动物消化道黏膜免疫的研究进展

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综述

动物消化道黏膜免疫的研究进展

王恩意1，谭俊涛2，宋桂婷

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（1.山东省章丘市埠村兽医站250200；2.章丘市圣井兽医站；3.章丘市畜牧局）

文章编号：1673-1085（2011）02-0047-04

层淋巴细胞(LPL)，如T细胞、B细胞、浆细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞和肥大细胞。弥散黏膜淋巴组织是“传出淋巴区”，抗原在此区与分化细胞作用，导致B细胞分泌抗体或诱生T细胞的细胞毒反应。

中图分类号：S852.4文献标识码：A

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[1]。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。研究黏膜免疫无论在理论上还是在生产实践上，均具有重要意义。本文就动物消化道黏膜免疫理论及应用的研究进展做一综述。

1.21.2.1

消化道胃肠黏膜组织的相关细胞微皱褶细胞（M细胞）

1677年，Peyer、J.C.

在哺乳动物肠道黏膜上发现了小肠黏膜下的淋巴集结，并称之为Peyer氏淋巴结(PP结)，PP结具有明显的淋巴上皮及上皮下的大量淋巴组织，淋巴组织中有多量的淋巴滤泡，覆盖滤泡的成不规则的微皱折上皮细胞被称之为M细胞(Micro-fold

Cells)或滤泡结合上皮(FAE)。M细胞广泛存在于肠的全段和扁桃体的淋巴滤泡圆顶区上方，在远段结肠和直肠黏膜分布丰富。M细胞的主要功能是摄取并转运抗原，尤其是转运颗粒性抗原至位于

1消化道的胃肠黏膜构成

1.1消化道胃肠黏膜免疫组织黏膜免疫系统

其下方的组织[2]。Neutra[3]等研究发现M细胞是大分子颗粒抗原进入上皮下淋巴组织的主要途径。

(MIS)主要由黏膜结合淋巴组织构成(MALT)，对于消化道来说，主要是肠黏膜结合淋巴组织(GALT)，是由黏膜淋巴集合体和弥散黏膜淋巴组织组成的肠相关淋巴组织。

M细胞通过囊性转运方式为肠道黏膜上皮屏障提供了一个局部功能性入口，经M细胞转运的微生物和其它外源性物质跨过上皮屏障后直接暴露给吞噬细胞和抗原提呈细胞。M细胞黏附的抗原通常能够引发较强的分泌型免疫应答，因此M细胞黏附抗原被看作是启动黏膜免疫的关键步骤。

1.1.1黏膜淋巴集合体是诱导黏膜免疫的反应

部位,包括位于肠管黏膜固有层和黏膜下层的集合淋巴小结和孤立淋巴小结。在禽类包括腔上囊和回、盲、结肠、扁桃体。黏膜淋巴集合体(黏膜滤泡)是“传入淋巴区”，抗原由此区进入黏膜免疫系统，是免疫的诱导部位，激发免疫应答。

1.2.2肠上皮细胞(IEC)肠黏膜表面的上皮细

胞(如吸收细胞、杯状细胞)在调节天然和获得性免疫中具有重要作用。由肠上皮细胞刷状缘表面分布的致密的糖萼、碱性磷酸酶、分泌型IgA以及杯状细胞分泌的黏液共同组成的屏障可以阻止食物抗原和外来微生物抗原的侵入,进而控制宿主的局部和系统反应，发挥屏障作用[4]；此外，肠上皮细

1.1.2弥散黏膜淋巴组织是黏膜免疫的效应部

位，包括位于肠绒毛上皮细胞间的上皮内淋巴细胞（IEL)和一定量K细胞及NK细胞，二是黏膜固有

收稿日期：2010-12-25

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IgA功能广泛，不仅可以中和、排斥病原体，防止细菌、病毒与黏膜结合，而且还可以促进外分泌液中天然抗菌因子作用，并可调节黏膜免疫。

中和病原体。SIgA可有效地中和黏膜上皮内的病原体、毒素等有害物质，捕捉黏膜内层病原体,形成免疫复合物排出，黏附对病原体致病作用是非常重要的，SIgA可抑制甚至阻断病原体对黏膜的黏附，有报道IgA能阻断微生物进攻必需的黏附素，从而保护上皮细胞。

免疫排斥。由于特异性IgA的存在，黏膜暴露于外界可溶性抗原后可以减少相应抗原的吸收，但对不相关的抗原无影响。IgA不能有效地固定补体或促进吞噬作用，因此对维持黏膜完整性及减少其它抗体引起的局部过敏反应有重要意义。

促进天然抗菌因子作用。IgA可增强乳肝褐质及乳过氧化物酶系统对几种黏膜病原体的抗菌作用，可通过黏膜淋巴组织增强抗原依赖性细胞，并能武装腔中淋巴细胞，从而提高直接杀伤能力，与分泌物中抗菌物质如乳铁传递蛋白、溶菌酶等有协同作用。

调节黏膜免疫反应。SIgA抗体可以与M细胞结合,并经M细胞运输到达黏膜淋巴组织，该运输过程可以使SIgA或IgA抗原复合物与淋巴细胞或抗原递呈细胞发生反应，从而使IgA结合位点暴露[8]。进入黏膜组织后，IgA抗体可发挥多种功能：首先引发黏膜免疫反应；其次由于抗原SIgA复合物可经M细胞运输到上皮下淋巴组织，抗原提呈细胞的FCA受体可强化摄取和处理抗原，在这种途径下，再摄取的SIgA可形成一个扩大环，增强

黏

免疫和再免疫反应；最后M细胞再次摄取的IgA可通过基因型网调节免疫反应。

胞还能摄取可溶性多肽抗原，可组成表答MCHⅡ，表现抗原加工与递呈功能；发挥黏膜免疫细胞的调节功能；摄取和转运SIgA；参与免疫耐受，研究结果证明，肠上皮细胞分泌的转化生长因子B(TGF2B)等抑制性因子可介导免疫耐受的主动抑制[5]。

1.2.3上皮内淋巴细胞(IEL)上皮内淋巴细胞是

弥散性免疫细胞，具有胞内颗粒，位于肠上皮内的淋巴细胞，在解剖位置、表型和功能均与外周血T细胞不同，它是一群独特的淋巴细胞。主要见于小肠黏膜绒毛上皮细胞之间，形态很不规则，典型的圆形细胞较少，有炎症时明显增加。一般认为IEL的功能主要为:分泌IL-5、IL-2等淋巴因子；抗原特异性辅助功能；具有NK细胞的活性，鸡的IEL具有NK细胞的活性，故可抵抗肠道致病菌侵袭。

1.2.4固有层淋巴细胞（LPL)此类细胞位于黏膜

上皮固有层内,为混合细胞群,包括T细胞、B细胞、K细胞、NK细胞和辅助细胞（例如:巨噬细胞和树突状细胞），其它免疫细胞有粒细胞和肥大细胞。在黏膜固有层中，B细胞与T细胞的数量近乎相等，这是与IEL的区别点。B细胞中主要是IgA型B细胞及其浆细胞。黏膜固有层T细胞群由

CD4和CD8细胞组成。在体外，活化CD4T细胞呈现抗原递呈细胞功能。固有层中的巨噬细胞在宿主的非特异性免疫中是重要的。黏膜固有层富含肥大细胞前体，受适当刺激能迅速分化为成熟肥大细胞，通过释放介质，促使炎症细胞快速进入黏膜组织，并参与宿主的局部防御功能。此外，LPL能够辅助促进IgA合成，抑制功能免疫球蛋白合成；合成

Th1、Th2型细胞因子，具有细胞毒T细胞功能[6]。

1.3消化道的胃肠黏膜组织免疫效应因子

膜免疫系统主要是通过分泌SIgA和IgM发挥作用，SIgA可以阻止病原微生物在黏膜上皮层驻扎繁殖，禁止它们进入上皮层。作为黏膜应答过程中的主要效应因子，由于外分泌液中SIgA含量多，又不易被一般蛋白酶破坏，故成为抗感染、抗过敏的一道主要免疫“屏障”。SIgA是由两个或更多的

2消化道的黏膜免疫反应过程机理

2.1体液免疫可溶性蛋白质或细菌、病毒、原

虫等颗粒物质作为抗原接触黏膜淋巴组织的M细胞，首先抗原与M细胞表面尚未明确的部位结合，随后抗原被摄入M细胞的吞饮泡，被转送至细胞内，最后未经降解的抗原释放至上皮深区淋巴组织，由抗原递呈细胞递呈抗原，将黏膜结合淋巴组织内的B细胞和T细胞致敏。致敏的B、T细

IgA单体聚合而成,一个典型的SIgA分子由二个IgA单体、一条J链和一条分泌片(SC)构成。这一系列过程受T细胞、细胞因子以及激素的调节[7]。

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胞通过淋巴导管系统离开黏膜结合淋巴组织，随后通过胸导管进入血液循环，进而到达消化道、呼吸道等处的黏膜固有层和腺体。黏膜固有层是一个重要的黏膜效应部位，B细胞在固有层定居下来，并在抗原、T细胞和细胞因子的刺激下增殖变为成熟的IgA浆细胞。IgA在浆细胞内产生，由J链（含胱氨酸较多的酸性蛋白）连接成双聚体分泌出来。当IgA通过黏膜或浆膜上皮细胞向外分泌时，与上皮细胞产生的分泌片连接成完整的SIgA，释放到分泌液中，与上皮细胞紧密结合在一起，分布在黏膜或浆膜表面发挥免疫作用。

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关的细胞因子，因此，具有调节其它淋巴细胞和上皮细胞的功能。IEL还具有对食物抗原耐受和刺激上皮细胞更新[9]。

3影响消化道黏膜免疫的因素

3.1病原微生物的影响在长期进化过程中，许

多病原菌能够合成一种IgA蛋白水解酶，可以水解黏膜局部的SIgA，从而削弱SIgA的保护功能，便于病原菌的入侵和定植[10]。IgA蛋白水解酶的表达可能是病原菌对抗宿主肠道黏膜免疫反应的重要致病机理。最近研究发现，人体血清和外分泌液中具有这类因子的抑制因子，它不但能对抗IgA蛋白酶的水解作用，而且还能对抗肠道液体动力系统的干扰，这类抑制因子在感染的恢复期的血清中水平最高。此外，白色念珠菌、铜绿假单胞菌及某些肠杆菌科细菌能产生可降解IgA的蛋白酶。

2.2细胞免疫黏膜固有层免疫细胞。黏膜固有

层细胞包括T细胞、B细胞、K细胞、NK细胞和辅助细胞(如巨噬细胞、树突状细胞)，其它免疫细胞有粒细胞和肥大细胞等。T细胞固有层淋巴细胞中约

40%～90%为T细胞，是淋巴细胞中较活泼的细胞。

T细胞按其表型及功能可分四个主要亚群，即杀伤性T细胞(Tc)、抑制性T细胞(Ts)、迟发型超敏反应性T细胞(DTH)、诱导-辅助性T细胞(Ti/Th)及反抑制性T细胞(Tes)。活化的杀伤性T细胞含主要毒性物质，有细胞毒素(cytotoxin)和穿孔蛋白，它可对靶细胞发起“致死性攻击”，未受损伤的杀伤性T细胞可与靶细胞分离，能再次攻击新的特异性靶细胞。T细胞中约65%～80%的CD3+细胞（CD分子分布于成熟T细胞表面，对信号传递具有重要作用）为CD4+细胞。CD4+固有层T细胞能促进IgA合成，CD8+固有层T细胞可抑制Ig合成。

上皮内淋巴细胞(IEL)是体内最大的淋巴细胞群，也是异质性细胞群。由于其离肠腔很近而成为黏膜免疫系统中首先与细菌、食物抗原接触的部位。根据人、小鼠、大鼠资料，IEL中90%以上是

3.2细胞因子的影响细胞因子对动物肠道免

疫的影响细胞因子中干扰素-γ（IFN-γ）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）对IgA的分泌有下调作用，IL-

4、IL-5、IL-6、IL-10对IgA的分泌有增强和诱导作用，分泌这些因子的细胞主要存在于固有层内，与IgA浆细胞有着密切的空间关系。研究发现腹腔CD5+B细胞群中含有许多IgA浆细胞的前体细胞，IL-5和IL-2可大大增强这种细胞分泌IgA和IgG的能力[11]。IL-4是SIgA+B细胞产生的重要因子。Th-2型细胞因子：IL-4，IL-5和IL-6对黏膜IgA的发育有调节作用，且Th-2细胞在小肠黏膜的出现频率较高，这些细胞因子的MRNA表达也占优势，IL-15同IL-5一样在调节B-1细胞分化成产生IgA浆细胞过程中起重要作用，它是调节IgA反应的重要细胞因子，在黏膜组织内白细胞介素-15（IL-15）是SIgM+SIgA-和SIgM-SIgA+

CD3+T细胞(功能是T细胞信号传导)，少于6%是SIgA+B细胞，此外还存在极少量非T非B的裸细胞(nakedcell)。IEL的主要功能是宿主对病原体入侵及上皮细胞变性做出快速反应机制的溶细胞活动。根据对小鼠的研究，推测IEL具有特异的免疫效应功能，包括NK活性、特异细胞毒性、分泌

B-1细胞转化为IgA细胞的重要因子。

3.3益生素的影响乳酸菌的某些菌株：鼠李糖

乳杆菌（ATCC-53103）、植物乳杆菌（VTT）、乳酸球菌（ARH74）、双歧杆菌动物亚种是肿瘤坏死因子（TNF-α）和IL-6的强有力的诱导剂，有些能刺激

IL-10的产生，以增强免疫。乳酸菌能刺激机体产生SIgA的细胞增殖，从而使得SIgA水平上升，可促使系统对轮状病毒产生免疫应答，中和毒素，缓

IFN-α，使上皮细胞的主要相容复合体(MHC)Ⅱ类抗原表达增加。IEL其可产生与Th1、Th2功能相

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解轮状病毒引起的腹泻、急性肠胃炎、厌食、遗传性过敏皮肤炎、Crohn's等病的症状。乳酸菌和双歧杆菌等益生菌具有刺激免疫系统，促进Peyer氏淋巴结淋巴细胞增生，分泌免疫球蛋白A（SIgA），增强动物免疫功能[12]。美国4所大学和9个牧场1984年对肉牛在不同气温、日粮和管理条件下作比较试验，每天喂5g乳酸杆菌制剂，平均日增重比对照组高0.06kg[13]。此外，胃肠道内的双歧杆菌能够激活机体吞噬活性，提高机体抗感染能力。如对巨噬细胞有明显的激活作用，双歧杆菌在肠道定植，相当于自然自动免疫，可以诱发机体的特异反应。双歧杆菌可以使过度增殖的革兰氏阴性杆菌减少到正常水平，以减少内毒素释放量，控制内毒素血症的发生。双歧杆菌还具有保护造血器官的功能[14]。除上面提到的益生素对动物肠道免疫有影响外，其影响因素还有谷氨酰胺、精氨酸、核苷酸、短链脂肪酸（SCFA）以及一些微量元素。

总之,黏膜免疫系统是周围淋巴系统的一部分，黏膜免疫由于它的特殊地位，在机体与外界环境相互作用中发挥着重要作用，参与黏膜免疫的细胞数量多，而且具有其独特的性质特点，SIgA的产生与机体内黏膜免疫系统及其免疫功能有着十分密切的关系。黏膜是机体与外界环境之间相互作用的第一道屏障，黏膜免疫在免疫学领域占有十分重要的地位。近年来，对动物消化道黏膜免疫的研究已成为免疫学研究的一个热点，这是由于消化道黏膜作为机体天然屏障的重要组成部分，因此，有针对性地提高胃肠消化道的黏膜免疫功能，可以有效地减少肠源性感染的发生。但如何实现这一设想，提高损伤和相关感染性疾病的治疗水平，尚有待于进一步的深入研究。随着科学技术的不断发展，对于黏膜免疫的研究将不断深入，会取得更大的进展。

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济南在全国36个城市中排名第一

从山东省济南市畜牧兽医局了解到，

2010年农业部对该市畜产品质量安全进行

了4次例行监测，在11个县（市）区生猪屠宰场、批发市场和农贸市场以及超市等场所共抽取猪尿、猪肝、牛肉、羊肉、禽肉和禽蛋等畜产品样品160个，抽检合格率100%，在全国

[1]

[2][3]

杨淑静.黏膜免疫[J].国外医学免疫学分册,2001,24

36个城市中排名第一。这得益于2010年以

来该市在畜牧标准化基地建设、重大动物疫病防控、畜牧投入品监管、畜产品质量安全监测等方面加大投入、强化监管，畜产品质量安全保障能力因而明显提高。

(6):296～298.

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NeutraMR,PringaultE,KraehenbuhlJP.Antigensamplingacrossepithelialbarriersandinductionof

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