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免疫细胞家族成员:肥大细胞

2015-12-16 步步先生 干细胞者说

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正文/步步先生

肥大细胞
干细胞者说
肥大细胞(mastcell)来源于骨髓干细胞,由骨髓刚进入外周血液循环系统的肥大细胞仍处于未成熟状态,只有当它们的前体细胞迁移到最终定居的地方,即血管组织或浆膜腔中才能完成分化和成熟。肥大细胞在全身各处沿神经和血管附近分布,尤其多见于结缔组织和粘膜中。

关键词

肥大细胞:肥大细胞(mastcell)广泛分布于皮肤及内脏粘膜下的微血管周围。分泌多种细胞因子,参与免疫调节(TB细胞,APC细胞活化)。表达MHC分子,B7分子,具有APC功能。表达大量的IgE Fc 受体,释放过敏介质。具有弱吞噬功能。和血液的嗜碱粒细胞同样,具有强嗜碱性颗粒的组织细胞。存在于血液中的这类颗粒,含有肝素、组织胺、5-羟色胺,由细胞崩解释放出颗粒以及颗粒中的物质,可在组织内引起速发型过敏反应(炎症)。由于在肥大细胞上结合的IgE抗体和抗原的接触,使细胞多陷于崩坏。

过敏反应:是指已产生免疫的机体在再次接受相同抗原刺激时所发生的组织损伤或功能紊乱的反应。反应的特点是发作迅速、反应强烈、消退较快;一般不会破坏组织细胞,也不会引起组织损伤,有明显的遗传倾向和个体差异。过敏常常发生在一部分相对固定的人群中,因为是具有过敏体质的人,属于先天免疫功能异常,往往由遗传而来,也就是说,具有这种体质的人,发生过敏性的可能将伴终生。

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认识肥大细胞

肥大细胞(mast cell)来源于骨髓干细胞,由骨髓刚进入外周血液循环系统的肥大细胞仍处于未成熟状态,只有当它们的前体细胞迁移到最终定居的地方,即血管组织或浆膜腔中才能完成分化和成熟。肥大细胞在全身各处沿神经和血管附近分布,尤其多见于结缔组织和粘膜中。肥大细胞分为两种,黏膜肥大细胞(mucosalmast cell)与结缔组织肥大细胞(connectivetissue mast cell)。其中黏膜肥大细胞成熟与胸腺的诱导相关,必需依赖T细胞才能增殖;而结缔组织肥大细胞是胸腺非依赖型。

  肥大细胞无论在外形还是功能上都和嗜碱性粒细胞很相似,均是白细胞的一种。尽管如此,他们也不能归为一类,因为他们来源于不同的细胞系。肥大细胞的形态呈多样性,通常为圆形或者椭圆形,直径约10~15μm,其表面有很多放射状突起;细胞核呈圆形,位于细胞中央;胞浆内充满很多特异性颗粒,用碱性染料(如甲苯胺蓝)染色时呈紫红色。颗粒内含有大量的组胺、肝素、TNFα和其他炎症介质,还有超氧化物歧化酶和过氧化酶等。黏膜肥大细胞颗粒内含组胺较少;结缔组织肥大细胞颗粒内含有大量组胺。

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主要特征及标记

肥大细胞主要分布于皮肤、呼吸道、胃肠道黏膜下结缔组织和血管壁周围组织中,其表面具有模型识别受体(PRR)、过敏毒素C3a/C5a受体和高亲和力IgE Fc受体(FcεRI),其中表达高亲和力IgE Fc受体是肥大细胞的主要特征。除此之外,目前国际上普遍采用的肥大细胞标记还有CD25(针对非肿瘤性肥大细胞)、CD117 (c-Kit)、CD23和CD203c(几乎所有的肥大细胞群都带有这一标记)。2012年Heneberg指出,部分肥大细胞可能可以归于干细胞或者祖细胞类,因此这部分细胞带有CD34+抗原

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肥大细胞的发育和成熟

肥大细胞来源于造血干细胞,但是实际上,由骨髓刚进入外周血液循环系统的肥大细胞仍处于未成熟状态,只有当它们的前体细胞迁移到最终定居的地方,即血管组织或浆膜腔中才能完成分化和(或)成熟。在哺乳类以及其他脊椎动物中,肥大细胞广泛分布于整个血管组织,尤其是皮下或皮肤内,以及接近血管、神经、平滑肌、分泌黏液的腺体和发囊部位。肥大细胞主要分布于机体与外界环境相通的地方,如皮肤、气道和消化道,这些部位经常可以接触到病原体、变应原以及其他环境中的物质。因此,肥大细胞在体内的分布特点,使得它与DC一起成为造血-免疫系统中首先与环境中变应原、其他抗原以及入侵病原体相互作用的细胞群。

肥大细胞具有较长的生存期,在适当的刺激条件下,可以再次进入细胞周期并增殖;肥大细胞前体也可大量募集、停留,并在局部成熟,使得肥大细胞群得以扩大。在下列情况下,肥大细胞的数量、局部组织分布以及表型特征可发生变化,例如对各种感染尤其是对寄生虫蠕虫感染出现应答时,在多种适应性免疫应答特别是慢性应答的过程中,以及发生持续性炎症及组织重建的状态下。

全身或局部组织中的肥大细胞,不论就其生存、增殖.还是重要的表型特征,均受到了良好的调控,这些调控包括固有免疫与适应性免疫应答中对各种刺激的易感性、细胞贮存和产生分泌性物质的能力,以及对特异性刺激发生分泌性应答的力度。影响肥大细胞数量和表型的主要因素包括c-Kit的配体即干细胞因子(SCF)、肥大细胞主要的生存和发育因子IL-13,以及Th2相关细胞因子IL-4与IL-9:其中还有其他细胞因子、生长因子及趋化因子的参与。

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生物学功能

肥大细胞在分布、结构和功能方面的特点决定了它在机体中重要的防御功能,除变态反应性疾病外,肥大细胞是先天性免疫的监视者和获得性免疫的调节者,具有非常广泛的作用。

1、在免疫调节中的作用

肥大细胞不仅在保护机体抵御病原体入侵中起重要作用,还可调节特异性的免疫反应,并能加工递呈抗原。肥大细胞能分泌多种细胞因子和介质,影响淋巴细胞的特异性反应,参与免疫调节。炎性状态下,肥大细胞高水平表达FcεRI,使其更多的结合抗体IgE,有利于肥大细胞与抗原接触时的激活、分泌细胞因子及各种介质。某些T细胞识别的抗原表位以融合蛋白的形式在细菌中表达,肥大细胞能加工这种抗原并将其递呈给T细胞杂交瘤,这种作用受MHC I型分子的制约。

(肥大细胞与T细胞相互作用机制图)

2、在防御性免疫反应中的作用

肥大细胞抵御病原菌入侵的另一重要机制是对细菌的吞噬和清除。肥大细胞抵御病原菌入侵时,当其与细菌相互作用后,可被快速激活并释放TNF-α,进而促进补体和中性粒细胞等效应细胞募集到该部位,以增强机体对细菌的清除能力。除此之外,病原菌与抗体(如IgG)和补体(如iC3b)结合后,可由肥大细胞表面的特异性受体FcεR或CR3所识别,进而将其激活,然后直接吞噬病原菌或分泌炎性介质。

3、在超敏反应中的作用

肥大细胞表面的IgE Fc受体可介导病原体与肥大细胞间相互作用,从而引起肥大细胞脱颗粒作用,引发Ⅰ型超敏反应。当过敏原(抗原)再次进入机体时,肥大细胞表面的2个邻近的高亲和力IgE Fc受体通过抗原发生交联,激活信号转导系统,短时间内导致肥大细胞脱颗粒,释放组胺等多种炎性介质,进而引发平滑肌收缩、毛细血管扩张、腺体分泌增加等一系列病理变化,引起全身性过敏反应、皮肤超敏反应、消化道及呼吸道超敏反应等。

(超敏反应中肥大细胞作用机制)

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肥大细胞与过敏反应

生活中有时会看到这样的一些现象:

有的人吃了鱼、虾、蟹等食物后,会发生腹痛,腹泄,呕吐,或是皮肤奇痒难熬;有的人吸入花粉或尘土后,会发生鼻炎或哮喘;有的人注射青霉素后会发生休克。

这些都是过敏反应的表现,严重的过敏反应,还会导致死亡。

过敏反应与组胺和白三烯的增多有关。

组胺储存在肥大细胞的颗粒内;

白三烯储存在肥大细胞的胞浆内。

肥大细胞受过敏源刺激后释放组胺和白三烯,导致过敏反应发生。

过敏反应是一种免疫反应,引起过敏反应的物质称为过敏原,过敏原种类繁多,植物(花粉、枯草等)、动物(恙螨、蜂毒等)、药物(青霉素、磺胺等)、食物(菌类、草莓、牡蛎等)的某些成分对于敏感的人都是过敏原。过敏原与呼吸道粘膜或皮肤接触或食入消化道,就有可能引起过敏反应。过敏反应的发生必须有过敏原与相对应的抗体(主要是IgE)接触。IgE抗体是一种亲细胞抗体,能附着在肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面,使之变为敏感细胞。其中的肥大细胞广泛而大量的存在于皮下、呼吸系统、消化系统、生殖系统的粘膜中,细胞质中富含分泌颗粒。

第一种情况是,当敏感的肥大细胞(和/或嗜碱性粒细胞)遇到过敏原时,便开始大量分泌组织胺等具有舒张血管的活性物质,使血管舒张、毛细血管渗透性增大,渗出液体增多,形成局部红肿、灼热、流涕、流泪、喷嚏等,假如这个时候及时给予抗组织胺药,可使症状缓解。

另一种过敏反应(如过敏性哮喘),肥大细胞分泌的不是组织胺,而是慢反应肽,其作用是使平滑肌持续收缩,抗组织胺药无效,但立即注射肾上腺素可得缓解。临床上,对于频繁引起过敏的药物应作过敏试验,阳性者应放弃使用。对已知过敏原的过敏患者,应尽可能避免再次接触过敏原。对已知过敏而又不得不使用的药物(如外伤患者对破伤风抗毒素过敏)需作脱敏治疗。

目前认为,肥大细胞驱动的过敏反应。主要是抗原诱导肥大细胞表面FceRI受体分子的聚集,引发肥大细胞释放炎症介质的结果。肥大细胞均含有特定的胞质颗粒,其中贮存有炎症介质。介质释放到胞外区称为脱颗粒(degranulation)。引起脱颗粒的因素有:

1.高温、机械损伤、离子辐射造成的物理损伤;

2.化学物质作用,如毒素、蛇毒、蛋白酶;

3.内源性介质,包括组织蛋白酶、嗜酸粒细胞和中性粒细胞产生的阳离子蛋白;

4.IgE依赖或IgE非依赖的免疫学机制。

特定的变应原决定了IgE聚集过程。在生理状态下,IgE非依赖性途径中对肥大细胞活化有重要影响的成分有:腺苷、补体片段C3a、趋化因子、细胞因子、病原体相关分子模式(PAMP)、神经鞘氨醇1-磷酸(SiP)以及干细胞因子。肥大细胞活化释放的炎症介质启动了信号转导级联反应,虽然其中存在不同的机制,但是这些级联反应最终都是引起脱颗粒、花生四烯酸类释放以及趋化因子和细胞因子的诱导性表达。


编辑/步步先生

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