單核吞噬細胞系統

游離於血液中的單核細胞（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。

基本介紹

• 中文名：單核吞噬細胞系統
• 外文名：mononeuclear phagocyte system
• 別稱：單核巨噬細胞系統
• 屬於：機體防禦結構的重要組成部分

簡介

單核吞噬細胞系統(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、線粒體及粗糙內質網，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及衰老傷亡細胞；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，結締組織跟淋巴組織中的巨噬細胞、肝的庫普弗細胞、肺的塵細胞、神經組織的小膠質細胞、骨組織的破骨細胞、表皮的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進入其他組織中，分別分化為上述各種細胞。

特徵

形態結構

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。

單核吞噬細胞結構

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細胞的鑑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，從而參與炎症與免疫應答過程。套用單克隆抗體鑑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小時後，循血流進入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，胸膜腔和腹膜的巨噬細胞，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細胞在吞噬異物後，細胞內會發生一系列代謝改變，如糖代射增強，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，對玻璃與塑膠製品具有強的粘附性，故又被稱為粘附細胞（adherentcell），藉助這個特性可將MPS細胞與淋巴細胞分離。

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，也是它有別於其他吞噬細胞（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性功能狀態。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（漿膜呈不規則波浪形，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。

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細胞的體內分布廣泛、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

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、免疫效應與免疫調節。

吞噬細胞

病原微生物侵入機體後，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後，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藉助抗瘤抗體的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後呈遞給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細胞可通過下列途逕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前列腺素、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進入血流。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，移行至全身各組織並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。