單核吞噬細胞系統

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遊離血液中的單核細胞(monocyte)及存在於體腔和各種組織中的巨噬細胞(macrophage)均來源於骨髓幹細胞,它們具有很強的吞噬能力,且細胞核不分葉,故命名為單核吞噬細胞系統(mononuclearphagocytesystemMPS)。單核巨噬細胞是一類主要的抗原呈遞細胞,在特異性免疫應答的誘導與調節中起著關鍵的作用。

簡介

單核吞噬細胞系統

  單核吞噬細胞系(mononeuclear phagocyte system)又稱單核巨噬細胞系統,是高等動物體內具有強烈吞噬能力的巨噬細胞,及其前身細胞所組成的一個細胞系統,是機體防禦結構的重要組成部分。   巨噬細胞細胞質內含豐富溶酶體線粒體粗糙內質網細胞表面形成小突起和胞膜皺褶。靜止時稱固著巨噬細胞,有趨化因子時便成為遊走巨噬細胞,能進行變形運動及吞噬活動。人的巨噬細胞能生活數月至數年。許多疾病能引起單核吞噬細胞系統大量增生,表現為肝、脾淋巴結腫大。功能為吞噬清除體內病菌異物衰老傷亡細胞;活化T.B.淋巴細胞免疫反應。在細菌或其他因子刺激下能分泌酸性水解酶、中性蛋白酶、溶菌酶和其他內源性熱原等。該系統包括單核細胞,結締組織淋巴組織中的巨噬細胞、肝的庫普佛細胞、肺的塵細胞神經組織小膠質細胞骨組織破骨細胞表皮朗格漢斯細胞和淋巴組織中的交錯突細胞,單核細胞穿出血管壁XX其他組織中,分別分化為上述各種細胞。

特徵

形態結構

單核吞噬細胞結構

  單核細胞一般為圓形,直徑約10-20μm;巨噬細胞大小不等,直徑約10-30μm或更大,常有偽足,呈多形性。單核/巨噬細胞有圓形或橢圓形的核,胞漿中富含溶酶體及其他各種細胞器

單核吞噬細胞系統細胞的表面分子

  1.表面受體MPS細胞表面有多達80種以上受體分子,它們與相應的配體結合,分別表現感應與效應功能。包括捕獲病原異物,加強調理、趨化、免疫粘連、吞噬、介導細胞毒作用等。例如,免疫球蛋白Fc受體(FcγRⅠ即CD64、FcγRⅡ即CD32、FcγRⅢ即CD16)補體受體(CD1即CD35、CD3即CD11b/18或Mac-1)可以分別與IgG的Fc段及補體C3b片段結合,從而促進單核巨噬細胞的活化和調理吞噬功能。此外,單核/巨噬細胞還表達各種細胞因子激素神經肽多糖糖蛋白、脂蛋白及脂多糖的受體,從而可感應多種調控其功能的刺激信號。   2.表面抗原MPS細胞表面具有多種抗原分子,它們對MPS細胞的鑒定與功能有重要意義。例如,MPS細胞表達MHC抗原,尤其MHC-Ⅱ類抗原是巨噬細胞發揮抗原呈遞作用的關鍵性效應分子;單核/巨噬細胞還表達多種粘附分子(abhesionmolecule),如選擇素L(L-selectin)、細胞間粘附分子(intercellularadhesionmoleculeCAM)和血管細胞粘附分子(vascylarcelladhesionmoleculeVCAM)等,它們介導MPS細胞與其他細胞或外基質間的粘附作用,從而參與炎症免疫應答過程。應用單克隆抗體鑒定出許多單核吞噬細胞的表面分化抗原,如OKM-1、Mac-120、MO1-4等,但這些抗原也可能表達在其他起源於髓樣幹細胞的細胞(如中性粒細胞)表面。另外,成熟的單核細胞可表達高密度的CD14,這是一種相對特異的單核細胞表面標誌。

組成

  包括分散在全身各器官組織中的巨噬細胞、單核細胞及幼稚單核細胞。共同起源於造血幹細胞,在骨髓中分化發育,經幼單核細胞發育成為單核細胞,在血液內停留12~102小時后,循血流XX結締組織和其他器官,轉變成巨噬細胞.   單核吞噬細胞系統的細胞,有骨髓中的定向幹細胞、原單核細胞、幼單核細胞,血液內的單核細胞和多種器官中的巨噬細胞。後者包括結締組織的巨噬細胞,肝的Kupffer細胞,肺的塵細胞,淋巴結和脾的巨噬細胞,胸膜腔腹膜的巨噬細胞,神經組織的小膠質細胞以及骨組織的破骨細胞等。它們的特點是均來源於血中的單核細胞,細胞核為單個,細胞膜表面具有抗體和補體的受體,有活躍的吞噬作用等。

重要作用

  單核吞噬細胞系統的功能,除吞噬、清除異物和衰老傷亡的細胞外,巨噬細胞在免疫應答中還具有重要作用:它是主要的抗原呈遞細胞,在免疫應答的起始階段,巨噬細胞能捕獲和處理抗原,巨噬細胞能把抗原最具特徵性的分子基因(抗原決定基)予以保留,並與巨噬細胞自身的MHC-II類分子結合,形成抗原肽-MHC分子複合物,將抗原肽呈遞給T細胞,促進免疫應答,故巨噬細胞是抗原呈遞細胞(antigen presenting cell, APC);在免疫應答的效應階段,它又能聚集於病灶周圍,成為破環靶細胞和吞噬細菌的重要成分。此外,此系統還具有分泌多種生物活性物質(如溶菌酶、補體、腫瘤生長抑制因子)等功能。

生理特點

一般性質

  單核吞噬細胞系統(單核吞噬細胞結構)MPS細胞又稱大吞噬細胞,它具有吞噬細胞的一般特徵,如何通過吞飲攝入液體異物,也可通過吞噬攝取顆粒性異物,還可識別某些化學刺激物的濃度,表現出定向運動的能力,即具有趨化性。MPS細胞在吞噬異物后,細胞內會發生一系列代謝改變,如糖代XX增強,能量產生增加,活性氧生成增多等。MPS細胞胞漿中還含有非特異性酯酶、鹼性磷酸二酯和過氧化物酶等。在細胞分化和激活過程中,這些酶的量及細胞內的定位可發生改變。此外,由於MPS細胞表達豐富的粘附分子,對玻璃與塑料製品具有強的粘附性,故又被稱為粘附細胞(adherentcell),借助這個特性可將MPS細胞與淋巴細胞分離

單核吞噬細胞系統細胞的激活

  MPS細胞在環境因素刺激下,可發生形態、膜分子表達以及細胞代謝與功能的短暫、可逆性變化,這一過程稱為MPS細胞的激活,也是它有別于其他吞噬細胞(如中性粒細胞)的一個重要特徵。與分化過程不同,活化是在病理條件下表現出的可逆XX狀態。單核吞噬細胞的激活是一個複雜的多步驟過程,在不同的活化階段,涉及不同刺激因子的作用,細胞形態及功能也發生相應的改變。以巨噬細胞(Mф)為例,體內的Mф一般處於靜止狀態,病原體等異物通過直接接觸激發Mф內的生理生化反應。環核苷酸第二信使cAmp/cGMP水平升高,使靜止態Mф轉變為應答性Mф。後者在IFN-γ等刺激因子啟動下轉變為致敏的Mф,然後在脂多糖或某些細胞因子作用下轉變為活化的Mф。在上述變化過程中,Mф表現出形態改變(漿膜不規則波浪形,細胞器增加,膜分子表達改變),代謝增強(胞內蛋白質合成與ATP生成增加,磷酸戊糖代謝增強)以及功能增強(吞噬率及吞噬速度增高殺菌及殺瘤能力增強,分泌活性及抗原呈遞能力增強)等。

單核吞噬細胞系統細胞的分泌活性

  MPS細胞是一類重要的分泌細胞。在許多組織和器官中,MPS細胞是分泌性蛋白的主要來源,其分泌物種類之多在體內僅肝細胞才能與之相比。一般情況下,活化的MPS細胞才有活躍的分泌能力。現已發現MPS細胞可分泌多達100種以上的酶類和其他生物活性物質。這些物質的分子量不一,從分子量僅32的超氧陰離子至分子量達440000的纖維粘連蛋白;功能也各異,參與從促進細胞生長到導致細胞死亡的全部活動。此外,由於MPS細胞的體內分佈廣泛、可以移動,以及其分泌產物作用的多樣性,這種分泌活性具有重要的生理與病理意義。

細胞功能

免疫防禦功能

吞噬細胞

  MPS細胞具有重要的生物作用,不僅參與非特異性免疫防禦,而且是特異性免疫應答中一類關鍵的細胞,廣泛參與免疫應答、免疫效應免疫調節。   病原微生物侵入機體后,在激發免疫應答以前即可被MPS細胞吞噬並清除,這是機體非特異免疫防禦機制的重要環節。由於其吞噬能力較強,故有人將MPS細胞稱為機體的清道夫。在致病微生物激發機體產生特異性抗體后,覆蓋於病原體表面的IgG及補體激活片段C3b可與MPS細胞表面的FcR及CR1結合,發揮調理作用,使病原體更易被吞噬。被吞入的細菌可被細胞內的某些酶類或活性氧所殺滅;另一方面,在對異物顆粒的吞噬、殺滅過程中,可能出現酶體外漏現象,從而造成對鄰近正常組織的損傷

免疫處自穩功能

  機體生長、代謝過程中不斷產生衰老與死亡的細胞以及某些衰變的物質,它們均可被單核吞噬細胞吞噬、消化和清除,從而維持內環境穩定

免疫監視功能

  MPS細胞構成機體腫瘤免疫的重要一環。一般認為只有激活的巨噬細胞才能有效地發揮殺瘤效應,其機制可能是:①吞噬腫瘤細胞;②借助抗瘤抗體的ADCC作用殺傷瘤細胞;③產生TNf及IL-1等細胞因子,直接或間地發揮殺瘤作用;④產生某些酶及活性氧分子直接殺傷或抑制腫瘤細胞生長。

抗原呈遞功能

  MPS細胞是最重要的一類抗原呈遞細胞。外來抗原經單核吞噬細胞處理后呈遞給T細胞,這是誘發免疫應答的先決條件。此外,在抗原呈遞過程中MPS細胞產生的IL-1也是TH活化不可缺少的刺激信號。

免疫調節功能

  MPS細胞在免疫調節中發揮重要的作用。由於激活程度及分泌產物的不同,MPS細胞的免疫調節作用有雙相性;另一方面,體內各種因素也可通過影響單核吞噬細胞的膜分子表達等途徑調節MPS細胞功能狀態。   1.正相調節作用MPS細胞可通過下列途徑啟動和增強免疫應答,包括:①抗原呈遞作用,誘導免疫應答啟動;②分泌具有免疫增強作用的各類生物活性物質,如IL-1、TNF-a、補體成分、各類生長因子等。   2.負相調節作用巨噬細胞過度激活可成為抑制性巨噬細胞,後者可分泌多種可溶性抑制物如攝護腺素、活性氧分子等,抑制淋巴細胞增殖反應或直接損傷淋巴細胞。   3.體內各種因素通過調控MPS細胞功能狀態而發揮免疫調節作用多種神經肽及激素樣物質如P物質皮質激素性激素等均可通過相應受體而調控巨噬細胞的功能狀態;另外,某些神經肽與細胞因子(如IL-1、TNF-a、IFN-γ)可誘導巨噬細胞MHC-Ⅱ類抗原的表達,從而調控其抗原呈遞功能。

其他功能

  MPS細胞還廣泛參與炎症、止血組織修復、再生等過程。

分化發育

  MPS細胞起源於骨髓,其分化與更新受細胞因子複雜網路的調控。在某些細胞因子,如多集落刺激因子(multi-colonystimulatingfactormulti-CSF)、巨噬細胞集落刺激因子(macrophage-CSFGM-CSF)等的刺激下,骨髓中的髓樣幹細胞經原單核細胞(monoblast)、前單核細胞(pre-monocyte)分化發育為單核細胞並XX血流。外周血單核細胞占白細胞總數1%-3%,它在血流中僅存留幾小時至數十小時,然後粘附到毛細血管內皮,穿過內皮細胞接合處,移行至全身各組織併發育成熟為巨噬細胞。組織損傷和炎症可加速單核細胞向組織移行。巨噬細胞在組織中壽命可達數月至數年。在不同組織中存留的巨噬細胞由於局部微環境的差異,其形態及生物學特徵均有所不同,名稱也各異。一般認為除少數單核細胞或低分化的巨噬細胞外,成熟的巨噬細胞很少有或沒有增殖能力,並不斷被骨髓前體細胞分化的細胞所補充。另外,單核吞噬細胞系統細胞的分化發育還可受各種細胞因子如IL-2、IL-4以及干擾素等影響。