非特异性免疫(nonspecific immunity)又称先天免疫,是人类在长期的种系发育和进化过程中,逐渐建立起来的一系列天然防御功能。其特点是:①生来就有,受遗传基因控制,并能传给后代,具有相对稳定性;②作用无特异性,不是针对某一特定致病菌,而是对所有细菌均有一定的防御能力;③再次接触相同致病菌,其功能不会增减;④非特异性免疫应答迅速,担负“第一道防线”作用。非特异性免疫主要通过机体的屏障结构、吞噬细胞和体液中抗菌物质等来实现。
(一)屏障结构
1.皮肤与黏膜 健康和完整的皮肤与黏膜能有效地阻挡细菌的侵入,另外,皮肤和黏膜有多种附件并分泌多种杀菌物质,如呼吸道黏膜上皮细胞的纤毛运动可将停留的致病菌排出体外,汗腺分泌的乳酸、皮脂腺分泌的脂肪酸、黏膜分泌的溶菌酶、胃酸、蛋白酶等分泌物都有一定的杀菌作用。除此之外,由正常菌群构成的菌膜屏障对致病菌有拮抗和抑制作用。
2.血脑屏障 血脑屏障由软脑膜、脉络膜、脑毛细血管和星状胶质细胞等组成。血脑屏障具有阻挡致病菌及其毒性产物从血流进入脑组织或脑脊液的作用,从而保护中枢神经系统。婴幼儿的血脑屏障尚未发育健全,易被病原菌侵袭而发生脑膜炎、脑炎等疾病。
3.胎盘屏障 由母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿绒毛膜组成,能阻止母体血液中的病原体及其有害产物进入胎儿体内。但母体在妊娠3个月内,由于胎盘屏障尚不完善,感染母体的病原体有可能经胎盘侵犯胎儿,干扰其正常发育,造成畸形、流产甚至死亡。母体中的药物也会影响胎儿,故在怀孕期间尤其是早期,应尽量防止发生感染并尽可能减少药物的使用。
(二)吞噬细胞
当致病菌突破宿主屏障结构后,首先与致病菌接触并发动攻击的是吞噬细胞。人类吞噬细胞包括外周血中的中性粒细胞、单核细胞和各种组织中的巨噬细胞。
1.吞噬和杀菌过程 一般分为4个阶段,见图6-2。
(1)趋化:吞噬细胞与致病菌的接触可为偶然相遇,但多数情况下,入侵的致病菌可刺激机体产生趋化因子,在趋化因子作用下,吞噬细胞穿过毛细血管壁定向聚集到炎症部位。趋化因子的种类很多,主要包括细菌成分或代谢产物、补体活化产物C3a、C5a、C567、炎症组织分解产物以及细胞因子等。
(2)识别与结合:吞噬细胞主要通过其表面受体如脂多糖受体(CD14)、甘露糖受体、C3b受体等,识别病原体,并与之结合。
(3)吞入:吞噬细胞识别致病菌后,接触部位细胞膜内陷同时伸出伪足,将致病菌包围并摄入细胞内,形成由部分细胞膜包绕的吞噬体。
(4)杀灭与消化:当吞噬体形成后,溶酶体与之靠近、接触,并融合成吞噬溶酶体。溶酶体内的溶菌酶、髓过氧化物酶、杀菌素、碱性磷酸酶等可杀死致病菌,而蛋白酶、多糖酶、核酸酶、脂酶等则将相应底物分解,最后吞噬细胞将不能消化的残渣排到细胞外。
图6-2 吞噬细胞吞噬杀菌过程
人类中性粒细胞的杀菌机制有依氧和非依氧两大系统,前者又分髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)介导系统和非MPO系统。单核吞噬细胞的杀菌主要依靠H2O2和乳酸等。
2.吞噬作用的后果 吞噬细胞吞噬致病菌后,其后果随细菌种类、毒力和宿主免疫力不同而异,一般有两种结局。
(1)完全吞噬:正常情况下,大多数细菌会被吞噬杀灭,称为完全吞噬。如化脓性球菌被吞噬后,一般5~10min死亡,30~60min被分解破坏。
(2)不完全吞噬:结核分枝杆菌、布鲁菌、伤寒沙门菌等胞内寄生菌在免疫力缺乏或低下的宿主中,虽被吞噬却不被杀死,反而在吞噬细胞内生长繁殖,导致吞噬细胞破裂。未破裂的吞噬细胞可保护致病菌避免受到机体体液中非特异抗菌物质、特异抗体或抗菌药物等的作用,随游走的吞噬细胞经淋巴液或血液扩散到人体其他部位,造成广泛病变。
此外,吞噬细胞在吞噬过程中,溶酶体释放出的多种水解酶也能破坏邻近的正常组织细胞,造成组织损伤和炎症。
(三)体液因素
正常体液和组织中含有多种杀伤或抑制致病菌的物质,主要有补体、溶菌酶、防御素。
1.补体 存在于人和哺乳动物血清中具有酶活性的一组球蛋白。当补体系统被经典途径或旁路途径激活后,可产生多种具有溶菌、细胞毒、趋化、黏附等生物学活性的因子,促进吞噬和扩大抗感染作用。在特异性抗体产生之前,补体可以通过旁路途径活化而发挥防御作用,故是一种重要的抗感染天然免疫机制。
2.溶菌酶 为一种碱性蛋白,主要来源于吞噬细胞,广泛分布于血清、唾液、泪液、乳汁和黏膜分泌物中。作用于革兰阳性菌的胞壁肽聚糖,使之裂解而溶菌。因为革兰阴性菌的肽聚糖外尚有脂蛋白等层包围,故对革兰阴性菌无效,但在特异性抗体参与下,溶菌酶也可破坏革兰阴性菌。
3.防御素 是一类富含精氨酸的小分子多肽。主要存在于中性粒细胞的嗜天青颗粒中,人的肠细胞中也有。防御素主要通过破坏病原菌细胞膜的完整性,使胞内、外物质交换失控,进而导致细菌死亡。
正常体液中还有乙型溶素、组蛋白、白细胞素、乳素、正常调理素等杀菌或抑菌物质。
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