外周免疫器官(peripheral immune organ)又称为次级免疫器官(secondary immune organ),是成熟T细胞、B细胞等免疫细胞定居、接受抗原刺激、发生免疫应答的场所,包括脾脏、淋巴结和黏膜相关淋巴组织。
淋巴结(lymph node)形态似豆形,大小为1~25mm,是结构最完备的外周免疫器官。人体共有500~600个淋巴结,广泛分布于全身非黏膜部位的淋巴通道上,主要位于易受病原体感染或其他抗原性异物侵入的部位。
淋巴结表面由结缔组织被膜包被,其被膜深入实质,形成小梁(trabecula),并与网状纤维一起构成淋巴结的支架结构。淋巴结的实质分为皮质和髓质两部分。
1.皮质 分为浅皮质区和深皮质区。
(1)浅皮质区 靠近被膜下是B细胞定居场所,故又称非胸腺依赖区(thymus-independent area)。该区由大量B细胞聚集成淋巴滤泡,初级淋巴滤泡内含有未受抗原刺激的初始B细胞,无生发中心;B细胞受到抗原刺激后活化,分化成B淋巴母细胞并大量增殖,出现生发中心,称为次级淋巴滤泡。B淋巴母细胞向内转移至髓质的髓索内,分化成浆细胞分泌抗体。
(2)深皮质区(又称副皮质区)位于浅皮质区与髓质之间,是T细胞定居的场所,故又称胸腺依赖区(thymus-dependent area)。该区由内皮细胞呈非连续状排列的高内皮微静脉(high endothelial venule,HEV)组成,是沟通血液循环和淋巴循环的重要通道,血液中的淋巴细胞由此进入淋巴结实质。
2.髓质 由髓索和髓窦组成。髓索由致密聚集的淋巴细胞组成,主要为B细胞和浆细胞,也含部分T细胞和巨噬细胞;髓窦内富含巨噬细胞,有较强捕捉、清除病原体及其他抗原的作用。
1.T细胞和B细胞定居的场所 淋巴结是成熟T细胞和B细胞定居的场所。其中,T细胞约占淋巴结内淋巴细胞总数的75%,B细胞约占25%。
2.免疫应答发生的场所 淋巴结是对组织来源的抗原产生应答的主要场所。周围组织中的抗原提呈细胞携带摄取的抗原进入淋巴结,或在淋巴结中的抗原提呈细胞捕获随淋巴液引流而来的抗原,并将抗原加工、处理成抗原肽-MHC分子复合物,提呈给T细胞,并使其活化、增殖、分化成效应T细胞,活化T细胞辅助B细胞活化、增殖、分化成效应B细胞或浆细胞,产生细胞免疫应答和体液免疫应答。
3.参与淋巴细胞再循环 淋巴细胞在血液、淋巴液、外周免疫器官和组织间周而复始的循环过程称淋巴细胞再循环。深皮质区的HEV在淋巴细胞再循环过程中起重要作用,血液循环中的淋巴细胞穿过HEV进入淋巴结实质,然后经输出淋巴管至淋巴导管(胸导管和右淋巴导管),汇入静脉回到血液循环。
4.过滤作用 淋巴结是淋巴液的有效过滤器。侵入机体的病原体、毒素和其他有害物质等,通常随淋巴液进入局部淋巴结,被巨噬细胞吞噬和其他机制清除,从而发挥过滤淋巴液的作用。
脾脏(spleen)曾是胚胎早期的造血器官,自骨髓造血建立后,脾演变成外周免疫器官。脾在结构上不与淋巴管道相连,也无淋巴窦结构,但含大量血窦,是对血源性抗原产生免疫应答的主要场所。
脾脏的外层为结缔组织被膜,被膜伸入脾实质形成若干小梁,与纤维网状结构一起构成了白髓和红髓。
1.白髓 为密集的淋巴组织,由围绕中央动脉分布的动脉周围淋巴鞘(periarterial lymphoid sheath,PALS)、脾小结(splenic nodule)和边缘区组成,相当于淋巴结皮质。①淋巴鞘为T细胞依赖区,也含有少量的树突状细胞和巨噬细胞。②淋巴鞘旁侧的脾小结为B细胞依赖区,也含有少量的滤泡树突状细胞和巨噬细胞。未受到抗原刺激前为初级淋巴滤泡,受到抗原刺激后中央部位出现生发中心,称为次级淋巴滤泡。③白髓与红髓交界处的狭窄区域为边缘区,内含T细胞、B细胞和较丰富的巨噬细胞,中央动脉在此处形成膨大的边缘窦(marginal sinus)。边缘窦内皮细胞之间存在间隙,是免疫细胞由血液进入脾脏的重要通道。
2.红髓 白髓和边缘区外侧的区域为红髓,由脾索和脾血窦组成。脾索主要含有B细胞、浆细胞、巨噬细胞和树突状细胞。脾索之间为脾血窦,其内充满血液。
1.T细胞和B细胞定居的场所 脾脏是重要的外周免疫器官,是成熟淋巴细胞定居的场所。其中,B细胞约占脾脏中淋巴细胞总数的60%,T细胞约占40%。
2.免疫应答发生的场所 脾脏也是淋巴细胞接受抗原刺激,发生免疫应答的重要部位。脾与淋巴结的主要区别:脾对血源性抗原刺激产生免疫应答,而淋巴结主要对淋巴液中抗原刺激产生免疫应答;脾是产生抗体的主要器官。
3.合成生物活性物质 脾脏可合成和分泌多种重要生物活性物质,如补体、干扰素、细胞因子等。
4.过滤作用 体内约90%的循环血液经过脾脏,脾脏内含有吞噬作用较强的巨噬细胞和树突状细胞,可清除血液中的病原体、异物等抗原、免疫复合物和衰老死亡的自身血细胞等,从而使血液得到过滤净化。
黏膜相关淋巴组织(mucosa associated lymphoid tissue,MALT)也称为黏膜免疫系统(mucosal immune system,MIS)。MALT主要参与黏膜局部免疫应答和产生分泌型IgA(secretoryIgA,SIgA)。MALT在呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜构成了一道免疫屏障,是黏膜局部免疫应答的主要场所。(黏膜免疫功能详见第九章)
MALT主要包括肠相关淋巴组织、鼻相关淋巴组织、支气管相关淋巴组织和泌尿道生殖道相关淋巴组织等。
1.肠相关淋巴组织(gut-associated lymphoid tissue,GALT) 包括派尔集合淋巴结、阑尾、孤立淋巴滤泡、上皮内淋巴细胞及固有层中弥散分布的淋巴细胞等,其主要作用是抵御肠道病原体的感染。
(1)派尔集合淋巴结(peyer patches,PP)属于小肠黏膜淋巴滤泡组织,是发生肠黏膜免疫应答的重要部位。PP处肠黏膜向肠管呈圆顶状隆起,由滤泡相关上皮将其与肠腔隔离。滤泡相关上皮主要由肠上皮细胞构成,其中含有少数散在的微皱褶细胞(microfold cell,M细胞)。M细胞为一种特化的抗原转运细胞,无微绒毛,不分泌消化酶和黏液,且M细胞基膜向细胞内凹陷呈口袋状,有利于摄取肠腔内抗原,并以囊泡形式转运给口袋内的MΦ、DC和T、B细胞,启动免疫应答(图2-2)。
图2-2 肠黏膜M细胞功能示意图
(2)上皮内淋巴细胞(intraepithelial lymphocyte,IEL)位于肠黏膜上皮细胞之间,主要为T细胞,其中约40%为αβT细胞,60%为γδT细胞。αβT细胞可能是派尔集合淋巴结中的T细胞受到抗原刺激增殖后迁移而来;γδT细胞直接由骨髓迁移至肠上皮,在肠上皮微环境中发育成熟。γδT细胞具有较强的细胞毒作用,并能分泌多种细胞因子。IEL在黏膜免疫中具有重要作用。
2.鼻相关淋巴样组织(nasal-associated lymphoid tissue,NALT) 包括咽扁桃体、腭扁桃体、舌扁桃体及鼻后部其他淋巴组织,它们共同组成韦氏环(Waldeyer's ring)。其结构特点是:表面覆盖上皮细胞,无结缔组织被膜,无输出淋巴管。被吸入的异物性抗原陷入淋巴上皮隐窝中,然后被送入淋巴小结,诱发免疫应答。NALT主要作用是防御经空气传播的病原体感染。
3.支气管相关淋巴组织(bronchus-associated lymphoid tissue,BALT) 主要分布于支气管上皮下,其结构与派尔集合淋巴结相似,滤泡中淋巴细胞受抗原刺激增殖,生成生发中心,产生免疫应答。
肝脏是特殊的免疫耐受器官,尤其与口服免疫耐受密切相关。肝脏不仅接收来自肝动脉血液获取自身代谢所需的营养成分,而且还可通过门静脉接收来自肠道的物质。经消化道吸收的食物成分,对机体一般是必须且无害的,但它也属于外源性抗原成分,却通常不引起免疫应答。这与肝脏特殊、复杂的微环境诱导免疫耐受有关。肝脏内含有库普弗细胞(Kupffer cell)、肝血窦内皮细胞(sinusoidal endothelial cell)、肝星形细胞(stellate cell)等,这些细胞均具有抗原提呈作用。但它们在提呈抗原给肝脏内的T细胞时,通常伴随表达免疫抑制性表面分子或者分泌免疫抑制性细胞因子,从而诱导肝脏免疫耐受。另外,一些嗜肝性病原体(如乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、疟原虫等),能够利用肝脏这种特殊微环境,逃避机体免疫系统的杀伤作用,故易导致长期慢性感染。临床上,相同配型条件下,肝脏移植排斥反应的发生概率明显低于肾脏移植排斥反应,也与肝脏免疫耐受的微环境有关。
肝脏还是人体内NK和NKT细胞最大的储存场所,在肝脏免疫应答过程中具有重要作用。