单核吞噬细胞系统 (细胞系统)

游离于血液中的单核细胞(monocyte)及存在于体腔和各种组织中的巨噬细胞(macrophage)均来源于骨髓干细胞,它们具有很强的吞噬能力,且细胞核不分叶,故命名为单核吞噬细胞系统(mononuclearphagocytesystemMPS)。单核巨噬细胞是一类主要的抗原呈递细胞,在特异性免疫应答的诱导与调节中起着关键的作用。

1简介

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单核吞噬细胞系统(mononeuclear phagocyte system)又称单核巨噬细胞系统,是高等动物体内具有强烈吞噬能力的巨噬细胞,及其前身细胞所组成的一个细胞系统,是机体防御结构的重要组成部分。

巨噬细胞细胞质内含丰富溶酶体、线粒体及粗糙内质网,细胞表面形成小突起和胞膜皱褶。静止时称固着巨噬细胞,有趋化因子时便成为游走巨噬细胞,能进行变形运动及吞噬活动。人的巨噬细胞能生活数月至数年。许多疾病能引起单核吞噬细胞系统大量增生,表现为肝、脾淋巴结肿大。功能为吞噬清除体内病菌异物及衰老伤亡细胞;活化T.B.淋巴细胞免疫反应。在细菌或其他因子刺激下能分泌酸性水解酶、中性蛋白酶、溶菌酶和其他内源性热原等。该系统包括单核细胞,结缔组织跟淋巴组织中的巨噬细胞、肝的库普弗细胞、肺的尘细胞、神经组织的小胶质细胞、骨组织的破骨细胞、表皮的朗格汉斯细胞和淋巴组织中的交错突细胞,单核细胞穿出血管壁进入其他组织中,分别分化为上述各种细胞。

2特征

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形态结构

单核吞噬细胞结构单核吞噬细胞结构

单核细胞一般为圆形,直径约10-20μm;巨噬细胞大小不等,直径约10-30μm或更大,常有伪足,呈多形性。单核/巨噬细胞有圆形或椭圆形的核,胞浆中富含溶酶体及其他各种细胞器。

细胞的表面分子

1.表面受体MPS细胞表面有多达80种以上受体分子,它们与相应的配体结合,分别表现感应与效应功能。包括捕获病原异物,加强调理、趋化、免疫粘连、吞噬、介导细胞毒作用等。例如,免疫球蛋白Fc受体(FcγRⅠ即CD64、FcγRⅡ即CD32、FcγRⅢ即CD16)补体受体(CD1即CD35、CD3即CD11b/18或Mac-1)可以分别与IgG的Fc段及补体C3b片段结合,从而促进单核巨噬细胞的活化和调理吞噬功能。此外,单核/巨噬细胞还表达各种细胞因子、激素、神经肽、多糖、糖蛋白、脂蛋白及脂多糖的受体,从而可感应多种调控其功能的刺激信号。

2.表面抗原MPS细胞表面具有多种抗原分子,它们对MPS细胞的鉴定与功能有重要意义。例如,MPS细胞表达MHC抗原,尤其MHC-Ⅱ类抗原是巨噬细胞发挥抗原呈递作用的关键性效应分子;单核/巨噬细胞还表达多种粘附分子(abhesionmolecule),如选择素L(L-selectin)、细胞间粘附分子(intercellularadhesionmoleculeCAM)和血管细胞粘附分子(vascylarcelladhesionmoleculeVCAM)等,它们介导MPS细胞与其他细胞或外基质间的粘附作用,从而参与炎症与免疫应答过程。应用单克隆抗体鉴定出许多单核吞噬细胞的表面分化抗原,如OKM-1、Mac-120、MO1-4等,但这些抗原也可能表达在其他起源于髓样干细胞的细胞(如中性粒细胞)表面。另外,成熟的单核细胞可表达高密度的CD14,这是一种相对特异的单核细胞表面标志。

3组成

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包括分散在全身各器官组织中的巨噬细胞、单核细胞及幼稚单核细胞。共同起源于造血干细胞,在骨髓中分化发育,经幼单核细胞发育成为单核细胞,在血液内停留12——102小时后,循血流进入结缔组织和其他器官,转变成巨噬细胞。

单核吞噬细胞系统的细胞,有骨髓中的定向干细胞、原单核细胞、幼单核细胞,血液内的单核细胞和多种器官中的巨噬细胞。后者包括结缔组织的巨噬细胞,肝的Kupffer细胞,肺的尘细胞,淋巴结和脾的巨噬细胞,胸膜腔和腹膜的巨噬细胞,神经组织的小胶质细胞以及骨组织的破骨细胞等。它们的特点是均来源于血中的单核细胞,细胞核为单个,细胞膜表面具有抗体和补体的受体,有活跃的吞噬作用等。

4重要作用

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单核吞噬细胞系统的功能,除吞噬、清除异物和衰老伤亡的细胞外,巨噬细胞在免疫应答中还具有重要作用:它是主要的抗原呈递细胞,在免疫应答的起始阶段,巨噬细胞能捕获和处理抗原,巨噬细胞能把抗原最具特征性的分子基因(抗原决定基)予以保留,并与巨噬细胞自身的MHC-II类分子结合,形成抗原肽-MHC分子复合物,将抗原肽呈递给T细胞,促进免疫应答,故巨噬细胞是抗原呈递细胞(antigen presenting cell, APC);在免疫应答的效应阶段,它又能聚集于病灶周围,成为破环靶细胞和吞噬细菌的重要成分。此外,此系统还具有分泌多种生物活性物质(如溶菌酶、补体、肿瘤生长抑制因子)等功能。

5生理特点

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一般性质

单核吞噬细胞系统(单核吞噬细胞结构)MPS细胞又称大吞噬细胞,它具有吞噬细胞的一般特征,如何通过吞饮摄入液体异物,也可通过吞噬摄取颗粒性异物,还可识别某些化学刺激物的浓度,表现出定向运动的能力,即具有趋化性。MPS细胞在吞噬异物后,细胞内会发生一系列代谢改变,如糖代射增强,能量产生增加,活性氧生成增多等。MPS细胞胞浆中还含有非特异性酯酶、碱性磷酸二酯和过氧化物酶等。在细胞分化和激活过程中,这些酶的量及细胞内的定位可发生改变。此外,由于MPS细胞表达丰富的粘附分子,对玻璃与塑料制品具有强的粘附性,故又被称为粘附细胞(adherentcell),借助这个特性可将MPS细胞与淋巴细胞分离。

细胞的激活

MPS细胞在环境因素刺激下,可发生形态、膜分子表达以及细胞代谢与功能的短暂、可逆性变化,这一过程称为MPS细胞的激活,也是它有别于其他吞噬细胞(如中性粒细胞)的一个重要特征。与分化过程不同,活化是在病理条件下表现出的可逆性功能状态。单核吞噬细胞的激活是一个复杂的多步骤过程,在不同的活化阶段,涉及不同刺激因子的作用,细胞形态及功能也发生相应的改变。以巨噬细胞(Mф)为例,体内的Mф一般处于静止状态,病原体等异物通过直接接触激发Mф内的生理生化反应。环核苷酸第二信使cAmp/cGMP水平升高,使静止态Mф转变为应答性Mф。后者在IFN-γ等刺激因子启动下转变为致敏的Mф,然后在脂多糖或某些细胞因子作用下转变为活化的Mф。在上述变化过程中,Mф表现出形态改变(浆膜呈不规则波浪形,细胞器增加,膜分子表达改变),代谢增强(胞内蛋白质合成与ATP生成增加,磷酸戊糖代谢增强)以及功能增强(吞噬率及吞噬速度增高,杀菌及杀瘤能力增强,分泌活性及抗原呈递能力增强)等。

细胞的分泌活性

MPS细胞是一类重要的分泌细胞。在许多组织和器官中,MPS细胞是分泌性蛋白的主要来源,其分泌物种类之多在体内仅肝细胞才能与之相比。一般情况下,活化的MPS细胞才有活跃的分泌能力。现已发现MPS细胞可分泌多达100种以上的酶类和其他生物活性物质。这些物质的分子量不一,从分子量仅32的超氧阴离子至分子量达440000的纤维粘连蛋白;功能也各异,参与从促进细胞生长到导致细胞死亡的全部活动。此外,由于MPS细胞的体内分布广泛、可以移动,以及其分泌产物作用的多样性,这种分泌活性具有重要的生理与病理意义。

6细胞功能

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免疫防御功能

吞噬细胞吞噬细胞

MPS细胞具有重要的生物作用,不仅参与非特异性免疫防御,而且是特异性免疫应答中一类关键的细胞,广泛参与免疫应答、免疫效应与免疫调节。

病原微生物侵入机体后,在激发免疫应答以前即可被MPS细胞吞噬并清除,这是机体非特异免疫防御机制的重要环节。由于其吞噬能力较强,故有人将MPS细胞称为机体的清道夫。在致病微生物激发机体产生特异性抗体后,覆盖于病原体表面的IgG及补体激活片段C3b可与MPS细胞表面的FcR及CR1结合,发挥调理作用,使病原体更易被吞噬。被吞入的细菌可被细胞内的某些酶类或活性氧所杀灭;另一方面,在对异物颗粒的吞噬、杀灭过程中,可能出现酶体外漏现象,从而造成对邻近正常组织的损伤。

免疫处自稳功能

机体生长、代谢过程中不断产生衰老与死亡的细胞以及某些衰变的物质,它们均可被单核吞噬细胞吞噬、消化和清除,从而维持内环境稳定。

免疫监视功能

MPS细胞构成机体肿瘤免疫的重要一环。一般认为只有激活的巨噬细胞才能有效地发挥杀瘤效应,其机制可能是:①吞噬肿瘤细胞;②借助抗瘤抗体的ADCC作用杀伤瘤细胞;③产生TNf及IL-1等细胞因子,直接或间地发挥杀瘤作用;④产生某些酶及活性氧分子直接杀伤或抑制肿瘤细胞生长。

抗原呈递功能

MPS细胞是最重要的一类抗原呈递细胞。外来抗原经单核吞噬细胞处理后呈递给T细胞,这是诱发免疫应答的先决条件。此外,在抗原呈递过程中MPS细胞产生的IL-1也是TH活化不可缺少的刺激信号。

免疫调节功能

MPS细胞在免疫调节中发挥重要的作用。由于激活程度及分泌产物的不同,MPS细胞的免疫调节作用有双相性;另一方面,体内各种因素也可通过影响单核吞噬细胞的膜分子表达等途径调节MPS细胞功能状态。

1.正相调节作用MPS细胞可通过下列途径启动和增强免疫应答,包括:①抗原呈递作用,诱导免疫应答启动;②分泌具有免疫增强作用的各类生物活性物质,如IL-1、TNF-a、补体成分、各类生长因子等。

2.负相调节作用巨噬细胞过度激活可成为抑制性巨噬细胞,后者可分泌多种可溶性抑制物如前列腺素、活性氧分子等,抑制淋巴细胞增殖反应或直接损伤淋巴细胞。

3.体内各种因素通过调控MPS细胞功能状态而发挥免疫调节作用多种神经肽及激素样物质如P物质、皮质激素、性激素等均可通过相应受体而调控巨噬细胞的功能状态;另外,某些神经肽与细胞因子(如IL-1、TNF-a、IFN-γ)可诱导巨噬细胞MHC-Ⅱ类抗原的表达,从而调控其抗原呈递功能。

其他功能

MPS细胞还广泛参与炎症、止血、组织修复、再生等过程。

7分化发育

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MPS细胞起源于骨髓,其分化与更新受细胞因子复杂网络的调控。在某些细胞因子,如多集落刺激因子(multi-colonystimulatingfactormulti-CSF)、巨噬细胞集落刺激因子(macrophage-CSFGM-CSF)等的刺激下,骨髓中的髓样干细胞经原单核细胞(monoblast)、前单核细胞(pre-monocyte)分化发育为单核细胞并进入血流。外周血单核细胞占白细胞总数1%-3%,它在血流中仅存留几小时至数十小时,然后粘附到毛细血管内皮,穿过内皮细胞接合处,移行至全身各组织并发育成熟为巨噬细胞。组织损伤和炎症可加速单核细胞向组织移行。巨噬细胞在组织中寿命可达数月至数年。在不同组织中存留的巨噬细胞由于局部微环境的差异,其形态及生物学特征均有所不同,名称也各异。一般认为除少数单核细胞或低分化的巨噬细胞外,成熟的巨噬细胞很少有或没有增殖能力,并不断被骨髓前体细胞分化的细胞所补充。另外,单核吞噬细胞系统细胞的分化发育还可受各种细胞因子如IL-2、IL-4以及干扰素等影响。

参考资料

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标签: 医学 器官 科学

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  • 更新时间:2018-04-10
  • 创建者:张三的张521
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