脾脏的基础研究进展与展望

【摘要】 近年来，随着对脾脏组织结构、细胞功能、分泌功能和神经支配的深入研究，对于脾脏的功能有了更深层次的认识。脾脏是机体免疫神经内分泌网络调节中心的一个重要组成部分，它不仅具有滤血、免疫、造血和储血等功能，而且其免疫功能具有“双向性”和“时相性”的特点。然而，要确切评价脾脏的功能尤其是病理状态下的脾脏功能，明确阐述脾功能亢进的机制、脾脏与其他脏器的关系等一系列问题还有待于对其进行进一步的深入研究。本文将从多个角度对脾脏的基础研究进展进行简要的介绍。

【关键词】 脾脏；门静脉高压症；脾功能亢进；脾脏肿瘤；脾脏移植

　　ABSTRACT: A better understanding of the function of spleen has been gained recently， owing to the indepth studies on the structure， cellular function， secretion and innervation of spleen. It is generally accepted that the spleen is the important part of the regulation network between immune， nerve and endocrine system. The spleen has much more functions besides blood filtering and storing， haematogenesis， and immunization， and its immune function has characteristics of twoway and phase. But further study is still needed for the precise evaluation of function of the spleen， especially the spleen on the pathologic state， clarification of the pathogenesis of hypersplenism， and the relationship between spleen and other organs. Here we introduced the progress of fundamental research of the spleen from multiple perspectives.

　　KEY WORDS: spleen; portal hypertension; hypersplenism; tumor of spleen; transplantation of spleen

　　早期由于受到“脾脏无用”观点的影响，脾脏领域的研究相对滞后，直到1952年King和Schumacker报道了脾切除后暴发性感染(overwhelming postsplenectomy infection， OPSI)，人们才逐渐认识到脾脏对机体的重要性。脾脏作为全身最大的周围淋巴器官，其结构和功能复杂，以往认为脾脏的功能主要集中在滤血、免疫、造血和储血方面，近年来随着免疫学、分子生物学等相关学科的发展，对脾脏结构和功能有了深入、全面、系统的再认识。现就脾脏的基础研究进展进行简要的回顾与展望。

　　1 脾脏的组织学结构
　　
　　脾脏的实质分为白髓、红髓和边缘区三部分。白髓由密集的淋巴细胞构成，是机体发生特异性免疫的主要场所。当抗原侵入脾引起体液免疫应答时，白髓内淋巴小结会大量增多。红髓主要由脾血窦和脾索组成，红髓内血流缓慢，使抗原与吞噬细胞的充分接触成为可能，是免疫细胞发生吞噬作用的主要场所。边缘区(marginal zone， MZ)位于红髓和白髓的交界处，此区淋巴细胞较白髓稀疏，以B 细胞为主，但有较多的巨噬细胞(Mφ)，是脾内捕获抗原、识别抗原和诱发免疫应答的重要部位[12]。目前，研究确认在边缘区内存在有与血脑屏障等生物屏障类似的血脾屏障(blood spleen barrier， BSB)。这一概念最早由Weiss等[3]提出，他们将脾动、静脉间对疟原虫感染红细胞的滤过作用称为BSB。我国学者蒋登金和朱安龙等[45]分别通过对大鼠脾脏的研究，确立了BSB的概念和结构：血脾屏障位于边缘区，环绕白髓存在，是一种由窦周血管内皮细胞及其基底膜、Mφ、网状细胞和网状纤维(网状组织)及胶原纤维组成的生物屏障。它通过细胞间较致密结合的机械屏障作用和Mφ的生物吞噬作用发挥抗原滤过作用，维持白髓的内环境稳态，它随生发中心的形成而逐渐成熟。与血脑屏障、血胸腺屏障等体内其他生物屏障相比，BSB的结构相对松散，没有细胞之间的紧密连接，但它的组成成份多。因此，阻挡和吞噬异物的细胞种类较多。
　　
　　脾脏的这种特有的组织结构为其发挥生理功能奠定了基础。但是，目前对于病理状态下，脾脏组织结构改变引起脾脏功能相应的变化、及其在疾病发生发展过程中的作用还鲜有报道。

　　2 脾脏内的细胞及其功能
　　
　　脾脏内的大量免疫细胞是其执行免疫功能的基础，其中包括Mφ、淋巴细胞、树突状细胞(dendritic cell， DC)等。脾脏既可通过吞噬作用完成机体的非特异性免疫功能，又可以通过T细胞介导的细胞免疫和B细胞介导的体液免疫完成机体的特异性免疫功能，脾脏同时也是产生记忆性T、B细胞的重要场所，对再次免疫应答起重要作用。
　　
　　脾脏内的Mφ主要分布在脾脏边缘区、脾索、脾窦及鞘动脉等处，具有滤过血液、吞噬异物、呈递抗原发生免疫应答等作用[6]，并与脾内T细胞或B细胞等相互作用、相互制约共同执行免疫功能。脾脏内的B细胞主要分布在脾小体和MZ，其次散布于动脉周围淋巴鞘(periarterial lymphatic sheath， PALS)的外侧部和红髓，主要通过产生抗体，以中和病原体、调理Mφ吞噬和形成抗原抗体复合物等方式，发挥其免疫功效[7]。B细胞还可作为抗原提呈细胞，并分泌淋巴因子，参与免疫调节和炎症反应。脾脏内的T细胞主要聚集在PALS和MZ。目前，对于淋巴滤泡中是否存在T细胞及其亚群有较大分歧。T细胞引起的特异性免疫应答在机体清除病原体、移植免疫和抗肿瘤免疫中有重要作用。T细胞还能够分泌淋巴因子在多个环节上参与免疫调节[8]。DC与机体免疫应答的调节密切相关，是激发免疫反应和诱导免疫耐受的重要调节环节之一。DC对淋巴细胞凋亡的调控是机体调节过度免疫反应的重要自我平衡机制。以往认为DC是专职性的抗原提呈细胞，然而目前还发现一种新的DC细胞系，兼有DC和NK细胞的特征，称为可产生干扰素的杀伤性DC(interferonproducing killer DC， IKDC)。根据刺激抗原的不同，IKDC分泌IL12或IFNγ，直接杀灭NK细胞的靶细胞，是非特异性免疫和特异性免疫之间的重要关联[9]。另外，脾脏内还存在一定量的自然杀伤细胞(natural killer cell， NKC)，主要分布于红髓、白髓和脾小体生发中心。NK细胞可直接杀伤肿瘤和病毒感染的细胞，也可分泌细胞因子来调节其他免疫细胞功能[10]。

　　3 脾脏的分泌功能
　　
　　脾脏是血源性抗原发生免疫应答的主要场所，是产生抗体尤其是初级反应中IgM的主要基地；脾脏还能产生促吞噬肽(tuftsin)、补体、Fn、TNF、备解素和调理素等多种体液因子。
　　
　　tuftsin是一种作用很强的免疫调节因子，在微量浓度下，即可明显促进中性粒细胞、Mφ、单核细胞的吞噬作用，动物实验表明体内注射tuftsin后，会明显增强机体免疫力[11]。脾切除后机体tuftsin含量降低时，吞噬细胞的活性受到影响，机体易感性增强。tuftsin亦可通过增强Mφ、NK细胞、粒细胞杀伤肿瘤细胞的细胞毒作用，或提高T细胞依赖性抗体的水平，增强机体抗肿瘤的体液免疫反应。近年来的研究还发现，tuftsin能够影响生物源性儿茶酚胺类物质的释放，具有组织因子样作用、止痛、加速神经移植后修复速度，还能间接诱导肝癌细胞的凋亡，并且tuftsin结合的脂质体作为载体能使药物特异性地与单核巨噬细胞结合增强其自然杀伤能力[1214]。
　　
　　另外，脾脏与机体内分泌系统关系非常密切，如甲状腺素释放激素在一定条件下对脾脏的免疫功能有调节作用。近年来的研究还发现，脾脏内T、B细胞和DC均可释放促甲状腺激素，临床上很多脾萎缩患者同时患有毒性突眼性甲状腺肿[15]；此外，脾脏与肾上腺皮质激素和性激素等其他激素也有一定关系，动物实验表明雌二醇对脾外伤后免疫功能的恢复有十分明显的作用[16]，临床上也发现切脾后患者易患肾上腺皮质机能减退症。这些都说明脾脏作为机体重要的免疫器管，在受内分泌系统调节的同时，其本身也具有一定的内分泌功能。

　　4 脾脏的神经支配
　　
　　支配脾脏的神经主要是腹腔交感神经节后纤维，由脾门伴随脾动脉进入脾脏，其中胆碱能神经除与脉管系统伴随分布外，脾组织实质内也有分布，而且分布于不同结构的神经纤维相互连接[17]。脾交感神经对脾脏免疫功能的影响主要表现为两个方面：调节脾脏血液灌流量和脾免疫细胞功能。脾交感神经电生理活动与内毒素呈剂量依赖关系，内毒素剂量越大，脾交感神经电生理活动强度越高，潜伏期越短，脾脏血液灌流量越低，说明脾交感神经对内毒素的敏感性较高，能快速调节脾脏血流量，使之表现出相应的免疫反应[18]。研究还发现全身发热引起的脾脏交感神经冲动释放，会引起脾脏细胞因子相关基因表达的改变，其中以IL1、IL6最为明显，但对免疫功能影响的具体作用还不清楚[19]。脾脏的神经纤维处于结构不断重塑、功能不断改建之中，这与机体不断接受刺激，免疫系统与神经内分泌系统同时不断地感受刺激、协调功能、作出应答和调节有关。
　　
　　目前，尚未发现脾脏内副交感神经纤维的分布。但最新研究发现，迷走神经在神经系统与免疫系统间的联系中有重要作用，国外学者称之为“胆碱能炎症信号途径”，即迷走神经通过刺激Mφ表面的乙酰胆碱受体活化Mφ，引起非特异性免疫。因此，推测迷走神经与脾脏Mφ的功能有一定的关系，但尚需进一步的研究证实[20]。
　　
　　以往人们都认为自主神经系统和免疫系统是完全独立的系统，各自执行功能，但越来越多的研究发现，脾脏除受神经直接支配外，还会受到许多神经多肽的间接调控，如P物质(substance P， SP)能够刺激脾脏内T细胞释放IL2，内啡肽能够抑制脾细胞产生抗体等[21]。然而，脾脏作为免疫系统和神经系统的“交汇点”，其调节机制研究甚少，可能较为复杂。

　　5 门静脉高压症与脾脏
　　
　　目前，对门静脉高压症(portal hypertension， PH)患者肿大的脾脏功能状况及其对机体的作用至今仍然存在很大分歧。
　　
　　一方认为：PH时，脾脏会发生纤维化改变并逐渐加重，脾脏抗感染能力降低，脾脏对肝硬化具有促进作用。吴仕和等[22]观察到，PH患者巨脾胶原纤维含量与正常脾脏相比显著增多，并以Ⅲ型胶原增多为主，巨脾已明显出现纤维化，巨脾组织中CD4+(Th细胞)、CD4+/CD8+、CD20+细胞(为总Ｂ细胞)均明显降低，CD8+(Ts细胞)增加，患者外周血tuftsin水平、CD3+、CD4+、CD4+/CD8+明显低于正常对照组。汪谦等[23]的实验结果显示，保留在高压的门静脉系统内的脾脏，纤维化程度逐渐加重、功能降低，相反移植到压力正常的髂血管的脾脏，其纤维化程度可逐渐减轻，间接说明门脉高压是脾脏纤维化的直接原因，只要门脉高压不去除，脾脏最终演变成纤维化脾脏丧失其功能。实验还发现，PH患者巨脾组织主要为CD4+细胞减少，CD20+细胞减少，CD8+细胞增加，表明巨脾免疫功能显著降低。巨脾纤维化可能是其主要原因。另外，PH脾脏瘀血肿大，血流慢、缺氧，可导致其免疫细胞的功能和形态的改变，使巨脾的Th细胞和CD20+细胞减少，免疫功能降低，呈负性免疫状态。
　　
　　另一方则认为：PH患者巨脾实际上为充血性肿大，仍具免疫功能，对维持机体正常免疫状态有利。Trobs等[24]通过动物实验发现脾切除后导致机体体液免疫和细胞免疫功能的紊乱。作者通过研究发现PH脾脏Mφ和淋巴细胞的相对数量(单位重量脾组织中的Mφ数)虽然减少，但由于脾脏体积显著增大，Mφ和淋巴细胞的绝对数明显增多，而且Mφ的吞噬功能显著增强[2526]，T、B细胞的增殖功能也明显增强。付颖瑜[27]也发现PH脾功能亢进(脾亢)患者脾切除术后，虽然血小板数量有所上升，但凝血功能改善并不明显，并认为这可能与失去脾脏分泌和储存凝血因子VIII的功能有关。国外学者最近报道，肝硬化PH患者进行肝移植后，脾脏的免疫功能很快会有一定程度的恢复，而且脾亢程度也会减轻[28]。这些都说明PH脾亢时脾脏仍具有一定的功能，但可能处于某种功能紊乱的状态。然而，两种截然不同的观点谁对谁错，应该通过对PH脾脏及其功能进行更加深入的研究后再做结论，也将为PH患者的临床治疗中对巨脾的正确处理提供科学依据。
　　
　　有鉴于此，作者还曾运用基因芯片和蛋白质抗体芯片对PH脾亢脾脏与正常脾脏间脾Mφ的基因表达差异和脾组织细胞因子的表达差异进行了检测，结果发现Mφ的差异表达基因共121条，其中已知表达上调的基因21个，表达下调的73个。涉及离子通道和运输蛋白、细胞周期蛋白类、细胞骨架和运动、DNA合成和修复及重组蛋白、DNA结合及转录和转录因子、细胞受体、细胞信号和传递蛋白、代谢、免疫等功能及尚未明确的基因等方面[29]，其中表达明显上调的PIK3R1和Cdc7/Dbf4可能与脾脏Mφ的活化密切相关。通过RNAi等方法研究它们的具体功能，将有利于从分子水平深入探讨PH脾亢的发病机制，这也是我们今后努力的方向之一。组织细胞因子出现表达差异的共有26个，其中在脾亢脾组织中表达明显升高的共有21个，表达明显降低的共有5个。表达明显上调的细胞因子包括与单核细胞趋化和巨噬细胞活化相关的IL10、IL16、MCSF、IFNγ、TNFβ、趋化因子家族的MDC/CCL22、MCP2/CCL8和SDF1/CXCL12等，以及与纤维化和组织改建相关的细胞因子VEGF、TGFβ1、TGFβ2、TGFβ3、MIF、FGF9、Flt3 Ligand、IGFBP2、IGFBP3等。

　　6 脾功能亢进
　　
　　脾功能亢进(简称脾亢)最早由Chauffard[30]于1907年开始使用，按病因可分为原发性和继发性两大类，以继发性占绝大多数。在我国，继发性脾亢最常见的原因是肝炎后肝硬化引起的PH。脾亢的发病机制至今仍不十分清楚。只是可以肯定，脾亢时的血细胞减少与以下几个过程有关[6]：①脾脏对血细胞过分阻留和吞噬破坏；②脾脏可能分泌某种已知或尚未证实的“激素”、“细胞因子”等体液因素，抑制骨髓；③脾脏产生某种自身抗体，破坏自身血细胞；④脾亢时血液稀释造成循环血细胞减少。各过程在脾亢发生中所起的作用因引起脾亢的原发病不同而不同。
　　
　　脾脏Mφ吞噬破坏血细胞增多被认为是脾功能亢进发病的重要环节[31]，但具体机制尚不十分清楚。Toll样受体(Toll like receptors， TLR)主要分布在Mφ等免疫细胞表面，识别细菌内毒素(LPS)等菌体成分，介导激活免疫细胞的活性，在Mφ因LPS刺激诱导而活化的过程中，TLR4起核心通路的作用。作者曾首次观察了PH脾亢脾Mφ的TLR4表达[32]，并将其与患者的血清LPS水平、Mφ的吞噬功能进行了相关性分析。结果显示，与正常脾脏组相比，肝硬化PH脾亢组血清LPS水平明显升高，脾Mφ TLR4表达量显著增多、Mφ吞噬功能显著增强，且三者之间呈显著正相关。由此提出，“内毒素血症→脾脏Mφ Toll样受体活化→Mφ吞噬破坏血细胞增多”可能是PH脾亢发生的机制之一。然而，脾亢的发生可能是一个由多因素参与的复杂过程，其在PH脾亢发生中的实际角色还需要进一步的研究。
　　
　　理想的脾亢模型是系统深入地研究脾亢发病机制的重要手段。因此，模型制备方法的建立就显得十分必要。其中腹腔注射甲基纤维素(methycellulose)制备的脾亢模型被认为是经典模型，但诱导时间长，一般需要6-8周，而且还可能引起其他脏器的组织学和功能改变[33]。