免疫系统是机体在长期进化中逐步形成的一套复杂的防御系统,影响感染的发生与否及其演变与转归。免疫功能由机体的免疫力与病原微生物的致病力相互消长而定。抗感染是人体免疫的三大功能之一。人体免疫系统由中枢免疫器官(骨髓、胸腺)、外周免疫器官(淋巴结、脾)和黏膜免疫系统组成,分非特异性免疫和特异性免疫。人体与生俱有的抵御微生物或外来异物侵袭的能力,称非特异性免疫,亦称固有免疫、天然免疫、先天免疫。非特异性免疫对不同微生物的识别和反应方式基本相同,且没有免疫记忆的特点。
特异性免疫是指免疫系统在接受了环境中微生物或其他外来物质的刺激后,其本身状态发生了变化,获得了针对该种微生物或抗原的免疫力,又称获得性免疫、适应性免疫。特异性免疫的主要特点之一是其对外来抗原的特异性识别,包括细胞免疫和体液免疫,分别由T淋巴细胞、B淋巴细胞介导。淋巴细胞通过抗原识别受体与相应配体结合后即被活化并开始增殖,抗原特异性T和B淋巴细胞在两三天内实现万倍左右的扩增,并分化为效应细胞与少数记忆细胞。
非特异性免疫是特异性免疫的基础,是进行人工免疫的基本条件。在抗感染免疫中,首先是非特异性免疫发挥作用,随着特异性免疫的形成,两者互相配合,扩大免疫作用。
女性生殖道局部免疫系统属于黏膜免疫系统,其特点是生殖道黏膜表面含有大量分泌型IgA(sIgA),发挥局部免疫防御作用。此外,还有少量T淋巴细胞和B淋巴细胞、巨噬细胞等免疫细胞,维持生理水平的免疫活动,与月经周期相关,保护女性生殖道免遭病原微生物等抗原的侵袭。
有研究表明,与阴道黏膜上皮一样,阴道黏膜内的淋巴细胞浓度也受血中性激素水平的影响,在生育年龄妇女呈周期性改变。上皮间的淋巴细胞和浆细胞浓度在黄体期最高。健康妇女的阴道内一般无淋巴细胞。但在月经期阴道内可出现巨噬细胞、粒细胞和淋巴细胞。Wira等对卵巢切除术后的兔子给予生理量性激素,观察其阴道内抗原存在的情况,发现当血中雌二醇水平降低时抗原的存在增多。且在各种性激素中,只有雌二醇降低阴道内抗原的存在,黄体酮的作用则相反。
有研究表明,精液可以诱发子宫颈处T淋巴细胞、巨噬细胞和多形核粒细胞的浓度升高,这些细胞在性交后迁移到阴道。精液还含有CD 4+ 和CD 8+ 淋巴细胞等,这些细胞可激活阴道的细胞介导的免疫系统,提高局部细胞因子和阴道淋巴细胞浓度。精液对阴道细胞免疫的这种作用的意义仍有待进一步研究。
阴道黏膜对微生物的免疫反应,也分为非特异性免疫和特异性免疫。
阴道非特异性免疫主要包括屏障结构及各种细胞因子。
是机体抵御病原微生物感染的第一道防线。
外阴及阴道有其独特的解剖结构,如两侧大阴唇自然合拢(遮掩阴道口、尿道口)、阴道口闭合、阴道前后壁紧贴,均有利于防御外来病原体。而女性阴道壁由完整的复层鳞状上皮细胞构成,健康完整的阴道黏膜是阻挡病原微生物入侵机体的第一道防线,可有效防止细菌、真菌等微生物侵入体内。一旦阴道黏膜受损,阴道内的微生物便可黏附于宿主细胞。阴道上皮细胞能随体内雌激素水平的上升而不断增殖、加厚,也随内分泌周期的变化而周期性脱落,有利于病原体的消除。
多数病原菌生长的最佳酸碱度是pH 7.2~7.6。阴道的弱酸环境不利于病原微生物的定居繁殖。
新生女婴阴道内没有细菌及其他微生物,出生后1个月内由于母体的雌激素影响尚未完全消失,阴道内就出现正常微生物菌群。此后,婴幼儿体内雌激素水平迅速下降,这些菌群保持在极低水平。青春期后,雌激素和孕激素特别是前者使阴道上皮处于生长旺盛状态,阴道上皮细胞的糖原迅速形成,阴道内微生物逐渐繁殖增多。健康女性的阴道菌群由多种厌氧菌和需氧菌构成。厌氧菌与需氧菌的比例为5∶1,二者处于动态平衡状态。在正常阴道菌群中,乳杆菌占优势,对维持阴道正常菌群起着关键作用。阴道鳞状上皮细胞内的糖原经乳杆菌的作用,分解成乳酸,使阴道局部形成弱酸性环境(pH≤4.5,多在3.8~4.4),可以抑制其他寄生菌过度生长。此外,乳杆菌通过替代、竞争排斥机制阻止致病微生物黏附于阴道上皮细胞。同时,乳杆菌分泌过氧化氢、细菌素、类细菌素和生物表面活性剂等抑制致病微生物生长,从而维持阴道微生态环境的平衡。
当外界微生物入侵时,生殖道上皮细胞会分泌具有杀伤作用的细胞因子和抗微生物肽,如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素 -1(IL-1)、白细胞介素 -6(IL-6)、白细胞介素 -8(IL-8)、人类防御素、溶菌酶、钙防卫蛋白、富组蛋白等,同时促进局部特异性细胞免疫的建立。
反复阴道冲洗、性交等行为可造成阴道黏膜轻微破损,酸碱度改变,细胞因子被稀释等,从而破坏阴道的屏障作用。
淋巴和单核吞噬细胞系统是机体第二道防线。
微生物进入机体组织以后,多数沿组织细胞间隙的淋巴液经淋巴管到达淋巴结,但淋巴结内的巨噬细胞会消灭它们,阻止它们在机体内扩散,这就是淋巴屏障作用。如果微生物数量大、毒力强,就有可能冲破淋巴屏障,进入血液循环,扩散到组织器官中去。这时,它们会受到单核吞噬细胞系统这一屏障的阻挡。这是一类大的吞噬细胞,是指血液中的单核细胞和组织中的巨噬细胞。机体内还有一类较小的吞噬细胞,其中主要的是中性粒细胞和嗜酸性粒细胞。它们分布于全身,对入侵的微生物和大分子物质有吞噬、消化和消除的作用。
与阴道黏膜上皮一样,阴道黏膜内的淋巴细胞浓度也受血中性激素水平影响,在生育年龄妇女呈周期性改变,上皮间的淋巴细胞和浆细胞浓度在黄体期最高。健康妇女的阴道内一般无淋巴细胞,但在月经期阴道内可出现巨噬细胞、粒细胞和淋巴细胞。因此,对女性生殖道免疫学的研究必须考虑到月经周期的阶段。但阴道感染如已发生,如常见的念珠菌、滴虫、衣原体等的感染,无论在月经周期的任何阶段都可引起阴道内的巨噬细胞、淋巴细胞和粒细胞的集结。一般情况下,当病原体突破黏膜屏障后,吞噬细胞从毛细血管中逸出,聚集到病原体部位,发挥其吞噬作用。病原体可被吞噬消灭,只有毒力强、数量多的病原体才能进入血液或其他器官,再由血液和其他器官的吞噬细胞继续进行吞噬杀灭作用。
正常体液中含有多种抗菌物质,如补体、溶菌酶、干扰素等,这些非特异性抗菌物质单独作用不大,常配合免疫细胞、抗体或其他防御因子发挥作用。
非特异性免疫的免疫应答包括对病原微生物的抵抗、对损伤细胞的清除、对感染组织的识别,由病原体相关分子模式(pathogen associated molecular pattern,PAMP)与模式识别受体(pattern recognition receptor,PRP)相作用所诱导。研究表明,阴道中的黏液蛋白可以通过多聚糖直接作用于各种微生物,包括念珠菌。
PRR可与念珠菌结合,对其进行识别,进而启动相关免疫应答。目前已知的识别念珠菌的模式识别受体有Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)、C型凝集素受体(C-type lectin receptor,CLR)和甘露糖结合凝集素(mannose-binding lectin,MBL)等。
TLR是进化上高度保守的胚系编码的Ⅰ型跨膜蛋白,可分为胞外区、跨膜区和胞内区。胞外区由富含亮氨酸的重复序列组成;跨膜区是富含半胱氨酸的结构域;胞内区含有Toll/IL-1受体同源结构域(Toll/IL1R homology domain,TIR domain),是起始下游信号转导的核心元件。TLR家族的信号机制与IL-1R家族的信号机制具有较高同源性,其特征之一是依赖于胞浆区的接头蛋白分子、蛋白激酶和转录因子进行信号传导。除TLR3外的其他TLR家族成员的信号通路均依赖于髓样分化基础应答蛋白88(myeloid differentiation 88,MyD88)向下传导信号,激活核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)和丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK),从而控制炎症反应。TLR2、TLR4是识别念珠菌的主要TLR,其中TLR4识别O-链甘露糖,TLR2与Dectin-1合作识别β-葡聚糖。TLR2、TLR4会随VVC不同阶段的发展产生变化,这些因子可能参与了机体对抗念珠菌的局部免疫。
CLR主要包括Dectin-1、Dectin-2、树突状细胞特异性黏附分子和甘露糖受体等,识别甘露糖和β-葡聚糖,其在免疫反应中的作用仍有很多方面未被发现。Dectin-1是细胞表面可诱导表达的分子受体,能与念珠菌细胞壁的β-葡聚糖结合,诱导树突状细胞(DC)产生IL-10、IL-2细胞因子及IL-12家族。Dectin-1主要依赖调节Th1和Th17细胞来调控免疫反应。研究显示,Dectin-1在黏膜抗真菌的免疫反应作用强度依赖于宿主的遗传背景,它可以影响IL-17A、IL-17F及IL-22的表达,同时调整特异性免疫中Th1/Th17/Treg的平衡。人类Dectin-1缺陷可导致念珠菌的易感性,从而发生慢性黏膜性念珠菌病和复发性外阴阴道念珠菌病。
MBL是一种钙依赖性调节蛋白,可识别和结合真菌表面的甘露糖和海藻糖等糖类,结合后可诱导宿主细胞C3、C4激活,发挥调理素作用或吞噬作用。研究显示,MBL在炎症反应中存在Ca 2+ 依赖。MBL可以直接与TLR4胞外结构域结合,进而减少了脂多糖(LPS)与细胞表面的结合作用。因此,推测MBL可通过调控LPS/TLR信号途径来影响免疫因子的表达。
HD5属于人类防御素家族成员。防御素在哺乳动物中,位于黏膜表面,是固有免疫系统中的重要因子。有研究发现,HD5主要表达在与微生物直接接触、易受微生物侵袭的生殖道黏膜等部位,是妇女生殖道非特异性免疫防御系统的固有组成成分,并且上皮细胞在炎症刺激时能上调HD5的分泌以诱导非特异性免疫应答,从而在生殖道的免疫防御中起重要作用。但是,也有研究发现,不同生理和/或病理条件下,防御素的功效有差别,甚至相反。随着阴道局部非特异性免疫研究的深入,证实在不同的阴道感染状态下,阴道内HD5水平有明显升高,也提示非特异性免疫因子HD5参与了内生殖道感染的发病过程。
特异性免疫包括细胞免疫和体液免疫,分别由T淋巴细胞、B淋巴细胞介导。当炎症发生时,细胞介导免疫占主导地位。T淋巴细胞及B淋巴细胞都参与炎症反应的应答,在阴道黏膜的抗炎症方面以T淋巴细胞更为重要。T细胞按其功能和表面标志物分为4个主要亚型,即诱导/辅助性T细胞(Ti/Th)、杀伤性T细胞(Tc)、抑制性T细胞(Ts)及迟发型超敏反应T细胞。
其中,辅助性T细胞在阴道黏膜的抗炎中发挥主要作用,CD4是其表面标志。
是多种细胞相互作用的结果。免疫细胞间相互作用导致多种细胞因子的释放,由T淋巴细胞介导。辅助性T细胞按免疫调节作用分为Th1及Th2细胞。Th1类细胞因子包括IL-2、γ干扰素(IFN-γ)、IL-12和肿瘤坏死因子β(TNF-β)等,通过促进自然杀伤细胞(NK细胞)及巨噬细胞活化和增殖,介导细胞免疫。Th2类细胞因子包括IL-4、IL-5、IL-6、IL-10和IL-13等,其主要功能在于刺激B淋巴细胞增殖,并产生抗体,介导体液免疫应答。
Th1细胞表达IL-2、IL-6、IL-8、IL-12、IFN-γ、TNF-α等细胞因子,促进免疫活性及抗击念珠菌的抗性,能够介导细胞毒效应及炎症免疫应答,增强细胞免疫应答、激活巨噬细胞和中性粒细胞进入抗真菌状态。其介导的有效免疫反应是阴道局部抵抗念珠菌侵袭的重要防御机制。
即T细胞生长因子,促进未分化(Th0)细胞向Th1细胞分化,其水平高低反映了细胞免疫功能的变化。
作为免疫调节的多功能细胞因子,IL-6诱导活化的B细胞合成分泌免疫球蛋白M(IgM)、IgG和免疫球蛋白A(IgA),能够反映机体炎症水平和抗体水平。感染初始阶段,IL-6增强了嗜中性粒细胞的活性、促进对感染的防御能力。作为IL-6的重要来源,阴道上皮能够表达IL-6调节免疫应答,提高局部对念珠菌感染的非特异性免疫防御。
是女性生殖道抗微生物反应的标志物之一,参与了多种阴道炎症的免疫调节过程。体外研究表明,作为趋化因子的IL-8通过级联反应正反馈调节中性粒细胞、T淋巴细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞活化、聚集于炎症部位,促使产生更多的IL-8等细胞因子,从而介导阴道局部的免疫反应。
主要由单核巨噬细胞、B细胞、上皮细胞产生,刺激活化型T细胞增殖,促进Th0细胞向Th1细胞分化的必需细胞因子;同时诱导、激活和增强NK细胞的细胞毒活性,并促进其分泌IFN-γ、TNF-α等细胞因子,增强CD 8+ CTL细胞杀伤活性。
活性作用广泛,能促进嗜中性粒细胞的活化,对诱发凋亡过程、消除炎症具有重要作用。
能够活化CD 4+ /CD 8+ T淋巴细胞、激活巨噬细胞和中性粒细胞,使其进入抗真菌状态。
Th2细胞表达的IL-4、IL-6、IL-10主要介导体液免疫,促进B细胞产生特异性抗体,诱导抗炎细胞因子的产生,与感染的持续和慢性化相关;介导过敏性反应或自身免疫性疾病,对Th1细胞应答有抑制作用,进而使机体对真菌易感。
对促进Th0细胞向Th2细胞分化和增殖有不可替代的作用,同时抑制向Th1细胞分化。IL-4及随后产生的细胞因子(IL-10等)能够响应念珠菌抑制细胞介导的免疫反应,降低中性粒细胞和单核细胞吞噬杀伤念珠菌的能力和T细胞增殖能力,阻断IFN-γ活化后所产生的效应。
是介导免疫抑制的关键细胞因子,抑制单核巨噬细胞介导的免疫功能,降低单核巨噬细胞的抗原递呈能力,抑制单核巨噬细胞释放炎症介质。同时能够下调Th1细胞表达细胞因子、抑制干扰NK细胞活性,从而抑制细胞免疫应答,增强对念珠菌感染的易感性。
与其他因子不同的是,IL-6是具有促进和调节免疫功能的细胞因子。作为生殖道上皮细胞响应念珠菌感染而产生的促炎因子,IL-6诱导活化的B细胞合成IgM、IgG和IgA,同时活化嗜中性粒细胞、调节白细胞运输和/或激活这些细胞强烈的抗真菌反应,促进局部特异性细胞免疫的建立,增强了免疫功能。
目前普遍认为,Th1、Th17细胞可促进相关免疫对病原菌的清除,Th2细胞则对病原菌清除起相反作用。Th1/Th2比值监控人体免疫功能,是反映机体免疫状态的重要指标。Th1细胞与Th2细胞具有交叉调节作用,两者相互抑制。若感染发生,原有的Th1/Th2平衡被打破,出现Th1细胞或Th2细胞优势,引起阴道局部异常免疫应答,进而出现病理状态。
Th1细胞由IL-12和IFN-γ诱导产生,表达Th1转录因子T-bet并产生IFN-γ,促进念珠菌的清除。研究显示,IL-12在系统性念珠菌病和黏膜性念珠菌病中,是主要的免疫应答,在Th17细胞及其相关免疫因子存在时,往往掩盖一部分IL-12的重要性,因而在关注IL-23因子的作用时,IL-12的功能应被重新评估。IL-1β、转化生长因子 -β(TGF-β)、IL-6、IL-22可诱导辅助性T细胞分化为Th17细胞,分泌IL-17和IL-22招募中性粒细胞。Th17细胞通过TGF-β诱导可产生IL-17和IL-10。研究显示,Th17细胞在外阴阴道念珠菌病中有强烈反应,IL-17可诱导上皮细胞产生抗菌肽,这在抗念珠菌感染中起重要作用。而IL-10、IL-4诱导产生Th2细胞,进而分泌IL-4、IL-5和IL-13来降低真菌清除。
研究结果表明,不同阴道感染状态下,阴道内IFN-γ、IL-5、IL-2、IL-13、IL-8等水平有不同程度的升高或降低,说明在阴道感染状态下,阴道局部细胞免疫功能也发生了一定变化。
外来抗原进入机体后诱导抗原特异性抗体产生的过程,称体液免疫应答,主要由B淋巴细胞介导。体液免疫应答是机体免疫防御体系中的重要组成部分,在机体抵御病原微生物感染过程中起着重要作用。
体液免疫应答的主要组织部位是淋巴结、脾和黏膜下淋巴组织等外周免疫器官。抗体又称免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig),根据其结构中重链C区抗原特异性的不同,分为IgG、IgM、IgA、IgD、IgE 5类。IgG是血清和细胞外液中的主要抗体成分,约占血清免疫球蛋白的80%,是再次体液免疫应答产生的抗体,体内分布广泛,是机体抗感染的力量。IgM虽然只占血清免疫球蛋白的5%~10%,但却是个体发育中最早出现的抗体,同时也是体液免疫应答中最早出现的抗体,是抗感染的先头部队。初次体液免疫应答的延迟相(从抗原免疫到抗体水平达到高峰的时间)为6~10天,最初几天血清中的抗原特异性抗体主要为亲和力较低的IgM,后期以IgG为主。初次体液免疫应答过程中,血清中抗原特异性抗体的高峰浓度较低且维持时间较短。再次体液免疫应答的延迟相仅为4~5天,血清抗体以IgG为主,其高峰浓度较高且维持时间较长。IgA可分血清型IgA、分泌型IgA(secretory IgA,sIgA)两种。SIgA是阴道黏膜局部感染所产生的主要球蛋白,并且是抵御细菌和病毒入侵的第一道防线。女性生殖道含有丰富的浆细胞,可产生大量sIgA,对生殖道黏膜的感染起到防御作用。
正常情况下,阴道内都可检测到IgG、IgM、IgA及IgE,一般均处于正常水平,特别是sIgA。国内外多项研究表明,阴道感染组的sIgA及IgG水平较正常对照组均明显升高,推测体液免疫应答在抗感染中可能有一定作用,但其确切作用机制还需进一步研究。在外阴阴道念珠菌病或细菌性阴道病(BV)中,sIgA及IgG常作为观察指标之一,以衡量阴道局部免疫反应能力。健康妇女宫颈黏液栓中含大量IgG和IgA,妊娠妇女明显高于非妊娠妇女,这都说明抗体在阴道中起免疫保护作用。
(陈 颐)