲除技术的日益成熟构建更合理的实验模型这些将准确和全面揭示肥大细胞的作用打下坚实基础此外病原微生物的结构与肥大细胞表面受体的关联密切由此出发研究肥大细胞在不同病原刺激时释放不同介质的特点和作用机制这些研究将为改善局部免疫提供有效措施同时肥大细胞也是神经免疫内分泌网络的重要细胞其深入研究将促进该网络的迅速发展有助于阐明某些疾病的发病机制并对这些疾病的治疗提供新的方案参考文献孙泉佘锐萍王德成等肥大细胞在机体防御反应中的作用动物医学进展张文学肥大细胞的结构和功能特点生物教学呼格吉乐图苏布达王志肥大细胞的组织化学与超微结构异质性细胞生物学杂志杨丹榕修清玉韩焕兴肥大细胞的存活和凋亡免疫学杂志呼格吉乐图许乐仁佘锐萍等肥大细胞的功能动物医学进展李敏周建蒋春雷介导的肥大细胞脱颗粒信号转导途径的研究进展现代生物医学进展何韶衡何永松谢华人肥大细胞的依赖性组胺和类胰蛋白酶分泌免疫学杂志李涛何韶衡肥大细胞与树突状细胞的相互作用上海免疫学杂志周艳春何韶衡肥大细胞在细菌和病毒感染中的作用中国病理生理杂志郑浩李卓娅龚非力跨膜型与分泌型对肥大细胞生物学功能影响的研究中国免疫学杂志