Cell,Death,Differ：時(shí)玉舫研究組發(fā)現(xiàn)自身免疫性疾病新機(jī)制

Cell,Death,Differ：時(shí)玉舫研究組發(fā)現(xiàn)自身免疫性疾病新機(jī)制

2016年08月27日訊 國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞死亡與分化》（Cell Death & Differentiation）在線發(fā)表了中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院/上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院健康科學(xué)研究所時(shí)玉舫研究組題為Spermidine Alleviates Experimental Autoimmune Encephalomyelitis through Inducing Inhibitory Macrophages 的最新研究成果，揭示了亞精胺對(duì)實(shí)驗(yàn)性自身腦脊髓炎的治療作用和機(jī)制。

自身免疫病是機(jī)體免疫系統(tǒng)發(fā)生偏差，導(dǎo)致免疫系統(tǒng)開始錯(cuò)誤地攻擊自身細(xì)胞和組織，從而造成器官功能損傷。這類疾病非常難以治愈，至今仍是臨床醫(yī)學(xué)的難題。在多發(fā)性硬化癥（MS）的發(fā)病過程中，免疫系統(tǒng)攻擊自身運(yùn)動(dòng)神經(jīng)髓鞘，導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生炎癥以及脫髓鞘病變，多發(fā)于20-40歲的中青年人，目前該病在全球范圍內(nèi)約有數(shù)百萬患者，在我國MS病例呈迅速上升的趨勢(shì)。在對(duì)MS的經(jīng)典動(dòng)物模型--實(shí)驗(yàn)性自身反應(yīng)性腦脊髓炎（EAE）的研究中發(fā)現(xiàn)Th1、Th17細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等對(duì)于EAE的發(fā)病均起著重要的作用。對(duì)此，機(jī)體高度進(jìn)化的負(fù)反饋免疫調(diào)節(jié)機(jī)制參與了調(diào)整炎癥反應(yīng)和固有免疫，從而影響疾病的進(jìn)程。其中，機(jī)體的多種代謝產(chǎn)物也具有重要的免疫調(diào)節(jié)作用。亞精胺是一種體內(nèi)氨基酸的中間代謝產(chǎn)物，為細(xì)胞生長(zhǎng)所必需的多胺類物質(zhì)，并且具有一定的免疫調(diào)節(jié)作用。然而，亞精胺的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制尚未完全闡明。

博士研究生楊茜等人在研究員時(shí)玉舫和副研究員曹巍的指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)，亞精胺可以顯著抑制EAE的發(fā)生和阻止EAE的進(jìn)展。經(jīng)亞精胺治療后的EAE小鼠，其中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)減少，脫髓鞘程度減輕，發(fā)病率降低。進(jìn)一步研究表明，亞精胺改善EAE的癥狀并非直接作用于致病性T細(xì)胞，而主要是通過調(diào)控巨噬細(xì)胞的功能，進(jìn)而抑制免疫反應(yīng)。

亞精胺一方面通過抑制巨噬細(xì)胞中NF-κB信號(hào)通路，影響抗原遞呈能力，降低炎癥反應(yīng)；另一方面，它通過上調(diào)精氨酸酶1的表達(dá)，促使巨噬細(xì)胞向抗炎性M2型轉(zhuǎn)化，并且通過精氨酸的消耗負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用機(jī)制，發(fā)揮對(duì)EAE的治療作用。這些發(fā)現(xiàn)加深了對(duì)亞精胺參與和塑造機(jī)體免疫微環(huán)境的認(rèn)識(shí)，尤其是調(diào)控炎癥狀態(tài)下巨噬細(xì)胞的活化狀態(tài)，為其在臨床中應(yīng)用提供了新的理論依據(jù)和參考。

國外研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，第一次懷孕和后期懷孕的免疫細(xì)胞作用不同！

PNAS：治療肥胖的激素可能增加敗血癥的風(fēng)險(xiǎn)Cell：腸道發(fā)炎和口腔健康有密切關(guān)聯(lián)外國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，壞血病的突變將促使新生兒疾病及造血功能障礙外國研究員發(fā)現(xiàn)：人類大腦基因促使猴子長(zhǎng)出更大的大腦 懷孕需要生理性暴露于外來胎兒同種異體抗原，而且經(jīng)常會(huì)再次暴露于異源胎兒同種抗原。懷孕后的后果差異很大，有同種免疫和耐受性表型增加的證據(jù)。我們表明，懷孕引發(fā)了胎兒特異性母體CD8+ T細(xì)胞的積累及其在分娩后作為活化記憶池的持久性。在非生殖環(huán)境中，抗原再相遇會(huì)發(fā)生細(xì)胞溶解和強(qiáng)大的二次擴(kuò)增潛能。相比之下，與PD-1和LAG-3表達(dá)增加相關(guān)的CD8+T細(xì)胞功能衰竭與隨后懷孕期間胎兒抗原的重新 *** 有關(guān)。PD-L1 / LAG-3中和釋放了胎兒特異性CD8+的活化T細(xì)胞，在繼發(fā)而非原發(fā)妊娠期間選擇性地導(dǎo)致胎兒浪費(fèi)。

為了更全面地研究母親在懷孕期間對(duì)胎兒 *** 的免疫學(xué)反應(yīng)，將主要的組織相容性復(fù)合體（MHC）I類四聚體染色與四聚體陽性細(xì)胞富集相結(jié)合，以鑒定具有確定胎兒特異性的罕見內(nèi)源性母體CD8+T細(xì)胞。該方法利用了跟蹤內(nèi)源性母體T細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)繞過了僅對(duì)一部分外周T細(xì)胞進(jìn)行采樣所帶來的限制。通過重新定位這些工具，可以識(shí)別出分娩后仍然存在的由妊娠引發(fā)的胎兒特異性CD8+T細(xì)胞的獨(dú)特庫，并證明了其上下文特異性同種免疫與耐受性表型相關(guān)的分子基礎(chǔ)。

妊娠后具有胎兒特異性的母體CD8+T細(xì)胞持續(xù)存在

鑒于MHC單倍型等位基因中定義抗原的可用性有限，具有組成性細(xì)胞表面OVA表達(dá)的BALB / c（H-2d）雄性小鼠被用于在非轉(zhuǎn)基因C57BL / 6（H-2 b）雌性中進(jìn)行同種異體妊娠（圖1 A）。這種交配方案將OVA轉(zhuǎn)化為替代胎兒抗原，并允許使用MHC I類四聚體染色和富集來鑒定內(nèi)源性，多克隆胎兒特異性（H-2Kb：OVA257-264）CD8+T細(xì)胞。使用這種方法，我們顯示懷孕在脾臟和周圍淋巴結(jié)的妊娠中期（胚胎日[E] 10.5）啟動(dòng)了具有胎兒OVA特異性的母體CD8 + T細(xì)胞的約50倍擴(kuò)增（圖1 B） 。與原始對(duì)照小鼠中具有相同特異性的細(xì)胞相比，這些細(xì)胞的數(shù)目在分娩后收縮，直到分娩后8周仍保持> 10倍的增加水平（圖1 B）。

還觀察到由胎兒抗原 *** 引發(fā)的母體CD8 + T細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)移。在妊娠和分娩后，具有胎兒-OVA特異性的母體CD8 + T細(xì)胞顯示出更高的親和力，基于H-2K b：OVA四聚體染色強(qiáng)度和歸一化至TCR表達(dá)水平后的親和力，與原始對(duì)照中具有相同特異性的細(xì)胞相比小鼠（圖 1C）。懷孕期間和分娩后第21天，大多數(shù)胎兒OVA特異性CD8 + T細(xì)胞均為CD44 hi，表明有抗原經(jīng)歷（圖1D）。然而，CD62L的持續(xù)下調(diào)以及CCR7表達(dá)的增加模糊了進(jìn)一步分類為中央或效應(yīng)記憶細(xì)胞的作用（圖1 D）。孕育的孕產(chǎn)婦CD8 + T細(xì)胞也顯示出明確的陰性共 *** 分子（包括PD-1和LAG-3）表達(dá)增加，而在分娩后表達(dá)仍保持升高，而其他表達(dá)，包括CTLA-4和TIM-3，懷孕期間沒有明顯變化，或者分娩后沒有持續(xù)變化（圖1 D）。因此，原發(fā)妊娠會(huì)引發(fā)胎兒特異性CD8 +的擴(kuò)增 T細(xì)胞作為獨(dú)特的記憶庫而持久，并具有與活化和功能衰竭相關(guān)的分子的豐富表達(dá)。

具有胎兒特異性的母體CD8 + T細(xì)胞在妊娠期間擴(kuò)增并在分娩后持續(xù)存在。(圖源：Sciencedirect)

母體記憶CD8+T細(xì)胞具有細(xì)胞溶解能力和效應(yīng)細(xì)胞因子的產(chǎn)生

為了進(jìn)一步研究胎兒OVA特異性CD8 + T細(xì)胞的功能特性，評(píng)估了它們產(chǎn)生細(xì)胞因子的潛力。生產(chǎn)規(guī)范效應(yīng)細(xì)胞因子干擾素γ（IFN-γ），腫瘤壞死因子α（TNF-α）和白細(xì)胞介素-2（IL-2）H-2K b：OVA CD8 +以下佛波醇12-豆蔻酸酯13- T細(xì)胞與原始或妊娠中期妊娠小鼠中具有相同特異性的細(xì)胞相比，分娩后第21天時(shí)乙酸-乙酸（PMA）-離子霉素的 *** 顯著增加（圖1 E）。孕婦CD8 +與胎兒期間具有相同特異性的細(xì)胞相比，具有胎兒OVA特異性的T細(xì)胞在分娩后同時(shí)產(chǎn)生多種效應(yīng)細(xì)胞因子方面也表現(xiàn)出更高的多功能性（圖1 E）。額外的時(shí)程分析顯示，分娩后早期細(xì)胞因子的產(chǎn)生甚至更高，在分娩后第21天穩(wěn)定下來（圖1 F）。因此，鑒于在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)記憶細(xì)胞的功能穩(wěn)定，后續(xù)實(shí)驗(yàn)著重于產(chǎn)后第21天。

具有胎兒特異性的母體CD8 + T細(xì)胞在妊娠期間擴(kuò)增并在分娩后持續(xù)存在。(圖源：Sciencedirect)

為了更準(zhǔn)確地說明母親如何對(duì)完整的胎兒細(xì)胞進(jìn)行免疫反應(yīng)，評(píng)估了對(duì)來自Act-OVA轉(zhuǎn)基因小鼠的過繼轉(zhuǎn)移脾細(xì)胞的持久性和CD8 + T細(xì)胞反應(yīng)（圖2 A）。我們發(fā)現(xiàn)，表達(dá)OVA的雄性與先前懷孕有關(guān)的雌性中，OVA +細(xì)胞的清除速度明顯加快（圖2 B）。轉(zhuǎn)移后第7天，與初次控制的小鼠相比，在先前懷孕的母親中，表達(dá)OVA的雄性導(dǎo)致OVA +（CD45.1 +）細(xì)胞減少了約100倍（圖2 B）。加速拒絕OVA +這些細(xì)胞與表達(dá)OVA的雄性有先孕的小鼠中胎兒OVA特異性CD8 + T細(xì)胞積累的增加平行（圖2 C）。這些差異反映了加速的擴(kuò)增，并且不能解釋為與OVA +細(xì)胞轉(zhuǎn)移之前的原始小鼠相比，產(chǎn)后小鼠的OVA特異性CD8 + T細(xì)胞數(shù)量增加，因?yàn)榕c原始小鼠相比，產(chǎn)后的倍數(shù)擴(kuò)展明顯增加（圖2 C）。

妊娠為首的CD8 + T細(xì)胞具有細(xì)胞溶解作用，并具有強(qiáng)大的繼發(fā)性再增殖能力(圖源：Sciencedirect)

繼發(fā)妊娠期間的母體記憶CD8+T細(xì)胞低反應(yīng)性

先前懷孕的這些保護(hù)性益處以伴侶特異性的方式發(fā)生，這表明，盡管懷孕引發(fā)了對(duì)胎兒抗原的同種免疫，但在隨后的懷孕期間，致耐受性反應(yīng)得以恢復(fù)甚至增強(qiáng)。在非生殖環(huán)境中評(píng)估胎兒alloantigen反應(yīng)時(shí)，為什么致敏性占主導(dǎo)地位的一種解釋是，需要特定于妊娠的生理變化才能 *** 孕前孕育的孕產(chǎn)婦免疫成分的低反應(yīng)性表型。

通過比較記憶CD8+T細(xì)胞中這些功能的分子基礎(chǔ)，通過比較其細(xì)胞內(nèi)力消耗分子的表達(dá)與繼發(fā)妊娠期間胎兒抗原的再 *** 來進(jìn)行比較。與繼發(fā)妊娠期間胎兒OVA重新 *** 導(dǎo)致CD8+T細(xì)胞的鈍性擴(kuò)張相一致，這些細(xì)胞顯示PD-1，LAG-3和CTLA-4共抑制分子的表達(dá)急劇增加，而TIM-3保持不變。

PD-1和LAG-3在繼發(fā)妊娠期間選擇性損害CD8+T細(xì)胞活化

為了研究繼發(fā)妊娠期間母體T細(xì)胞選擇性擴(kuò)增PD-1和LAG-3表達(dá)的功??能意義，評(píng)估了中和這些分子對(duì)妊娠結(jié)局和胎兒特異性CD8 + T細(xì)胞積累的影響（圖5 A ）。在繼發(fā)而非初次妊娠期間的妊娠中期給予PD-L1和LAG-3中和抗體會(huì)在72小時(shí)內(nèi)引發(fā)幾乎完全的胎兒流失（圖5 B）。

PD-L1 / LAG-3功能性封鎖引起的胎兒浪費(fèi)與繼發(fā)妊娠期間胎兒OVA特異性CD8 + T細(xì)胞的釋放重新釋放有關(guān)，但對(duì)初次妊娠期間這些細(xì)胞的積累沒有顯著影響（圖 5C）。同時(shí)中和PD-L1和LAG-3是必需的，因?yàn)樵诙稳焉锲陂g，僅用抗PD-L1或LAG的中和抗體治療小鼠時(shí)，既不會(huì)浪費(fèi)胎兒，也不會(huì)發(fā)生具有胎兒OVA特異性的CD8 + T細(xì)胞的再擴(kuò)增。-3（圖5 B和5C）。

PD-1和LAG-3 在繼發(fā)妊娠期間選擇性限制胎兒特異性CD8 + T細(xì)胞的再生。(圖源：Sciencedirect)

繼發(fā)妊娠期間由PD-L1 / LAG-3阻滯觸發(fā)的胎兒浪費(fèi)直接反映了胎兒特異性CD8 + T細(xì)胞的釋放活化，因?yàn)殡S著母體CD8 + T細(xì)胞與PD-L1 的共同消耗，胎兒浪費(fèi)顯著減少/ LAG-3功能封鎖（圖5 D）。

這些妊娠結(jié)局表型也無法通過潛在的PD-L1 / PD-1或LAG-3直接 *** CD4 + T細(xì)胞來解釋，因?yàn)檫@些細(xì)胞的耗竭都不會(huì)推翻CD8中PD-L1 / LAG-3阻滯誘導(dǎo)的胎兒浪費(fèi)+ T細(xì)胞充足的小鼠，或CD8 + T細(xì)胞枯竭的小鼠中對(duì)胎兒浪費(fèi)的保護(hù)（圖5）D）。

然而，由PD-L1 / LAG-3阻斷觸發(fā)的胎兒浪費(fèi)在MHC相同的雄性和雌性小鼠繼發(fā)的同基因妊娠中被推翻，這表明母體對(duì)遺傳上異源的胎兒同種異體抗原的識(shí)別驅(qū)動(dòng)了CD8 + T細(xì)胞功能衰竭的必要性防止胎兒流失（圖5 E和5F）。

因此，與原代同種異體妊娠相比，繼發(fā)性胎兒 *** 下的母體CD8 + T細(xì)胞表達(dá)的PD-1和LAG-3水平逐漸升高，并且這些共抑制分子通過抑制母體的記憶活化來防止胎兒浪費(fèi)CD8 +T細(xì)胞是由先前的懷孕引發(fā)的。這些結(jié)果突出了與初次妊娠相比，初次妊娠和胎兒T細(xì)胞對(duì)胎兒抗原 *** 反應(yīng)如何達(dá)到耐受性的獨(dú)特策略。

結(jié)果

懷孕仍然是免疫學(xué)上的奇跡和悖論。盡管有許多機(jī)制可以保護(hù)同種異體胎兒組織免于過早排斥，但是我們關(guān)于妊娠如何在免疫學(xué)上起作用的核心知識(shí)仍然是基本知識(shí)。在這方面，可以通過研究均等來發(fā)現(xiàn)重要的線索，以及與活化的免疫細(xì)胞相比，幼稚與胎兒抗原 *** 反應(yīng)的潛在差異。

與對(duì)外源性微生物入侵者俱有特異性的保護(hù)性記憶免疫細(xì)胞的加速活化和擴(kuò)增相一致，胎盤哺乳動(dòng)物也可能發(fā)展了目的論上保守的途徑，以記住有益的胎兒同種異體抗原并在隨后的暴露過程中增強(qiáng)胎兒的耐受性。

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