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中枢免疫器官（central immune organ）又称为初级免疫器官（primary immune organ），是免疫细胞发生、分化和发育成熟的场所，包括人和其他哺乳动物的骨髓、胸腺和禽类动物的法氏囊。
骨髓（bone marrow）是各类血细胞（包括免疫细胞）的发源地，也是人类和其他哺乳动物B细胞分化、发育及成熟的场所。
骨髓位于骨髓腔中，主要由红骨髓和黄骨髓组成。红骨髓具有活跃的造血功能，由造血组织和血窦构成，造血组织主要包括造血细胞和基质细胞。
造血诱导微环境（hematopoietic inductive microenvironment，HIM）由骨髓基质细胞（如网状细胞、成纤维细胞、血窦内皮细胞、巨噬细胞等）及其分泌的多种造血生长因子（如IL-3、IL-4、IL-6、IL-7、SCF、GM-CSF等）、细胞外基质、骨髓微血管系统及末梢神经所组成，为造血干细胞和各类祖细胞发生、分化、发育提供必备条件。
1.造血 骨髓中的造血干细胞（hematopoietic stem cell，HSC）具有高度自我更新和多能分化潜能，属于造血组织中的原始造血细胞，各类血细胞和免疫细胞均由其分化而来，故又称多能造血干细胞（pluripotential hematopoietic stem cell，PHSC）。PHSC在HIM中分化为髓样干细胞（myeloid stem cell）和淋巴样干细胞（lymp hoidstem cell）。髓样干细胞最终分化成熟为粒细胞、单核细胞、红细胞和血小板等；淋巴样干细胞大部分在骨髓发育成B祖细胞和T祖细胞。B祖细胞在骨髓继续分化为成熟B细胞；T祖细胞经血流进入胸腺分化为成熟T细胞。另一部分淋巴样干细胞在骨髓发育成NK细胞。树突状细胞分别来自髓样干细胞和淋巴样干细胞（图2-1）。
2．B细胞和NK细胞分化成熟的场所 由淋巴样干细胞分化而来的B祖细胞，在骨髓继续分化为成熟B细胞。人和哺乳动物的B细胞在骨髓中，经历了B祖细胞（pro-B cell）、前B细胞（pre-B cell）、未成熟B细胞（immature B cell）和成熟B细胞（mature B cell）四个发育阶段。成熟B细胞随血液循环迁移并定居于外周免疫器官。淋巴样干细胞在骨髓分化发育成NK细胞。
图2-1 骨髓造血干细胞的分化
3．再次体液免疫应答发生的场所 骨髓兼有中枢免疫器官和外周免疫器官的双重功能，是发生再次体液免疫应答的主要部位。B细胞在外周免疫器官受抗原刺激后活化、分化成记忆B细胞，经血液循环和淋巴循环返回骨髓，相同抗原再次刺激骨髓中的记忆B细胞，可持久地产生大量抗体（主要是IgG，其次是IgA），并释放至血液循环，是血液抗体的主要来源。在脾和淋巴结等外周免疫器官中也发生再次免疫应答，其产生抗体速度快，但持续时间短。
胸腺（thymus）位于胸腔纵隔上部、胸骨后方，由胚胎第Ⅲ、Ⅳ对咽囊的内胚层在第20周发育成熟，是T细胞分化、发育、成熟的场所。人胸腺的大小和结构随年龄不同而有明显差异。出生时重量10～15g，出生后两年内迅速增大，至青春期达30～40g。青春期以后胸腺开始缓慢退化，老年期胸腺明显缩小，胸腺组织大部分被脂肪组织所取代、胸腺微环境改变、功能衰退导致免疫功能下降，故容易发生感染和罹患癌症等疾病。
胸腺中的细胞主要包括胸腺细胞和胸腺基质细胞（thymus stromal cell，TSC）。胸腺细胞为处于不同分化阶段的T细胞；TSC包括胸腺上皮细胞（thymus epithelial cell，TEC）、巨噬细胞、树突状细胞和成纤维细胞等。
1．胸腺的结构 分左右两叶，表面有结缔组织形成的包膜，伸入胸腺形成许多小梁，将其分为若干小叶。胸腺结构分为皮质（cortex）和髓质（medulla）。
（1）皮质 皮质内85%～90%的细胞为胸腺细胞（主要为未成熟T细胞）和少量的胸腺基质细胞，分为浅皮质区和深皮质区。浅皮质区内的胸腺上皮细胞包绕胸腺细胞称为胸腺抚育细胞（thymic nursing cell），可产生促进胸腺细胞分化发育的细胞因子；深皮质区主要是体积较小的皮质胸腺细胞。
（2）髓质 含有大量的胸腺髓质上皮细胞和疏散分布的较成熟胸腺细胞、巨噬细胞和树突状细胞。髓质内常见由聚集的上皮细胞呈同心圆状包绕排列而成的胸腺小体（thymic corpuscle），又称哈索尔小体（Hassall corpuscle），为胸腺结构的重要特征。胸腺小体在胸腺炎症或胸腺肿瘤时消失。
2．胸腺微环境（thymic microenvironment） 主要由胸腺基质细胞、细胞外基质和局部活性因子组成，是决定T细胞的分化、增殖与选择性发育的重要条件。
（1）胸腺上皮细胞 是构成胸腺微环境的重要组分，主要通过两种方式影响T细胞的分化与发育：①胸腺上皮细胞分泌细胞因子（SCF、IL-1、IL-2、IL-6、IL-7、TNF-α、GM-CSF和趋化因子等）作用于胸腺细胞，调节其发育和细胞间相互作用，分泌胸腺肽类分子（胸腺素、胸腺肽、胸腺生成素等）促进胸腺细胞增殖、分化和发育。②胸腺上皮细胞与胸腺细胞通过表面分子相互接触作用，诱导和促进胸腺细胞分化、发育成熟。
（2）细胞外基质 包括多种胶原、网状纤维蛋白、葡萄糖胺聚糖等，可促进胸腺上皮细胞与胸腺细胞接触，并帮助胸腺细胞由皮质向髓质转移与成熟。
1．T细胞分化、成熟的场所 胸腺是T细胞发育成熟的主要器官。从骨髓迁移来的T祖细胞，循被膜下、皮质、髓质的顺序移行，在胸腺微环境作用下，经过多样性T细胞抗原受体（TCR）形成、阴性选择和阳性选择三个过程，有90%以上的胸腺细胞发生凋亡，只有对自身抗原反应阴性（即形成自身免疫耐受）的胸腺细胞发育为成熟T细胞（mature T cell）。由于在胸腺发育的成熟T细胞，从未接受过抗原刺激，故又称初始T细胞（naive T cell）。初始T细胞经血液循环，定居于外周免疫器官。近期发现，体内还存在胸腺外发育的T细胞，如肝脏中的非胸腺T细胞。
2．免疫调节 胸腺上皮细胞产生的多种细胞因子和胸腺肽类分子，不仅可促进胸腺细胞分化、发育为成熟T细胞，而且对外周免疫器官的免疫细胞也具有调节作用。
3．自身免疫耐受的建立与维持 T细胞在胸腺发育过程中，自身反应性T细胞的TCR与胸腺基质细胞（包括胸腺上皮细胞、树突状细胞和巨噬细胞）表达的自身抗原肽-MHC复合物高亲和力结合，引发细胞凋亡或诱导调节性T细胞，形成对自身抗原的中枢耐受。若胸腺基质细胞缺陷，不能清除自身反应性T细胞克隆，则易患自身免疫病。
法氏囊（bursa of Fabricius）或称腔上囊，位于禽类动物尾椎部泄殖腔前上方，为囊状淋巴组织，囊壁充满淋巴细胞，性成熟时囊即退化。法氏囊是禽类特有的中枢免疫器官，骨髓中的多能造血干细胞需经法氏囊，才能发育为成熟B细胞。