白细胞生理

 

 

 

 

白细胞不是一个均一的细胞群，根据其形态、功能和来源部位可以分为三大类：粒细胞、单核细胞和淋巴细胞（表3-3）。白细胞与红细胞和血小板一样都起源于骨髓中的造血干细胞，在细胞发育过程中又都是经历定向祖细胞、前体细胞，而后成为具有各种细胞功能的成熟白细胞。

表3-3 血液中各类白细胞计数（细胞/μL）

	均数	%	范围
中性粒细胞	4150	59	1712～7588
嗜酸性粒细胞	165	2	0～397
嗜碱性粒细胞	44	<1	0～112
单核细胞	456	7	66～846
淋巴细胞	2185	31	1029～3341
白细胞	7000		2800～11200

引自Schmidt,R.F.&Thews,G,1989 

白细胞的分化和增殖受到一组造血76生长因子（hematopoietic growth factor,HGF）的调节。这些因子从淋巴细胞、单核细胞和成纤维细胞生成并分泌，是一类糖蛋白。由于有些造血生长因子在体外可刺激造血细胞生成集落，故又称为集落刺激因子（clony stimulating factor, CSF）。目前从结构到功能已经充分阐明的集落刺激因子有M-CSF、G-CSF、GM-CSF、Multi-CSF、Meg-CSFt 和EPO等6种，除了EPO是调节红细胞生成因子之外，其余因子均参与调节白细胞的生成。这些因子中有的作用是广谱的，如Multi-CSF和GM-CSF（G是粒细胞缩写，M是单核细胞的缩写）的作用可以影响多系造血祖细胞的生成和发育，而其它一些因子（如G-CSF、M-CSF、GM-CSF）作用较为局限，只作用于某一系的造血祖细胞。所有这些因子除了作用于祖细胞，还能影响成熟白细胞的功能。此外，还有一类抑制性因子，如粒细胞抑素、乳铁蛋白和转化生成因子-β等，它们或是直接抑制白细胞的增殖、生长、或是限制上述的一些生长因子的释放或作用。

淋巴细胞的生成过程与其它白细胞有一些不同。在干细胞分化的早期，淋巴干细胞首先从多能干细胞分化出来。这些淋巴干细胞随血流进入初级（或中枢）淋巴器官，即骨髓和胸腺，在这里它们发育成定向淋巴细胞（commmittde lymphocyte）。在骨髓中发育的称为B细胞；在胸腺中发育的称为T细胞。随后，B和T细胞均随血流转移到二级（或外周）淋巴器官，即淋巴结和脾，在那里它们与某种抗原接触后即分化和增殖成为真正具有免疫功能的细胞，如浆细胞和T效应细胞（t effector cell）。淋巴细胞在生长成熟过程中接受一组称为白细胞介素（interleukins,ILs）的细胞因子的调节，T细胞在胸腺中还接受胸腺激素的作用（图3-3）。

图3-3 T细胞的成熟和分化

所有的白细胞都能作变形运动，凭藉这种运动白细胞得以穿过血管壁，这一过程称作血细胞渗出（diapedisis）。白细胞具有趋向某些化学物质游走的特性，称为趋化性。体内具有趋化作用的物质包括：细菌毒素、细菌或人体细胞的降解产物，以及抗原-性体复合物等。白细胞按照这些物质的浓度梯度游走到这些物质的周围，把异物包围起来并吞入胞浆内，这称为吞噬作用。每类白细胞都具有某些酶类，如蛋白酶、多肽酶、淀粉酶、脂酶和脱氧核糖核酸酶等。在白细胞总数中，有一半以上存在于血管外的细胞间隙内，有30%以上贮存在骨髓内，其余的才是在血管中流动的。这些白细胞凭藉血液的运输，从它们生成的器官，即骨髓和淋巴组织，到达发挥作用的部位。

（一）粒细胞

约有60%的白细胞的胞质内具有颗粒，因而把它们称为粒细胞。又根据胞质中颗粒的染色性质不同将粒细胞区分为：中性、嗜酸性和嗜碱性粒细胞，这三类细胞的比例见表3-3。粒细胞在血流中停留时间很短暂，一般从数小时至2天。

　　1．中性粒细胞绝大部分的粒细胞属中性粒细胞。每微升血液中约有4500个中性粒细胞。由于这些细胞的细胞核的形态特殊，又称为多形核白细胞。中性粒细胞在血管内停留的时间平均只有6-8小时，它们很快穿过血管壁进入组织发挥作用，而且进入组织后不再返回血液中来。在血管中的中性粒细胞，约有一半随血流循环，通常作白细胞计数只反映了这部分中性粒细胞的情况；另一半则附着在小血管壁上。同时，在骨髓中尚贮备了约2.5×10 ¹² 个成熟中性粒细胞,在机体需要时可立即动员大量这部分粒细胞进入循环血流。

中性粒细胞在血液的非特异性细胞免疫系统中起着十分重要的作用，它处于机体抵御微生物病原体，特别是在化脓性细菌入侵的第一线，当炎症发生时，它们被趋化性物质吸引到炎症部位。由于它们是藉糖酵解获得能量，因此在肿胀并血流不畅的缺氧情况下仍能够生存，它们在这里形成细胞毒存在破坏细菌和附近组织的细胞膜。由于中性粒细胞内含有大量溶酶体酶，因此能将吞噬入细胞内的细菌和组织碎片分解，这样，入侵的细菌被包围在一个局部，并消灭，防止病原微生物在体内扩散。当中性粒细胞本身解体时，释出各溶酶体酶类能溶解周围组织而形成脓肿。

中性粒细胞的细胞膜能释放出一种不饱和脂肪酸――花生四烯酸，在酶的作用下，由它再进一步生成一组旁分泌激素物质，如血栓素和前列腺素等，这类物质对调节血管口径和通透性有明显的作用，还能引起炎症反应和疼痛，并影响血液凝固（参看本章第三节及图3-8）。

2．嗜碱性粒细胞 在白细胞中嗜碱性细胞占0.5%-1%，即50个细胞/μ1。平均循环时间是12小时。这类粒细胞的胞质中存在较大和碱性染色很深的颗粒。颗粒内含有肝素和组织胺。近年来发现嗜碱性粒细胞参与体内的脂肪低谢。当食物中的脂肪被肠吸收后，周围血液中的嗜碱性粒细胞数随即增加。嗜碱性粒细胞释放出肝素（heparin），激活在血浆中的脂肪分解。这是由于肝素作为脂酶的辅基增强了脂酶的作用。结果加快了由脂肪分解为游离脂肪酸的过程。

嗜碱性粒细胞释放的组胺与某些异物（如花粉）引起过敏反应的症状有关（请参考免疫学教材）。

此外，嗜碱性粒细胞被激活时还释放一种称为嗜酸性粒细胞趋化因子A（eosinophile chemotactic factor A）的小肽，这种因子能把嗜酸性粒细胞吸引过来，聚集于局部以限制嗜碱性粒细胞在过敏反应中的作用。

　　3．嗜酸性粒细胞 血液中嗜酸性粒细胞占白细胞总数的2%-4%，即100-350个细胞/μ1。血液中嗜酸性粒细胞的数目有明显的昼夜周期性波动，清晨细胞数减少，午夜时细胞数增多。这种细胞数的周期性变化是与肾上腺皮质释放糖皮质激素量的昼夜波动有关的。当血液中皮质激素浓度增高时，嗜酸性粒细胞数减少；而当皮质激素浓度降低时，细胞数增加。嗜酸性粒细胞的胞质内含有较大的、椭圆形的嗜酸性颗粒。这类白细胞也具有吞噬功能。嗜酸性粒细胞在体内的作用是：①限制嗜碱性粒细胞在速发性过敏反应中的作用。当嗜碱性粒细胞被激活时，释放出趋化因子，使嗜酸性粒细胞聚集到同一局部，并从三个方面限制嗜碱性粒细胞的活性：一是嗜酸性粒细胞可产生前列腺素E使嗜碱性粒细胞合成释放生物活性物质的过程受到抑制；二是嗜酸性粒细胞可吞噬嗜碱性粒细胞所排出的颗粒，使其中含有生物活性物质不能发挥作用；三是嗜酸性粒细胞能释放组胺酶等酶类，破坏嗜碱性粒细胞所释放的组胺等活性物质。②参与对蠕虫的免疫反应。在对蠕虫的免疫反应中，嗜酸性粒细胞有重要的作用。这类粒细胞的细胞膜上分布有免疫球蛋白Fc片断和补体C ₃ 的受体。在已经对这种蠕虫具有免疫性的动物体内，产生了特异性的免疫球蛋白IgE。蠕虫经过特异性IgE和C ₃ 的调理作用后，嗜酸性粒细胞可借助于细胞表现的Fc受体和C ₃ 受体粘着于蠕虫上，并且利用细胞溶酶体内所含的过多氧化物酶等酶类损伤蠕虫体。在有寄生虫感染、过敏反应等情况时，常伴有嗜酸性粒细胞增多。

（二）单核细胞

第二类白细胞称为单核细胞，胞体较大，直径约为15-30酶μm，胞质内没有颗粒，它们约占血液中白细胞数的4%-8%。单核细胞来源于骨髓中的造血干细胞，并在骨髓中发育。当它们从骨髓进入血流时仍然是尚未成熟的细胞。与其他血细胞比较，单核细胞内含有更多的非特异性脂酶，并且具有更强的吞噬作用。单核细胞在血液中停留2-3天后迁移到周围组织中，细胞体积继续增大，直径可达50-80μm，细胞内所含的溶酶体颗粒和线粒体的数目也增多，成为成熟的细胞。固定在组织中的单核细胞称为组织巨噬细胞，它们经常大量存在于淋巴结、肺泡壁、骨髓、肝和脾等器官。激活了的单核细胞和组织巨噬细胞能生成并释放多种细胞毒、干扰素和白细胞介素，参与机体防卫机制，还产生一些能促进内皮细胞和平滑肌细胞生长的因子。在炎症周围单核细胞能进行细胞分裂，并包围异物。

（三）淋巴细胞

淋巴细胞是免疫细胞中的一大类，它们在免疫应答过程中起着核心作用。根据细胞成长发育的过程和功能的不同，淋巴细胞分成T细胞和B细胞两类。在功能上T细胞主要与细胞免疫有关，B细胞则主要与体液免疫有关。

1．T细胞 在血液的淋巴细胞中，约占70%-80%，在血液和淋巴组织之间反复循环，还可以停留在外周淋巴器官如淋巴结中。淋巴细胞的寿命较长，一般为数月，有的长达一年以上。T细胞被特异性的抗原物质激活后，进行增殖和分化，形成在功能上各异的两类细胞，即T免疫效应细胞T记忆细胞（t memory cell）。

　　根据T效应细胞的细胞表面特征的不同可区分为T ₄ 和T ₈ 两个亚群，而这些亚群还可根据不同的功能再分为不同类型。属于T ₄ 亚群的有：淋巴因子T细胞（t lymphokine cell,T _L ）、诱导性T细胞（T inductor cells,T ₁ ）和辅助性T细胞（t helper cells, T _H ）。淋巴因子T细胞能通过释放淋巴因子激活巨噬细胞和造血干细胞；T诱导性细胞能释放白细胞介素-2（interlukin-2），促进其他T细胞的成熟分化，而辅助性T细胞能产生一种B细胞生长因子（b cell growth factor），促使B细胞分化为浆细胞，影响抗体的产生。

　　T ₈ 亚型细胞，根据其功能可以再分为能抑制B细胞和T细胞活性的抑制性T细胞（t suppressor cells,Ts）,和对带有特异抗原的靶细胞具有杀伤作用的细胞毒性T细胞（t cytotoxic cells, Tc）。由此可见，T细胞除了具有细胞免疫作用外，它们还具有调节其他免疫细胞特别是B细胞的功能。

长寿命的记忆T细胞在血液中不断循环，当他们再次遇到曾经接触过的抗原时，即使相隔几年之久仍能加以“识别”。在第二次与抗原体接触时能激发一种继发反应，这种反应比原发反应更强烈的引起细胞增殖，在短时间内形成大量的效应T细胞。T细胞各亚群的关系见图3-3。

2．B细胞 在血液中B细胞约占淋巴细胞总数的15%。固定在B细胞膜表面的免疫球蛋白（主要是单体IgM和IgD）是抗原的特异性受体。当它们初次与某一个抗原接触而被致敏时，一部分B细胞即分化成熟为浆细胞，浆细胞即开始生成对该抗原特异的免疫球蛋白并将它们释放到周围的组织液中，这就是免疫抗体。只有当某些调节性因子，如由辅助性T细胞所释放的淋巴因子和巨噬细胞释放的白细胞介素-1存在时，B细胞才能被抗原激活。浆细胞不再在血液中循环，在它们生存的2-3天时间里一直停留在组织中。

有小部分受抗原刺激的B细胞发展成为记忆性B细胞，寿命很长，且保持特异性，由它们增殖生成的后代细胞也保持着这种特异性。当它们再次接触具有同样特异性的抗原时，便能迅速被激活，成为特异B淋巴母细胞。由记忆性B细胞增殖生成的后代细胞愈多，被特异性抗原、激活的B细胞数也愈多。可见B细胞系统的“记忆”能力是取决于具有抗原特异性的记忆细胞数目的多少。

在血液中，除了T细胞和B细胞之外还有一类淋巴细胞，根据它们的细胞表面标志既不归属于B细胞，也不归属于T细胞。这类细胞称为裸细胞（null cell）,约占血液中淋巴细胞总数的5%-10%。目前受注意的裸细胞有杀伤细胞（killer cell,K细胞）和自然杀伤细胞（matiral killer cell,NK细胞），K细胞上具有免疫球蛋白IgG的Fc片段受体，当表面覆盖有IgG（抗体）的靶细胞与K细胞接触时，IgG分子的Fc片段可与K细胞表面的Fc受体结合，激发K细胞的杀伤作用。由此可见，K细胞的杀伤作用是抗原依赖性的，但抗原是非特异的。至于NK细胞，虽然也是杀伤细胞，但其杀伤作用不依赖于抗原和抗体的存在。NK细胞广泛分布在血液和外周淋巴器官，对杀伤肿瘤细胞有重要作用。干扰素能活化NK细胞，而白细胞介素-2能刺激NK细胞的增殖和产生干扰素，因而增强NK细胞的杀伤作用。