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第三节神经和内分泌(或神经内分泌)系统对免疫系统的调控

来源:细胞和分子免疫学
摘要:第三节神经和内分泌(或神经内分泌)系统对免疫系统的调控神经免疫内分泌学中一重要方面是神经和内分泌系统(或神经内分泌)对免疫功能的调控。广义上讲,所有的内分泌功能均受神经系统的直接或间接支配,故神经和内分泌系统可以神经内分泌表示。神经内分泌对免疫系统的影响是由激素、神经肽、神经递质的作用所实现,体......

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第三节 神经和内分泌(或神经内分泌)系统对免疫系统的调控

  神经免疫内分泌学中一重要方面是神经和内分泌系统(或神经内分泌)对免疫功能的调控。广义上讲,所有的内分泌功能均受神经系统的直接或间接支配,故神经和内分泌系统可以神经内分泌表示。神经内分泌对免疫系统的影响是由激素、神经肽、神经递质的作用所实现,体现于一些典型的生理过程或实验过程中,如应激、妊娠、哺乳或条件性免疫应答的产生等。

  一、神经内分泌对免疫功能调控的生物学基础

  (一)免疫组织及器官上的神经支配

  淋巴组织和淋巴器官具有神经去配是久已周知的事实,这些神经纤维伴随血管穿过被膜而进入淋巴组织,其性质为交感或副交感神经纤维。近年大量工作表明,支配中枢和外周淋巴器官的神经含有众多肽能神经纤维。

  1.髓髓 脊神经中的内脏纤维伴骨动脉经滋养孔进入骨髓,支配骨髓内血管及实质,与细胞关系密切。这些纤维包括有髓和无髓纤维,其中有P物质(substance P,SP)肽能神经纤维。

  2.胸腺 作为中枢免疫器官和内分泌器官,胸腺可接受膈神经、交感神经和副交感神经支配,其中交感神经纤维来源于颈胸段交感神经链,而副交感纤维来源于迷走神经。用免疫组织化学逆行追踪法证实,支配胸腺的迷走神经纤维发自延髓的面后核、颖核、迷走神经背核等核团,并接受网状系统的传入冲动,与高级中枢间构成多突触联系。这些迷走神经节前神经元含有高脑啡肽(leucine-enkephalin,L-ENK)和生长抑素(SS)。在发育早期,迷走神经纤维即分布于胸腺,进而形成神经网。这些神经纤维随腺体的发育、成熟和衰退而变化。交感和副交感神经纤维在皮质中成丛分布,游离末梢进入髓质,与各种细胞相比邻。血管活性肠肽(vasoactive intestinal polypeptide,VIP)、降钙素基因相关肽(calcitonin-gene-related polypeptide,CGRP)及神经肽Y(neuropeptide Y,NPY)阳性的神经分布于大鼠胸腺血管周围,小叶间结缔组织及皮质和髓质的实质内。被膜中有SP及CGRP阳性纤维和去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)能神经纤维分布,并有分支穿插于胸腺实质细胞间,与肥大细胞及巨噬细胞关系密切。已发现NPY亦共存于NE能神经末梢中。这些事实说明胸腺的结构和机能可受交感和副交感神经活动的影响。一般认为交感神经兴奋可减弱免疫机能,而副交感神经兴奋则作用相反。

  3.脾 来自腹腔神经节的交感神经形成脾神经沿脾门入脾,迷走神经伴动脉入脾,进入脾实质白髓的小动脉树,与淋巴细胞关系密切,尤其在白髓和红髓的交界处。大鼠脾脏白髓中央动脉及其分支上有NPY,甲硫氨酸脑啡肽(methionine-enkephalin,M-ENK)缩胆囊素(cholecystokinin,CCK)和神经降压素(neurotensin,NT)阳性神经纤维分布,仅少数进入实质。猫脾脏血管中亦含有NPY、SP及VIP免疫阳性神经纤维。已发现NPY与NE共存。这种纤维主要见于脾脏被膜和小梁部位的血管。另外酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)阳性神经末梢可与脾淋巴细胞形成突触联系。

  4.淋巴结 在淋巴结的包膜下及包膜内,可见乙酰胆硷(acetylcholine,ACh)能神经纤维,而NE能神经进入淋巴结实质中,绕周边血管成丛分布,少许在实质中游离。在淋巴结的门部、被膜下、皮质与髓质交界及髓质和副皮质区有SP、VIP、NPY、CGRP等肽能神经纤维的分布。

  5.淋巴管 交感和副交感神经纤维支配淋巴管,并有区域性特点。另外,肠壁粘膜下层的淋巴小结或Peyer氏结与粘膜免疫密切相关,并受SP肽能神经纤维的支配。SP肽能神经纤维还存在于肠绒毛中央乳糜管周围,后者还有ACh能神经纤维分布。

  以下上事实说明,免疫组织和器官受到交感神经、副交感神经和肽能神经纤维的支配,从形态上体现出神经系统对免疫系统的直接影响,这种神经支配可以突触方式和非典型突触两种方式,即“线性传导”和“体积性传导”,后者应视为神经纤维末梢的旁分泌现象。至于整体条件下两种方式何者为主,尚不知晓。神经纤维对淋巴组织和器官的影响至少涉及以下几方面:①血流调控;②淋巴细胞的分化、发育、成熟、移行和再循环;③细胞因子或其它免疫因子的生成和分泌;④免疫应答的强弱及维持的时间等。

  (二)免疫细胞上的受体分布

  运用药理学方法、放射受体分析、放射自显影、受体生化和受体分子生物学等技术,已在免疫细胞膜上或胞内发现众多激素、神经肽和神经递质的特异性受体。

  1.经典神经递质受体

  (1)肾上腺素受体:肾上腺素能受体可分为α和β两型,并可再分为α1、α2和β1及β2型。已知胸腺和脾接受肾上腺素能纤维的支配,并发现在胸腺细胞和脾细胞膜上有β受体的分布。小鼠胸腺细胞β受体在胚胎期的亲和力(Kd=2.2nM)高于成年鼠(Kd=8.0nM)。用β受体激动剂异丙肾上腺素刺激后,胎鼠胸腺细胞cAMP增高也更为明显。小鼠淋巴细胞上β受体的Kd为1nM,结合位点数为500个/细胞。另有报道,用125I标记的受体拮抗剂进行受体分析表明,小鼠淋巴细胞上受体为β2亚型,其Kd=0.9nM,受体密度为3000个/细胞。用24株近交系小鼠进行的受体分析表明,T和B细胞上β2受体动力学参数基本相同,亦不受性别影响。

  大鼠腹腔肥大细胞膜上有β受本分布,Kd为1.58±0.56nM,结合容量为4000±14000个/细胞,药理学分析表明,这些β受体中83.5%为β2,而16.5%为β1亚型,且用IgE致敏或相关Ag刺激肥大细胞均不改变β受体的特性。静止的肥大细胞以β受体激动剂刺激15秒,胞内cAMP即有明显的增多,但不影响IgE介导的组织胺的释放。年轻大鼠的脾实质细胞有β2和β2受体的共存。

  家兔外周血淋巴细胞的β受体密度为3500左右/细胞,其Kd为0.35±0.18nM。

  人外周血淋巴细胞、多形核白细胞、单核细胞、巨噬细胞及血小板上均有肾上腺素能受体。正常人和哮喘患者淋巴细胞上β受体密度有异,而受体亲和力不变,服用β受体激动剂可降低β受体密度,呈下调现象。正常自愿受试者每天服用terbutaline 6mg,7天后淋巴细胞上β2受体数目减少42%。T和B淋巴细胞的受体参数无明显差异。血小板上有α肾上腺素能受体,刺激其受体可促进血小板聚集。人多形核白细胞及Mφ上有α2受体的存在。另据新近报道,慢性感染患者外周血中单个核细胞的β2受体密度与血清中可溶性IL-2受体的水平有关。

  (2)多巴胺受体:小鼠和大鼠淋巴细胞膜有多巴胺受体,其Kd分别为4.8±0.2nM和1.9nM。小鼠B淋巴细胞上的受体密度为60000个/细胞,且多种抗多巴胺药物均可抑制放射性配基与多巴胺受体的结合。

  (3)ACh受体:以同位素标记的M受体可见于小鼠脾淋巴细胞和非淋巴细胞上,前者是的Kd为1nM,密度为200个/细胞,后者密度为400个/细胞。小鼠胸腺和家兔胸腺细胞的胆碱能受体为N型,可特异地结合银环索毒素,提示胸腺的部分细胞可能起源于神经嵴或神经外胚层。骨髓干细胞膜上的ACh受体参与干细胞的激活。另外,Jurkat细胞株具有M3型的ACh受体,M3受体激活后细胞内Ca2+浓度上升,这一效应系PLC和IP3所介导的。Jurkat细胞膜上M3受体的Kd为14.1nM,最大结合为45370位点/细胞,所制备细胞膜也具有这一结合活性。

  (4)5羟色(5-hydroxytryptamie,5-HT):5-HT既是神经递质,又是免疫细胞如肥大细胞和嗜碱性粒细胞的活性分泌物。已发现激活的人T细胞膜上有5-Ht 1a受体的分布,此受体的激活可增加胞内cAMP尝浓度。人T淋巴细胞系Jurkat也表达5-HT1a受体,其作用可由IP3和Ca2+介导。

  (5)组织胺(histamine)受体:人T细胞有Kd为0.4nM及数目为35000/细胞的组织胺受体。CD8+T细胞上的组胺受体为H2型,其密度约为6000-7000/细胞,并受白细胞介素和H2受体拮抗剂西米替丁的调节。B细胞上的组织胺受体亦以H2型居中多。

  2.类固醇激素受体

  分子生物学研究工作表明,几种类固醇激素的胞内受体构成一受本超家族,包括糖皮质激素受体(glucocorticoid ,receptor,GR)、雄激素受体(androgen receptor,AR)、孕激素受体(progesterone receptor,PR)、盐皮质激素受体(mineralocorticoid,receptor,MR)、甲状腺激素受体(thyroid hormone receptor,TP),视黄酸受体(retinoic acid receptor,RAR)及维生素D受体(vitamin D erceptor,VDR)。其中GR、MR、AR和PR均可识别和结合DNA分子中一段基因序列,称之为糖皮质激素反应原件(glucocorticoid response element,GRE),其序列为AGAACAnnnTGTTCT由GRE介导可影响靶基因的转录。

  (1)GR:GR广泛分布于多种淋巴组织及器官,存在于免疫细胞的胞浆及核内。GR在免疫细胞的表达有如下特点:①有较大的性别差异,如雌鼠胸细胞内GR浓度低于雄鼠。②抗原刺激及PHA均可上调GR浓度,而地塞米松则使其下调。③Ca2+参与对GR失活速率的调控。④IL-2及IL-4联合应用可降低人外周血单个核细胞GR对配基的亲和力,并使其增加,此作用可被IFN-γ阴断。⑤LPS可促进GR在小鼠Mφ的表达。

  GR由800多氨基本组成,其序列可分为几个功能区域:①DNA结合区,由80氨基酸残基构成,中心部分为两上锌指结构,可结合DNA双螺旋的大沟(major groove)内;②C端为糖皮质激素(GC)结合区;③N末端有Tau1区,可在GR与DNA结合后,以反式激活靶基因的转录。此外,在GC结合区邻近,也有Taul区,参与GR在核内转位。无配基存在时,GR与300kDa的蛋白复合物结合而处于无活性状态。此蛋白复合物由2个亚意念的90kDa热休克蛋白(HSP90),59kDa的免疫亲和素(immunophilin)及其它抑制性蛋白组成,HSP90结合于GR的C末端,参与GR的折叠构型并防止其自胞浆向核内转位。免疫亲和素也可结合CsA、FK506及rapmycin等免疫抑制剂,提示GC的免疫效应与其它免疫抑制剂的作用机制可能类同。

  (2)AR:已证实在大鼠、小鼠的胸腺及鸡的法氏囊上皮细胞内有睾酮受体存在。

  (3)ER及PR:雌二醇(F2)受体存在于大鼠、小鼠、牛及人的胸腺中,其Kd约为0.2nM,可能定位于胸腺上皮细胞或网状细胞内。鸡法氏囊也有E2受体。PR则见于大鼠胸腺细胞内。

  3.神经肽及肽类激素受体

  (1)ACTH受体:已知小鼠脾细胞膜上有高亲和力和低亲和力两种ACTH受体,其Kd分别为0.1nM和4.8nM,受体密度为3000/细胞及5000/细胞。人外周血单个核细胞也有此两种受体,Kd值分别为0.04M和3.4nM。免疫细胞上的ACTH受体与肾上腺皮质细胞膜的ACTH受体性质和结构基本相同,其分子量为225kDa,由4条多肽链构成,分子量分别是83、64、52和22kDa。

  (2)GH受体:小鼠及小牛胸腺细胞,人T细胞、外周血单个核细胞均有GH受体分布。胸腺的GH受体密度为10-20000/细胞,而IM-9淋巴母细胞系细胞膜上GH受体的Kd为1.3nM,密度为4000/细胞。

  (3)PRL受体:PRL与GH对免疫细胞作用广泛,故其各自受体亦应存在于免疫细胞膜上。人外周血T及B淋巴细胞PRL受体Kd=1.66nM,密度为360/细胞,由E2所致的大鼠淋巴瘤Nb2株细胞的PRL受体Kd为75pM,每个细胞有12000个结合位点。另发现,环孢霉素A能增加淋巴样细胞对125I-PRL的结合。

  (4)阿片肽受体:阿片肽受体不同的亚型及非阿片样受体均存在于免疫细胞膜上。人外周血淋巴细胞和血小板可结合3H-纳络酮。非阿片肽受体主要与β-内啡肽(β-endorphn,β-END)的C端相结合,参与调节淋巴细胞对植物血凝素的反应。

  (5)SP受体:利用放射受体分析、放射自显影及FACS等技术已证实SP特异性受体分布广泛,如大鼠脾脏富含B细胞的边缘区,小鼠脾脏及肠壁Peyer氏结中的T和B细胞,豚鼠腹腔巨噬细胞等(表10-2)。

表10-2 SP受体在免疫细胞上的颁布及特性

受体的细胞来源 放射性配 基 亲和力解离常数(Kd)  受体密度   (个/细胞) 配体特异识别部位
人外周血T淋巴细胞 3H-SP 1.85±0.70*10-7 7035±2850 C-末端
人B系IM-9淋巴母细胞 3H-SP 0.65±0.19*10-9 22641±6143 C-末端
人B系IM-9淋巴母细胞        
 细胞膜组分 125I-SP 0.87±0.80*10-9 21±3*10-15M/mg蛋白 C-末端
 胞膜蛋白质 125I-SP 0.75±0.33*10-9 3.7±1.5*10-15M/mg蛋白 C-末端
小鼠淋巴细胞(混合)   0.68±0.01*10-9   N及C末端
 脾淋巴细胞 125I-SP   195(T),190(B)  
  Peyer氏结淋巴细胞 125I-SP   647(T),975(B)  
大鼠脾脏边缘区 125I-SP 2.4*10-9    

  注:在速激肽受体中,SP受体为NK-1型,系G蛋白受体家族成员之一。

  (6)其它:CD4+T细胞膜上有与腺苷酸环化酶相偶联的VIP受体。降钙素受体分布于人外周B细胞膜上,提示降钙素不但能调节骨骼生理过程,还可影响免疫功能。同样,LHRH、促肾上腺皮质激素释放激素(corticotropin-releasing hormone,CRH)、CGRP、ANP、心房利钠肽(atrial natriuretic polypeptide,ANP)、血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,AⅡ)、VIP、SS等受体也见于免疫组织及免疫细胞上。

  4.褪黑素受体 目前发现,在鸡、鸭等家禽及鹌鹑的胸腺、脾脏、淋巴结和法氏囊等部位可特异性结合褪黑素。褪黑素具有脂溶性,可穿透胞膜而作用于胞浆及核内受体。

  (三)免疫细胞合成的神经肽或激素

  1.POMC族肽 前阿黑皮素(proopiomelanocortin,POMC)为促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropin,ACTH)的前体分子,也是β-LPH(促脂激素)、α-MSH(黑素细胞刺激素)及β-END的前身。人外周血淋巴细胞及脾细胞在病毒感染及LPS作用下,可分泌ACTH和β-END,与垂体分泌的ACTH和β-END结构一致。小鼠脾脏中部分Mφ及大鼠某些淋巴细胞则稳定生成这些激素,POMc mRNA可表达于Mφ及淋巴细胞中。在PHA刺激下,人外周血细胞中POMc mRNA表达增强。LPS刺激小鼠脾细胞,亦使其胞浆中POMC mRNA增多。小鼠白细胞对不同的刺激反应各异,如以CRF或新城病毒加入培养液中,则白细胞分泌的POMC肽类以ACTH(1-39)和β-END(1-31)为主,而LPS引起白细胞主要生成ACTH(1-25)和β-END(1-16,1-17)。有人将β-END归为细胞因子。

  2.TSH 已证明人外周血B细胞在SEA刺激下可分泌TSH。Molt-4是人T细胞性白血病细胞株,能稳定生成TSH,其化学结构与重体中TSH相同。

  3.GH及PRL Con A可提高淋巴细胞中GH及PRL的mRNA水平。T及B细胞也可稳定生成GH,其分子量为正常或高分子量。在造血及淋巴组织,IM-9淋巴母细胞系及Jurkat细胞存在有控制GH和PRL表达的转录因子Pit-1/GHF1 ,这些细胞亦含有GH及PRL的分子及mRNA,因此,GH可以旁分泌方式调控淋巴细胞和造血细胞的增殖和分化。GH在这些细胞中的合成及分泌可能主要受局部生长因子及类固醇激素的调控。

  4.SP 人嗜酸性粒细胞可合成SP。血吸虫所致的小鼠肝脏肉芽肽中嗜酸性细胞也能合成SP。

  5.VIP及SS 在血小板、单个核细胞、肥大细胞及单核细胞中均发现有VIP或SS的免疫阳性物质分布。

  6.LHRH 大鼠脾脏及胸腺的淋巴细胞中含LHRH及其mRNA,免疫细胞中mRNA的序列与下丘脑中存在的LHRh mRNA的的序列相同。Con A可刺激LHRH在T淋巴细胞的合成,PHA亦有类似作用。新近发现,人外周血中CD4+及CD8+T细胞可表达LHRH及其mRNA,表达水平受细胞状态的影响。

  7.CRH CRH及CRH mRNA存在于大鼠胸腺和脾脏中,且与下丘脑中CRH及其mRNA结构及序列相同。胸腺和脾脏中的CRH含量与下丘脑相比为1.7:1:117。CRh mRNA主要表达于胸腺及脾脏中的淋巴细胞内。这些细胞的CRH分泌不受IL-1的影响,但脂氨化酶抑制剂则可加强CRH的分泌,这些特征与下丘脑CRH的分泌调节不同。人外周血淋巴细胞和中性粒细胞也有CRH分子及其mRNA的表达。在大鼠炎症组织如风湿性关节囊滑巴细胞和中性粒细胞也有CRH分子及其mRNA的表达。在大鼠炎症组织如风湿性关节囊滑膜组织中亦检测出CRH的分布。以上事实提示CRH可以旁分泌或自分泌的方式参与免疫调控。

  8.其它 胸腺上皮细胞还可合成精氨酸血管加压素(arginine vasporessia, AVP)及催产素(oxytocin, OT)。GHRH在大鼠白细胞中的合成亦得到证实。

作者: 2006-1-13
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