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《中国科学技术大学》 2018年
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肝脏驻留NK细胞免疫负调功能研究

周静  
【摘要】:肝脏不仅是机体重要的代谢器官,也是特殊的免疫器官。由于肝脏具有独特的血液供应系统,所以可以不断接受来自胃肠道中微生物以及食物代谢产物等的刺激。同时其本身也会经过代谢生成多种抗原,但这些刺激并没有导致肝脏处于持续的免疫活化状态反而倾向于诱导免疫耐受,包括移植耐受、口服耐受和慢性感染耐受等。这种耐受特征与肝脏的生理结构及细胞组成等密切相关。与传统免疫器官相比,肝脏内种类繁多、数量庞大的固有免疫细胞塑造了其固有免疫优势状态。多种固有免疫细胞在肝脏中富集,在被赋予特殊的表型及功能时,也造就了肝脏微环境的特殊性。自然杀伤细胞(Natural killer cells,NK cells),作为机体固有免疫系统的重要组分,无需预先致敏便可以对受病毒感染的细胞或肿瘤细胞作出应答,进而维持机体稳态平衡。NK细胞功能的发挥不仅依赖于直接杀伤作用,也可以通过分泌细胞因子或调控多种免疫细胞来改变机体免疫状态,从而促进或抑制免疫应答。相较于其他脏器,肝脏中富含高比例的NK细胞。我们实验室近年来首次报道,在成年小鼠肝脏中存在一群具有免疫记忆功能的组织驻留NK细胞(tissue-residentNK cells,trNK),根据表型称为 CD49a+CD49b-liver-residentNK 细胞(LrNK)。随着研究的进展,发现组织驻留NK细胞是广泛存在的,具有区域分布的异质性。肝脏这群特殊的NK细胞与传统CD49a-CD49b+NK细胞(cNK)相比,二者不仅表型发育分化调控机制不同,而且效应分子的表达也存在差异。特别是转录组学结果提示,这群细胞优势表达与免疫负调、耐受诱导及组织稳态维持相关基因。那么,在肝脏这一以免疫耐受为特征的器官中,LrNK是否能参与到肝脏免疫耐受环境的营造中呢?带着这些疑问,我们开始对LrNK的功能进行研究,具体结果分为两大部分:I.LrNK对抗病毒T细胞的负调功能1.LrNK与其它ILC1细胞的分布与特性通过对LrNK及其他组织脏器中的ILC1进行分析,发现肝脏中ILC1存在比例最高,并且呈现CD49a+CD49b-CD200R+T-bet+Eomes-NK表型。经过转录组学分析比较,多个脏器的ILC1s高表达耐受诱导、负向调控和维持组织稳定的基因,并且经过流式检测确认了这一现象。2.病毒感染中LrNK明显扩增为了研究LrNK对T细胞可能发挥的功能,我们采用了 LCMV急性及慢性毒株感染模型,发现在病毒感染后,LrNK在适应性免疫应答启动时数量增加,增殖能力提高。利用转输实验发现,LrNK在病毒感染后可以保持表型的稳定性,cNK在感染后也会增殖,但会上调表面CD49a的表达。3.LrNK抑制机体抗病毒免疫应答为了探究LrNK功能,我们利用该细胞特异性缺陷鼠,发现LrNK的缺失可以促进机体的抗病毒的T细胞应答。而对正常小鼠直接进行LrNK转输则可以抑制T细胞的抗病毒免疫应答。这种抑制作用在急性LCMV毒株感染,腺病毒感染以及慢性LCMV毒株感染中均存在。而cNK则发挥促进T细胞抗病毒免疫应答作用。4.LrNK通过PD-L1分子行使对T细胞的负调为了探究LrNK发挥抑制作用的机制,我们检测发现仅PD-L1分子在多种病毒感染状态下于LrNK上显著上调,其相应配体PD-1则在T细胞上对应上调。于是通过体内LrNK转输时的预先抗体阻断PD-L1实验,发现可以逆转其抑制T细胞应答作用;而体外抗体阻断实验也证明LrNK确实依赖于PD-L1分子发挥对T细胞的抑制功能。结论I:LrNK高表达耐受诱导及负调相关分子,并且可以通过PD-L1依赖的方式发挥对抗病毒T细胞应答的抑制作用,表明LrNK在维持肝脏的免疫耐受,防止过强免疫应答中发挥重要的调控功能。而cNK则具有促进机体的抗病毒免疫应答效应。II.LrNK对NKT细胞的负调功能1.LrNK在ConA诱导的爆发性肝炎中上调免疫负调相关分子表达在ConA诱导的小鼠爆发性肝炎中,LrNK较cNK表面高表达免疫负调及耐受相关分子,提示LrNK可能在此模型中具有免疫负调功能。2.LrNK在ConA诱导的爆发性肝炎中抑制NKT细胞功能在ConA诱导的小鼠爆发性肝炎中,过继转输LrNK可以降低NKT细胞分泌效应分子的能力,并且缓解肝脏损伤状况。而cNK则并不具有此功能。3.LrNK在ConA诱导的爆发性肝炎中杀伤NKT细胞,促进NKT细胞凋亡ConA诱导的爆发性肝炎中,LrNK体外具有杀伤NKT细胞的功能,而体内可以促进NKT细胞凋亡,从而发挥对NKT细胞的负调作用,而cNK未观察到类似效应。4.LrNK在a-GalCer诱导的急性肝炎中抑制NKT细胞功能,促进NKT细胞凋亡在α-GalCer诱导的小鼠急性肝炎中,过继转输LrNK可以降低NKT细胞分泌效应分子的能力,促进NKT细胞凋亡从而缓解肝脏损伤状况。而cNK则并不具有此功能。结论II:LrNK可以在NKT细胞介导的肝损伤中负向调控NKT细胞,一方面可以抑制NKT细胞分泌效应分子能力,另一方面促进对NKT细胞的直接杀伤,从而维持肝脏的免疫耐受,防止过强的免疫应答。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:R392

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