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免疫器官根据其功能不同又可分为中枢免疫器官和外周免疫器官两类,也分别称为初级(一级)和次级(二级)淋巴器官。中枢免疫器官是各类免疫细胞发生、分化和成熟的场所,在人类和哺乳类动物包括胸腺和骨髓,在鸟类则还包括腔上囊。外周免疫器官是淋巴细胞和其他免疫细胞定居、增殖以及产生免疫应答的场所,包括淋巴结、脾脏和其他淋巴组织,如粘膜相关淋巴组织和皮肤相关淋巴组织。?

一、中枢免疫器官

(一)骨髓(bone marrow)骨髓是各种血细胞和免疫细胞发生和分化的场所。骨髓中的造血干细胞(hematopoietic stem cells)首先分化成髓样干细胞和淋巴干细胞,前者进一步分化成红细胞系,单核细胞系,粒细胞系和巨核细胞系;后者则发育为各种淋巴细胞的前体细胞,其中一部分随血流进入胸腺发育成熟为胸腺依赖性淋巴细胞(thymus dependent lymphocytes),简称T细胞。另一部分前体细胞,在人类和哺乳类动物,仍在骨髓内继续发育成熟为骨髓依赖性淋巴细胞(bone marrow dependent lymphocytes),但在鸟类则进入腔上囊发育成熟为囊依赖性淋巴细胞(bursa dependent lymphocytes),均简称B细胞。另有第三类淋巴细胞即自然杀伤细胞(natural killer cells),简称NK细胞,也在骨髓中分化成熟。骨髓功能缺陷时,不仅严重损害造血功能,也将导致免疫缺陷症的发生。如大剂量放射线可破坏骨髓功能,使机体的造血功能和免疫功能同时丧失,这时只有输入正常骨髓才能重建免疫功能,说明骨髓对免疫功能的重要性。近年的研究发现,成熟的B细胞在外周接受抗原刺激后可返回骨髓内增殖,分化为浆细胞产生抗体,因此,骨髓可能是血清中抗体的重要来源之一。

 

(二)胸腺(thymus)?

1.胸腺的结构

   胸腺的基本结构单位是胸腺小叶,分皮质和髓质两部分。皮质层又分浅皮质层和深皮质层。胸腺实质由胸腺细胞(thymocytes)和基质细胞组成,前者绝大多数为处在不同发育阶段的未成熟T细胞。后者则包括胸腺上皮细胞,巨噬细胞和树突状细胞等。胸腺浅皮质层中有从骨髓迁移来的前T细胞,体积较大,增殖能力强,称前胸腺细胞。深皮质层内密集分布着大量体积较小的皮质胸腺细胞,约占胸腺细胞总数的80%~85%。髓质中的髓质胸腺细胞,已较成熟,输出到外周即为T细胞。胸腺上皮细胞有树枝状胞突,在皮质层和髓质均有分布。巨噬细胞多分布在皮质和髓质的交界处,胸腺树突状细胞多分布在髓质。正常胸腺髓质内有一种圆形或椭圆形环状结构,称胸腺小体或哈氏小体(Hassall's corpusles),由胸腺上皮细胞,巨噬细胞和细胞碎片组成,功能尚未阐明。胸腺小体在胸腺炎症时可以消失,故在形态学上可将其作为胸腺正常的标志之一。

2.胸腺的功能

 胸腺是T细胞的中枢免疫器官,这是60年代Miller在切除新生期小鼠胸腺的实验中证明的。新生期切除胸腺的小鼠在成年后外周血和淋巴组织中的淋巴细胞显著减少,不能排斥异体移植皮肤,对抗体生成反应也有严重影响。如果动物在出生一周后摘除胸腺,则不易发现免疫功能明显受损的表现。这是因为在出生前后有大量成熟的T细胞从胸腺迁移到外周免疫器官,建立了细胞免疫功能。所以,成年期切除胸腺对外周已经存在的成熟T细胞及其功能影响较小。?

现已明确,胸腺作为中枢免疫器官其功能主要表现在以下两个方面:

1.培育和输出成熟的T细胞:

骨髓中的前T细胞随血流经过胸腺时受胸腺上皮细胞产生的趋化因子的作用而进入胸腺,首先在浅皮质层内增殖,随后进入深皮质层增殖和分化,但大部分(>95%)胸腺细胞在皮质内自行凋亡(apoptosis)。只有少数(<5%)胸腺细胞继续向髓质迁移,再分化成熟为具有不同功能的T细胞亚群,最后(大约仅1%)从髓质输出到外周免疫器官,分布在特定的胸腺依赖区。胸腺细胞在胸腺内分化和迁移过程中,与胸腺基质细胞接触而经历阳性和阴性选择过程,经过阳性选择作用,胸腺培育出能识别自身MHC分子——抗原多肽的T细胞。经过阴性选择作用,使对自身抗原起反应的胸腺细胞不能分化成熟而成为禁忌细胞株。胸腺上皮细胞和其他基质细胞所产生的胸腺激素和细胞因子在胸腺细胞的分化成熟过程中,也起着重要的诱导作用。胸腺向外周淋巴器官输送T细胞的过程主要发生在出生前后,在成年期T细胞输出量较低。外周成熟的T细胞极少返回胸腺。由于胸腺也有血管屏障,外来抗原一般难以进入胸腺实质引起免疫应答。?

2.产生胸腺激素:

胸腺上皮细胞可以产生多种小分子量(10kD)的肽类胸腺激素,如胸腺血清因子(thymulin),胸腺素(thymosin),胸腺生成素(thymopoietin)和胸腺体液因子(thymichumoural factor,THF)等。这些胸腺激素可使前T细胞分化为较成熟的胸腺细胞,并使其中一些细胞继续分化为成熟的T细胞。胸腺激素对外周成熟T细胞也有一定作用,可增强或调节其功能。据临床测定,老年人血清中胸腺激素水平降低,T细胞数量和功能降低,可能是老年人易患自身免疫性疾病和肿瘤的重要原因之一。临床上已应用胸腺激素制剂作为某些感染性疾病、自身免疫性疾病和肿瘤的免疫辅助治疗。?

(三)腔上囊?

   腔上囊也称法氏囊(bursa of Fabricius),是鸟类泄殖腔背侧的囊状组织,结构与胸腺相似。从骨髓来的前B细胞在囊内微环境和囊激素作用下分化成熟为B细胞,经血流迁移到外周淋巴器官的非胸腺依赖区定居。鸟类如在孵出前后摘除腔上囊可引起B细胞介导的体液免疫缺陷,即不能产生抗体。因此,腔上囊是鸟类B细胞发育成熟的中枢免疫器官。人类和哺乳类动物无此结构,骨髓即具有腔上囊功能。?

二、外周免疫器官

(一)淋巴结(lymph nodes,LN)

1.淋巴结的结构

淋巴结实质可分为皮质和髓质两部分,前者分浅皮质区和深皮质区。浅皮质区中含有淋巴小结,也称初级淋巴滤泡,主要由B细胞聚集而成。抗原刺激后,此处的B细胞分裂增殖形成生发中心,又称次级淋巴滤泡,内含不同分化阶段的B细胞和浆细胞。浅皮质区主要由B细胞定居,称非胸腺依赖区。深皮质区为弥散淋巴组织,主要由T细胞定居,称胸腺依赖区。在皮质区还有巨噬细胞和树突状细胞,后者又有两种类型,即分布于胸腺依赖区的并指状树突状细胞和分布在淋巴滤泡的滤泡树突状细胞。深皮质区的毛细血管后小静脉由高立方形内皮细胞组成,来自血液的淋巴细胞可通过这种高内皮小静脉(high endothelial venule,HEV)进入淋巴实质,与淋巴细胞再循环过程有关。髓质由髓索和髓窦组成。髓索中含有B细胞,浆细胞和巨噬细胞等。髓窦内为淋巴液通道,与输出淋巴管相通。髓窦中有许多巨噬细胞,能吞噬和清除细菌等异物。淋巴结在免疫应答过程中生成的致敏T细胞和特异性抗体可汇集于窦中随淋巴液进入血循环分布到全身发挥作用。?

2.淋巴结的功能

淋巴结的免疫功能如下:①过滤和清除异物:侵入机体的致病菌,毒素或其他有害异物,通常随组织淋巴液进入局部引流的淋巴结内,淋巴窦中的巨噬细胞能有效地吞噬和清除细菌等异物,但对病毒和癌细胞的清除能力低。②产生免疫应答:淋巴实质中的巨噬细胞和树突状细胞能摄取和处理外来的异物性抗原,并将抗原递呈给T细胞,使其活化增殖,分化成致敏T细胞。B细胞可识别和结合游离的或被树突状细胞捕获的抗原,与T细胞相互作用后活化增殖,分化为浆细胞,使生发中心增大。因此,细菌等异物侵入机体后,局部引流区的淋巴结可肿大,这与淋巴细胞受抗原刺激后大量增殖有关。淋巴结是针对来自淋巴液中抗原的免疫应答场所。?

(二)脾脏(spleen)?

1.脾脏的结构

脾脏是人体最大的免疫器官。外包被膜,实质分白髓和红髓。红髓量多,位于白髓周围。白髓内沿中央动脉分布的淋巴组织称淋巴鞘,主要由T细胞组成,为胸腺依赖区。白髓内有淋巴小结和生发中心,含大量B细胞,为非胸腺依赖区。淋巴小结以外的白髓区仍以T细胞分布为主,在白髓与红髓交界的边缘区则以B细胞为多。红髓包括脾索和脾窦,脾索为条索状,含大量B细胞、浆细胞、巨噬细胞和树突状细胞等。由脾索围成的脾窦内充满血液,脾索和脾窦壁上的巨噬细胞能吞噬和清除血液中的细菌等有害异物和伤残血细胞。?

2.脾脏的功能

脾脏的免疫功能如下:①血液滤过作用:大约90%的循环血液要经过脾脏,脾脏的巨噬细胞可吞噬和清除混入血液的细菌等异物和自身衰老伤残的血细胞等废物。②产生免疫应答:脾脏内定居着大量淋巴细胞和其他免疫细胞,血液中的抗原一旦进入脾脏即可发生T细胞和B细胞的活化和增殖,产生致敏T细胞和浆细胞。脾脏是针对来自血液中抗原的免疫应答场所,也是体内产生抗体的主要器官。③产生吞噬细胞增强激素:脾脏能产生一种含苏-赖-脯-氨酸的四肽激素,称特夫素(Tuftsin),能增强巨噬细胞和中性粒细胞的吞噬作用。临床上观察到切除脾脏的病人易发生败血症和其他感染,可能与不能产生特夫素有关。?

(三)粘膜相关淋巴组织(MALT)和皮肤相关淋巴组织(SALT)?淋巴细胞和其他免疫细胞除了分布在上述有完整结构的淋巴器官、淋巴结和脾脏外,还广泛分布在粘膜和皮肤组织。由于全身粘膜和皮肤组织的面积很大,这些部位的淋巴细胞和其他免疫细胞的总数可能多于分布在淋巴器官中的数量。粘膜和皮肤组织是机体接受外来抗原刺激的首要和最主要的部位,不仅是免疫防御的第一防线,也是发生免疫应答的主要部位。其中的免疫细胞不仅参与激发全身的免疫应答,更重要的是在局部免疫应答包括最后的效应过程中起着重要的作用。?

1.粘膜相关淋巴组织(mucosal associated lymphoid tissue, MALT),也称粘膜免疫系统(mucosal immune system,MIS) 包括消化道,呼吸道,和泌尿生殖道等粘膜的淋巴组织,可分为两种类型: ①具有一定结构的粘膜淋巴滤泡,包括肠道粘膜集合淋巴结(Peyer's patches),扁桃体,阑尾,消化道、呼吸道和泌尿生殖道粘膜下层的淋巴小结,均有类似淋巴结滤泡的结构, 其中以B细胞分布为主,且多为产生SIgA的B细胞。在滤泡之间也有T细胞分布。另外,在粘膜滤泡上方的上皮细胞中有一种M细胞(membranous cells),专门摄取经粘膜途径进入的外来抗原并转运给粘膜淋巴滤泡中的B细胞。②弥散的粘膜淋巴组织,广泛分布于粘膜组织固有层,其中包括上皮内淋巴细胞(Intraepithelial lymphocytes,IEL),和固有层淋巴细胞(lamina propria lymphocytes,LPL),前者大多数为T细胞,后者为混合群体,T细胞和B细胞几乎相等,大多为活化型,B细胞多为产生SIgA型。另外也有巨噬细胞,嗜酸性粒细胞和肥大细胞分布在粘膜组织固有层。一般认为,粘膜淋巴滤泡是免疫细胞接受抗原刺激后活化增殖的部位,而弥散淋巴组织是活化的免疫细胞发生免疫效应的部位。?

2.皮肤相关淋巴组织(skin associated lymphoid tissue,SALT),也称皮肤免疫系统(cutaneous immune system,CIS) 皮肤的表皮层和真皮层中均有免疫细胞存在。表皮层中的郎格罕氏细胞(Langerhan's cells),简称L细胞,属于树突状细胞,是重要的抗原递呈细胞,能摄取和处理经皮肤入侵的抗原,并迁移到淋巴结内变为并指状树突状细胞将抗原递呈给T细胞。表皮层中有少量的表皮内淋巴细胞(intraepidermal lymphocytes),几乎都是T细胞。在真皮层结缔组织中,淋巴细胞位于血管周围,也多是T细胞。真皮层内还有巨噬细胞和肥大细胞散在分布。皮肤相关淋巴组织不仅是机体针对经皮肤入侵抗原的免疫应答激发部位,也是发生免疫效应的部位,如细胞免疫介导的迟发型超敏反应常发生在皮肤组织中。?

三、淋巴细胞再循环?淋巴细胞再循环有多条途径:在淋巴结,淋巴细胞可随血流进入深皮质区穿过毛细血管后的高内皮小静脉(HEV)进入相应区域内定居,随后再移向髓窦,经输出淋巴管进入胸导管返回血循环;在脾脏,随脾动脉进入脾脏的淋巴细胞穿过血管壁进入白髓区,然后移向脾索,再穿过血管壁进入脾窦内,最后经脾静脉返回血循环。只有少数淋巴细胞从脾淋巴输出管进入胸导管返回血循环;在其他组织,随血流进入毛细血管的淋巴细胞可穿出血管壁进入组织间隙,随淋巴液回流到淋巴结后再经输出淋巴管进入胸导管和血循环。淋巴细胞的迁移和再循环具有选择性。成熟T细胞和B细胞进入外周淋巴器官后分布在各自特定区域,经过再循环仍能返回到原来的区域。不同功能的淋巴细胞亚群定向地分布到不同的淋巴组织,如产生SIgA的B细胞大多分布在粘膜相关淋巴组织。这种选择性的机制与淋巴细胞表面的归巢受体(homing receptor)和淋巴组织中小血管壁内皮细胞表面的配体相互作用有关。例如,分布到淋巴结的淋巴细胞表达的归巢受体是L-选择素(L-selectin,CD62L),其配体是淋巴结内毛细血管后HEV表面的聚糖细胞粘附分子-1(GlyCAM-1),属于粘蛋白样分子,两者发生特异性结合,可促使淋巴细胞穿过HEV进入淋巴结的实质。?

淋巴细胞再循环对免疫应答有一定意义,带有各种特异性抗原受体的T细胞和B细胞,包括记忆细胞,不断在体内各处巡游,增加了与抗原和抗原递呈细胞接触的机会。这些细胞一旦接触相应的抗原,可立即进入淋巴组织发生增殖反应,产生初次或再次免疫应答。?

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紫云英
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