第十四章固有免疫系统及其介导的应答固有免疫系统（innateimmunesystem）是生物体在长期种系进化过程中逐渐形成的天然免疫防御体系，主要由组织屏障、固有免疫细胞和固有免疫分子组成。固有免疫应答（innateimmuneresponse）是指机体固有免疫细胞和分子在识别病原体及其产物或体内凋亡、畸变细胞等“非已”抗原性异物后，迅速活化并有效吞噬、杀伤、清除病原体或体内“非已”物质，产生非特异性免疫防御、监视、自稳等保护作用的生理过程，又称非特异性免疫应答（nonspecificimmuneresponse）。第一节固有免疫系统概述、组织屏障及其主要作用（一）皮肤黏膜屏障皮肤黏膜及其附属成分组成的物理、化学和微生物屏障是机体阻挡和抗御外来病原体入侵的第一道防线。1.物理屏障由致密上皮细胞组成的皮肤和黏膜组织具有机械屏障作用，可有效阻挡病原体侵入体内。呼吸道黏膜上皮细胞纤毛定向摆动及黏膜表面分泌液的黏附或冲洗作用，均有助于清除黏膜表面的病原体。2.化学屏障皮肤和黏膜分泌物中含多种杀/抑菌物质，如皮脂腺分泌物中的不饱和脂肪酸、汗液中的乳酸、胃液中的胃酸、多种分泌物中的溶菌酶、抗菌肽和乳铁蛋白等，可形成抗御病原体感染的化学屏障。3.微生物屏障寄居在皮肤和黏膜表面的正常菌群可通过竞争结合上皮细胞、竞争吸收营养物质和分泌杀/抑菌物质等方式抗御病原体的感染。例如：唾液链球菌产生的H，O可杀伤白喉杆菌和脑膜炎球菌；大肠埃希菌产生的细菌素对某些厌氧菌和G*菌具有抑杀作用。临床长期大量应用广谱抗生素可抑制和杀伤消化道正常菌群，导致耐药性葡萄球菌或白色念珠菌大量生长，引发葡萄球菌性和白色念珠菌性肠炎。（二）体内屏障病原体突破皮肤黏膜屏障及局部固有免疫细胞和分子防御体系进入血液循环时，体内血脑屏障或血胎屏障可阻止病原体进人中枢神经系统或胎儿体内，从而使机体重要器官或胎儿得到保护。1.血脑屏障由软脑膜、脉络丛毛细血管壁和毛细血管壁外覆盖的星形胶质细胞所组成，它们能够阻挡血液中病原体和其他大分子物质进入脑组织及脑室。婴幼儿血脑屏障发育不完善，易发生中枢神经系统感染。2.血胎屏障由母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿绒毛膜滋养层细胞共同组成。此结构不妨碍母子间营养物质交换，但可防止母体内的病原体和有害物质进人胎儿体内。妊娠早期（3个月内）血胎屏障发育尚未完善，孕妇若感染风疹病毒、巨细胞病毒可导致胎儿畸形或流产。二、固有免疫细胞种类固有免疫细胞存在于血液和组织中，主要包括：①来源于骨髓共同髓样前体（commonmyeloidpro115
116第十四章固有免疫系统及其介导的应答genitor）的经典固有免疫细胞，如单核细胞、巨噬细胞、经典树突状细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞等；②来源于骨髓共同淋巴样前体（commonlymphoidprogenitor）的固有淋巴样细胞（innatelymphoidcell，ILCs），如ILC1ILC2、ILC3、NK细胞和固有淋巴细胞（innate-likelymphocytes，ILLs），如NKT细胞、T细胞、BI细胞。三、固有免疫细胞表达的模式识别受体及其识别结合的相关配体固有免疫细胞不表达特异性抗原识别受体，可通过模式识别受体识别结合病原体及其产物或体内调亡、畸变等细胞表面相关配体，介导产生非特异性抗感染、抗肿瘤、免疫调节及参与适应性免疫应睿的启动和效应全过程。1.模式识别受体（patternrecognitionreceptor,PRR）是指广泛存在于固有免疫细胞表面，胞内器室膜上、胞浆和血液中的一类能够直接识别外来病原体及其产物或宿主畸变和衰老调亡细胞某些共有特定模式分子结构的受体。根据模式识别受体(PRR)的分布，可将其分为胞膜型PRR、内体膜型PRR、胞浆型PRR和分泌型PRR。Toll样受体(Tolllikereceptor,TLR)表达于固有免疫细胞胞膜和内体膜上，分为胞膜型TLR和内体膜型TLR。2.病原体相关模式分子（pathogenassociatedmolecularpattern，PAMP）是指某些病原体或其产物所共有的高度保守，且对病原体生存和致病性不可或缺的特定分子结构。病原体相关模式分子是模式识别受体识别结合的配体分子，主要包括G菌脂多糖和鞭毛蛋白，G+菌脂磷壁酸和肽聚糖，病原体表面甘露糖、岩藻糖或酵母多糖，病毒双链RNA（dsRNA）和单链RNA（ssRNA），细菌和病毒丰甲基化 CpG DNA基序等。3.不同类型模式识别受体识别结合的病原相关模式分子（表14-1）表14-1模式识别受体及其识别结合的病原体相关模式分子病原体相关模式分子（PAMP）模式识别受体（PRR）胞膜型PRR细菌或真菌甘露糖/岩藻糖残基甘露糖受体（MR）清道夫受体（SR)G*菌脂磷壁酸、G菌脂多糖TLR2/TLR6异二聚体G*菌肽聚糖/脂磷壁酸、细菌或支原体脂蛋白/脂肽、酵母菌的酵母多糖TLR2/TLR1异二聚体同上TLR4同源二聚体G菌脂多糖TLR5同源二聚体G菌鞭毛蛋白内体膜型PRRTLR3同源二聚体病毒双链RNA(dsRNA)TLR7或TLR8同源二聚体病毒单链RNA（ssRNA）TLR9同源二聚体细菌或病毒非甲基化 GpGDNA胞浆型PRRNOD1G-菌细胞壁成分内消旋二氨基庚二酸NOD2细菌胞壁酰二肽RIG病毒双链RNA（dsRNA）分泌型PRR甘露糖结合凝集素（MBL）病原体表面的甘露糖/岩藻糖/N-乙酰葡萄糖胺残基细菌胞壁磷酰胆碱C反应蛋白(CRP)脂多糖结合蛋白（LBP）G-菌脂多糖（1）胞膜型PRR：主要包括甘露糖受体、清道夫受体和Toll样受体家族某些成员，其中甘露糖受体和清道夫受体为内吞型PRR，Toll样受体为信号转导型PRR
第十四章固有免疫系统及其介导的应答1171）甘露糖受体（mannosereceptor，MR）：主要表达于树突状细胞和巨噬细胞表面，可直接识别结合表达于细菌或真菌细胞壁糖蛋白/糖脂分子末端的甘露糖和岩藻糖残基，并通过受体介导的内吞作用将病原体等抗原性异物摄人胞内，进而将抗原加工产物提呈给T细胞启动/引发适应性免疫应答，后者还具有杀伤清除病原体的作用。2）清道夫受体（scavengerreceptor，SR）：主要表达于巨噬细胞表面，可直接识别结合G"菌脂多糖、G*菌脂磷壁酸或体内衰老/凋亡细胞表面磷脂酰丝氨酸等相关配体，并通过受体介导的内吞作用将病原菌或衰老/凋亡细胞摄入胞内有效杀伤清除，同时可将相关抗原加工产物提呈给T细胞引发适应性免疫应答。3）胞膜型Toll样受体：主要表达于经典固有免疫细胞表面，包括TLR1：TLR2、TLR2：TLR6异二聚体和TLR2、TLR4、TLR5同源二聚体。上述胞膜型TLR为信号转导型PRR，可直接识别结合G*菌肽聚糖/脂磷壁酸、G菌脂多糖、分枝杆菌或支原体的脂蛋白/脂肽、真菌酵母多糖，并通过激活干扰素调控因子（interferonregulatoryfactor，IRF）和NF-kB信号通路，诱导产生I型干扰素（interferonα/β，IFN-αβ)和IL-1等促炎细胞因子。（2）内体膜型PRR：包括广泛分布于经典固有免疫细胞、内皮细胞和上皮细胞胞质内体膜上的TLR3、TLR7、TLR8和TLR9同源二聚体。内体膜型TLR为信号转导型PRR，可直接识别结合病毒双链RNA（dsRNA）、病毒单链RNA（ssRNA）或病毒/细菌非甲基化CpGDNA基序（表14-1），并通过激活IRF和NF-kB信号通路，诱导产生IFN-α/β和IL-I等促炎细胞因子。（3）胞浆型PRR：一类广泛分布于固有免疫细胞和正常组织细胞胞质内的信号转导型PRR，主要包括NOD样受体和RIG样受体。1）NOD样受体（NODlikereceptors，NLR）：NLR家族成员NOD1和NOD2主要分布于黏膜上皮细胞、巨噬细胞、树突状细胞和中性粒细胞胞质中，可分别识别结合G菌细胞壁成分内消旋二氨基庚二酸和细菌胞壁酰二肽，并通过激活NF-kB信号通路诱导产生IL-1等促炎细胞因子。2）RIG样受体（RIGlikereceptor，RLR）：广泛分布于固有免疫细胞和正常组织细胞胞质内，可直接识别结合病毒双链RNA，并通过激活IRF和NF-kB信号通路，诱导产生IFN-α/β和IL-1等促炎细胞因子。（4）分泌型PRR：是机体被病原体感染或组织细胞损伤时血浆浓度急剧升高的一类急性期蛋白，主要包括脂多糖结合蛋白（LPSbindingprotein，LBP）、C反应蛋白（C-reactiveprotein，CRP）和甘露糖结合凝集素（mannose-bindinglectin，MBL）。上述分泌型PRR识别结合的配体分子如表14-1。四、固有免疫分子及其主要作用（一）补体系统补体系统是参与固有免疫应答的重要免疫效应分子。补体系统激活后可产生多种功能性裂解片段：其中C3b、C4b具有调理和免疫黏附作用，可促进吞噬细胞对病原体和抗原-抗体复合物的清除；过敏毒素C3a/C5a能与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面相应受体（C3aR/C5aR）结合，使上述靶细胞脱颗粒释放组胺和产生白三烯等生物活性介质引发过敏性炎症反应；C5a可将中性粒细胞趋化到感染部位，并使之活化，有效发挥抗感染免疫作用；补体C5b6789形成的攻膜复合物（membraneattackcomplex，MAC)可使病原体或肿瘤等靶细胞溶解破坏。（二）细胞因子细胞因子是参与固有和适应性免疫应答的重要效应和调节分子，例如：IFN-α/β可诱导组织细胞产生抗病毒蛋白，抑制病毒复制或扩散；IFN-、IL-12和GM-CSF可激活巨噬细胞和NK细胞，有效杀伤肿瘤和病毒感染的靶细胞;IL-1、IL-6和TNF-α/β等促炎细胞因子和IL-10、TGF-β等抗炎细胞因子可调节炎症反应；CXCL8（IL-8）、CCL2（MCP-1）、CCL3（MIP-1α）等趋化因子可募集/活化吞噬细胞，增强机体抗感染免疫应答能力；IFN-或IL-4可分别诱导初始T细胞向Th1或Th2细胞分化，参与适应
118第十四章质有免疫系统及其介导的应答性细胞和体液免疫应答；IL-17可刺激黏膜上皮细胞或角质形成细胞分泌防御素等抗菌物质，增强黏膜或皮肤抗感染免疫作用。（三）其他抗菌物质1.抗菌肽（antibacterialpeptide）是可被诱导产生的一类能够杀伤多种细菌、某些真菌、病毒和原虫的小分子碱性多肽。α-防御素（α-defensin）是存在于人和哺乳动物体内的一种阳离子抗菌肽，主要由中性粒细胞和小肠帕内特细胞产生。α-防御素能与病原体表面脂多糖/脂磷壁酸或病毒囊膜脂质结合，形成跨膜离子通道而使病原体裂解破坏：也能诱透导病原体产生自溶使病原体溶解破坏：或通过干扰病毒DNA和蛋白质合成抑制病毒复制2.溶菌酶（lysozyme）是体液、外分泌液和吞噬细胞溶酶体中的一种不耐热碱性蛋白质，能使G*菌细胞壁肽聚糖破坏导致细菌裂解死广3.乙型溶素（β-lysin）是血浆中一种对热较稳定的碱性多肽，可作用于G*菌细胞膜产生非酶性破坏效应，而对G菌无效。第二节固有免疫细胞及其主要作用一、经典固有免疫细胞经典固有免疫细胞主要包括单核细胞、巨噬细胞、经典树突状细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞。1.单核细胞（monocyte）由骨髓中粒细胞/巨噬细胞前体（granulocyte/macrophageprogenitor）分化而成，约占外周血白细胞总数的3%~8%。单核细胞通常在血液中停留12~24小时后，在单核细胞趋化蛋白-1（monocytechemoattractantprotein1，MCP-1）等趋化因子作用下迁移至全身组织器官，分化发育为巨噬细胞。在局部微环境中由病原体或不同类型细胞因子刺激诱导，单核细胞可分化发育为功能特性各不相同的两个巨噬细胞亚群（图14-1）：其中1型巨噬细胞（type-1macrophage，M1）是在局部微环境中病原体及其产物与单核细胞表面TLR结合介导产生的信号或IFN-、GM-CSF等细胞因子刺激诱导下分化而成，又称经典活化的巨噬细胞（classicalactivatedmacrophage）。该型巨噬细胞富含溶酶体颗粒，可通过产生反应性氧中间物（ROI）、一氧化氮（NO）和释放溶酶体酶杀伤清除病原旁路活化的巨噬细胞经典活化的巨噬细胞TLR介导的信号(M1)(M2)IFN-Y单核细胞IL-4、IL-13ROI、NOMCP-1、MIP-1α、IL-8、TGF-βTCF-β、IL-10PDGF、FGF溶酶体酶IL-1β、IL-6、TNF-α1杀伤清除病原体引发炎症反应抑制炎症反应损伤修复/纤维化图14-11型巨噬细胞和2型巨噬细胞的形成及其主要作用①TLR介导的信号或IFN-可诱导单核细胞向M1分化，而抑制单核细胞向M2分化；2②IL-4、IL-13可诱导单核细胞向M2分化，而抑制单核细胞向M1分化：③M1具有强大吞噬杀菌能力，可通过释放趋化和促炎细胞因子引发炎症反应；作为专职APC和效应细胞参与适应性免疫应答的全过程；④M2细胞通过合成分泌IL-10、TGF-βB、PDGF、FGF等细胞因子，产生抑炎作用或参与损伤组织的修复和纤维化
第十四章固有免疫系统及其介导的应答119体；通过合成分泌CCL2（MCP-1）、CCL3（MIP-1α）、CXCL8（IL-8）等趋化因子和IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎细胞因子介导产生炎症反应。2型巨噬细胞（type-2macrophage,M2）是在局部微环境中IL-4、IL-13等Th2型细胞因子刺激诱导下分化而成，又称旁路活化的巨噬细胞（alternativeactivatedmacro-phage）。该型巨噬细胞可通过合成分泌IL-10、TGF-β、血小板衍生生长因子（platelet-derivedgrowthfactor，PDCF）和纤维母细胞生长因子（fibroblastgrowthfactor，FCF），介导产生抑炎作用和参与损伤组织的修复和纤维化。书中未冠名型别的巨噬细胞即指1型巨噬细胞。2.巨噬细胞（macrophage，msp）由定居和游走两类细胞组成：定居在不同组织中的巨噬细胞有不同的命名，如肝脏中的库普弗细胞、中枢神经系统中的小胶质细胞、骨组织中的破骨细胞等；游走巨噬细胞广泛分布于结缔组织中，具有很强的变形运动及识别吞噬和杀伤清除病原体等抗原性异物的能力；作为专职抗原提呈细胞，还具有摄取、加工提呈抗原引发适应性免疫应答的能力。（1）巨噬细胞表面受体/分子：巨噬细胞表达多种模式识别受体、调理性受体、趋化/活化相关的细胞因子受体、抗原加工提呈和诱导产生共刺激信号的相关分子及特征性表面标志CD14分子。1）模式识别受体：主要包括甘露糖受体、清道夫受体和Toll样受体，其中甘露糖受体和清道夫受体可通过对细菌或真菌表面甘露糖/岩藻糖残基和对细菌脂多糖/脂磷壁酸或凋亡细胞表面磷脂酰丝氨酸的识别结合，介导巨噬细胞有效吞噬、杀伤、清除病原菌或体内凋亡组织细胞；TLR1：TLR2、TLR2：TLR6异二聚体和TLR4-MD2同源二聚体可通过对G*菌肽聚糖/脂磷壁酸、细菌或支原体的脂蛋白/脂肽、真菌酵母多糖和细菌脂多糖的识别结合，使巨噬细胞活化产生I型干扰素（IFN-α/β）和IL-1等促炎细胞因子。2）调理性受体：主要包括IgGFc受体（FcyR）和补体C3b/C4b受体（C3bR/C4bR），巨噬细胞可通过病原体-抗体-FcR或病原体-C3b/C4b-C3bR/C4bR结合方式，介导产生促进吞噬和活化效应的特异性或非特异性调理作用。3）趋化和活化相关的细胞因子受体：巨噬细胞表达多种与其趋化和活化相关的细胞因子受体，如巨噬细胞炎症蛋白-1α受体（MIP-1αR/CCR1、5）、巨噬细胞炎症蛋白-1β受体（MIP-1βR/CCR5）和IFN-、GM-CSF等细胞因子受体。在上述趋化/活化性细胞因子作用下，游走巨噬细胞被趋化募集到感染炎症部位并使其活化，有效杀伤病原体和产生一系列细胞因子发挥抗感染和免疫调节作用。4）抗原加工提呈和诱导产生共刺激信号的分子：巨噬细胞作为专职APC，可通过表达MHCⅡ/I类分子参与外源/内源性抗原的加工和提呈；可通过表达CD80/CD86（B7-1/B7-2）和CD40等共刺激分子诱导T细胞产生共刺激信号。（2）巨噬细胞的主要生物学功能：巨噬细胞具有吞噬杀菌、参与炎症反应、加工提呈抗原和免疫调节等多种功能。（动画14-1“巨噬细胞的功能”）1）吞噬杀伤病原体：巨噬细胞通过表面模式识别受体和调理性受体可有效识别结合病原体等抗原性异物，并通过受体介导的内吞作用将病原体等抗原性异物摄入胞内。巨噬细胞还可通过一种非受体介导的巨胞饮作用将病原体等抗原性异物摄人胞内。巨胞饮（macropinocytosis）是指巨噬细胞和树突状细胞在某些因素刺激下，从胞膜皱褶部位向外伸展将大量细胞外液包裹形成较大巨胞饮体的过程。上述抗原提呈细胞通过巨胞饮作用，可将其周围细胞外液中营养物质、病原体、可溶性抗原和液相大分子物质摄入胞内。巨噬细胞可通过以下两种途径杀伤破坏摄取的病原体：①氧依赖性杀菌系统包括反应性氧中间物（reactiveoxygenintermediate，ROI）和反应性氮中间物（reactivenitrogenintermediate，RNI）杀菌系统：前者是指在吞噬作用激发下，使细胞膜上还原型辅酶I/Ⅱ及分子氧活化，生成超氧阴离子、游离羟基、过氧化氢和单态氧发挥杀菌作用的系统；后者是指巨噬细胞活化后产生的诱导型一氧化氮合酶，在还原型辅酶Ⅱ或四氢生物蝶呤存在条件下，催化L-精氨酸与氧分子反应生成一氧化氮（NO）发挥杀菌和细胞毒作用的系统。②氧非依赖杀菌系统包括胞内乳酸累积对病原体的抑杀作用、溶酶体内溶菌酶破坏细菌肽聚糖产生的杀菌作用、α-防御素等抗菌肽对病原体的裂解破坏作用