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ILC -III介导微生物特异性T细胞“阴性选择”

字号+ 作者:usaqzy 来源:未知 2015-05-13 17:37 我要评论( )

介导克隆删除的关键是位于胸腺中的表皮细胞与树突状细胞,它们表达MHC II,并能够呈递自身的抗原物质。一旦有T细胞能够识别该抗原-MHC II复合体,那么就会启动细胞死亡的程序。

  

2015年4月24日 讯 /生物谷BIOON/ --针对自身抗原的T细胞是自身免疫疾病的主要原因,因而在正常状态下,针对自身抗原的T细胞在成熟之前就在胸腺中被机体识别并删除了,这一过程被称为"克隆删除"。介导克隆删除的关键是位于胸腺中的表皮细胞与树突状细胞,它们表达MHC II,并能够呈递自身的抗原物质。一旦有T细胞能够识别该抗原-MHC II复合体,那么就会启动细胞死亡的程序。

然而,肠道微生物特异性的T细胞的产生就变得十分有趣了。首先,肠道微生物携带的抗原物质并不是机体的自身抗原,也不会被胸腺中的上皮细胞或树突状细胞呈递,因而不存在胸腺阴性选择的可能,而正常人却不会引发严重的肠道炎症。特殊情况下,比如IBD(immune bowel disease)患者,它们的肠道部位会产生大量的微生物特异性的效应T细胞,这又是怎么回事呢?

    近年来一些研究发现肠道内的调节性T细胞能够控制局部的免疫反应,这是一个说得过去的理由,因为调节性T细胞能够特异性抑制效应T细胞的活性。不过有没有其它的方式存在呢?
    另外一些研究发现肠道内存在一类III型先天免疫细胞(ILC-III),这类细胞能够表达MHC-II。遗传学手段发现如果将ILC-III内部的MHC-II敲除后会导致急剧的肠炎。这一实验结果暗示ILC-III的抗原呈递能力对于维持肠道免疫稳态的作用。
    最近,来自cornell 大学的Gregory F. Sonnenberg在《science》杂志在线发表了他们对这一问题的深入研究。
    首先他们发现CCR6+ ILC-III是肠系膜等肠道淋巴结中丰度很高的ILC类型的细胞。之后,他们比较了野生型小鼠与CIITA-/-小鼠的ILC-III内部MHC-II的表达量,证明了MHC-II在其中的表达依赖于上游信号分子CIITA。CIITA在小鼠中的表达依赖于多种不同的启动子,包括p-II,p-III,p-IV。作者通过遗传学手段证明ILC-III中MHC-II的表达依赖于p-IV,这与B细胞以及树突状细胞是不同的。
    之后,作者重复了之前的工作,他们比较了野生型小鼠与ILC-III特异性MHC-II-/-小鼠肠道T细胞的激活情况。结果显示:缺失突变体小鼠效应T细胞数量明显低于野生型小鼠,然而天然T细胞以及调节性T细胞的数量没有明显差异。另外,作者发现突变体小鼠体内的效应T细胞能够对粪便中的抗原产生反应,而对自身的抗原没有反应。这一结果暗示了ILC-III确实存在调节肠道T细胞活性的能力,而这一能力是由其抗原呈递能力决定的。
    为了进一步证明这一观点,作者将上述ILC-III特异性MHC-II-/-小鼠与梭状芽胞杆菌CBir1特异性TCR转基因小鼠进行杂交获得了"双转"小鼠。实验结果显示,ILC-III内部MHC-II的缺失并不影响胸腺中CBir1特异性T细胞的成熟,然而在肠道附近淋巴结中特异性T细胞的数量相对于对照组明显增多。为了证明上述效应与肠道微生物相关,作者平行地杂交获得了ILC-III特异性MHC-II-/-小鼠与OT-II小鼠的"双转II号"小鼠。结果显示:OT-II特异性T细胞在胸腺以及肠道附近淋巴结中的熟练相对于野生型均没有变化。由于OT-II并不会受肠道微生物的影响而CBir1可以,所以这一实验证明了ILC-III的抗原呈递选择性与效应。
    为了在体内证明ILC-III对细菌特异性T细胞的调节作用,作者构建了只在ILC-III中有MHC-II表达的小鼠。由于这一类小鼠系统性缺乏MHC-II,体内的T细胞基本不发育,所以只能通过移植的手段将CBir1特异性T细胞转移到该转基因小鼠体内,同样,作为对照,CBir1特异性T细胞也转入了野生型小鼠体内。结果显示,在野生小鼠体内,该天然T细胞出现明显的增殖(CFSE标记法),然而,在完全缺乏MHC-II的小鼠以及只有在ILC-III中表达MHC-II的小鼠体内这一增殖与分化的效应变得很弱。之后,作者将CBir1T细胞进行体外激活,然后把激活后的T细胞移植到小鼠体内,结果显示:相对于野生型,转基因小鼠肠道附近淋巴结中效应T细胞的数量与比例均明显下降。
    那么这一减少的原因是什么呢?作者猜测可能是由于发生了迁移,细胞增殖减慢或者是发生了细胞死亡。然而,实验结果显示这部分移植后的细胞并不会富集在其它淋巴器官,同时他们的增殖能力也没有明显减弱。为了研究这一问题,作者进行了体外的ILC-III与T细胞的共培养实验。
    实验结果显示在有ILC-III存在的情形下T细胞的数量确实会减少,而这一效应能够被MHC-II中和性抗体阻断。之后,作者发现了共培养条件下caspase-3的激活以及Annexin-5阳性细胞的增多,标志着细胞凋亡事件的发生。
    这一事件与胸腺中发生的"阴性选择"十分相像。在胸腺阴性选择中,自身特异性T细胞的凋亡伴随着NUR77的表达与bim的上调。有趣的是,作者在共培养实验中发现了相同的现象。而且Bim的上调对于T细胞的凋亡十分重要。进一步发现,该凋亡事件的发生不仅依赖于MHC-II与TCR的相互作用,也依赖共刺激分子,但是作者发现死亡受体FAS并不参与这一过程。
    有研究认为细胞凋亡也受到细胞因子影响,作者倾向于赞同这一观点。与此相符,实验发现共培养的细胞凋亡事件可以被人为加入IL-2所缓解。
    最后,作者希望了解在患有肠炎(IBD,克罗恩病等)的患者中是否这一机制受到破坏。通过分析病人的样本,作者发现病人肠道组织中ILC表面MHC-II的表达量受到明显抑制,尤其是ILC-III。之后,作者发现了ILC-III的MHC-II表达量与IL-17的数量以及肠道的微生物特异性抗体含量存在明显的反向相关性。
    综上,作者提出了肠道ILC-III型细胞能够通过抗原呈递的方式介导类似于"阴性选择"的过程来控制肠道的免疫反应,而在IBD等患者中这一机制受到了破坏。

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