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固有淋巴细胞(innate lymphoid cells,ILCs)是固有免疫系统的重要组成部分,在机体的免疫防御、免疫监视和免疫稳态中起到关键作用。ILCs家族由NK细胞、ILC1s、ILC2s、ILC3s、ILCregs组成,与适应性免疫系统的CD8+T细胞、Th1、Th2、Th17、Treg细胞一一对应。目前普遍认为ILCs主要行使固有免疫功能,在免疫应答早期,抵抗病毒、寄生虫、细菌等病原体感染的过程中具有不可替代的作用。但是,越来越多的证据表明ILC1s具有适应性免疫系统的功能-免疫记忆,它们能够对半抗原、MCMV病毒、细胞因子刺激等产生记忆,从而介导长期的适应性免疫应答。其中,CD49a+肝脏驻留NK细胞(liver-resident NK cells,LrNK细胞,也被称为ILC1s),能够对特定的半抗原产生免疫记忆,介导半抗原特异性的接触性超敏反应(contact hypersensitivity response,CHS)。然而,记忆性ILC1s的形成以及长期维持机制尚不清楚。本项研究中,我们应用CHS动物模型,详细描述了记忆性ILC1s的分子特征,并对记忆性ILC1s的形成以及稳态维持机制进行了深入研究。主要获得以下四个方面结果:1、肝脏IL-7Rα~+ ILC1s具有免疫记忆功能依据表面分子CD49a和IL-7Rα表达的不同,可将肝脏Group 1 ILCs划分为三个亚群:CD49a-IL-7Rα-经典 NK(conventional NK,cNK)细胞、CD49a+IL-7Rα-LrNK细胞、CD49a+IL-7Rα~+ILC1s。半抗原致敏皮肤后,肝脏中IL-7Rα~+ ILC1s细胞比例和绝对数目都显著增加;并且肝脏IL-7Rα~+ ILC1s高表达CD49a、CXCR6、Thy-1、CD18等分子,而这些分子已被报道与肝脏记忆性NK细胞相关。过继转输半抗原致敏的肝脏IL-7Rα~+ILC1s,能够诱导受者鼠发生CHS反应。此外,CHS反应发生时,大量CD49a+IL-7Rα~+ILC1s聚集在炎性皮肤局部,表明IL-7R+ ILC1s能够迁移到效应部位。这些结果说明肝脏IL-7Rα~+ILC1s能够介导免疫记忆反应,具有免疫记忆功能。2、记忆性IL-7Rαα+ ILC1s最早在引流淋巴结中形成半抗原皮肤致敏48小时后,引流淋巴结中IL-7Rα~+ ILC1s细胞比例和绝对数目显著增加,并且IL-7Rα~+ILC1s分泌IFN-γ、TNF-α能力显著增强;而肝脏、脾脏等其他脏器的IL-7Rα~+ ILC1s无明显变化,表明半抗原致敏诱导的ILC1s免疫应答最早发生在引流淋巴结中。通过Ki67的检测,我们发现引流淋巴结IL-7Rα~+ ILC1s并无明显的增殖,提示IL-7Rα~+ ILC1s的增加是细胞迁移的结果。进一步研究发现IL-7Rα~+ ILC1s高表达趋化因子受体CXCR3;并且,半抗原致敏后,引流淋巴结CXCL9和CXCL10显著上调。更重要的是,在Cxcrc3-/-鼠中,半抗原致敏无法诱导IL-7Rα~+ ILC1s向引流淋巴结聚集,这表明IL-7Rα~+ ILC1s向引流淋巴结迁移依赖CXCR3。表型分析显示,淋巴结IL-7Rα~+ ILC1s表达CXCR6、CD49a、Thy-1、CD62L、CD18、NKG2D 等与肝脏记忆性 NK 细胞相关的分子。半抗原致敏后72小时,引流淋巴结IL-7Rα~+ILC1s能够介导半抗原特异性CHS反应;而同一时相肝脏IL-7Rα~+ILC1s无此功能。此外,Cxcr3-,-鼠中,由于IL-7Rα~+ ILC1s不能向引流淋巴结迁移,淋巴结和肝脏IL-7Rα~+ ILC1s均无法介导CHS反应。这些结果充分证明了 IL-7Rα~+ ILC1s最早在引流淋巴结中获得免疫记忆功能。3、淋巴结来源的记忆性IL-7Rαα+ ILC1s选择性驻留在肝脏半抗原致敏后72小时后,引流淋巴结中IL-7Rα~+ ILC1s细胞数目开始减少,而此时7-AAD+细胞比例是降低的,提示IL-7Rα~+ ILC1s没有发生细胞凋亡,而是逐渐迁出引流淋巴结所致。用小分子FTY-720阻断细胞表面S1PR1后,IL-7Rα~+ ILC1s被滞留在引流淋巴结,说明IL-7Rαα+ILC1s迁出引流淋巴结依赖S1PR1。为追踪IL-7Rα~+ILC1s迁出淋巴结后的归巢,我们将致敏72小时的淋巴结IL-7Rα~+ ILC1s转输给受者鼠,一个月后仅在受者鼠的肝脏中检测到供者ILC1s,说明记忆性IL-7Rα~+ILC1s是具有长寿命的亚群,并且选择性地长期驻留在肝脏中。分析供者细胞表型,我们发现长期存活的IL-7Rα~+ ILC1s表达CXCR6。将Cxcr6-/-淋巴结ILC1s转输给受者鼠,其在受者鼠肝脏的驻留受到显著抑制,表明记忆性IL-7Rα~+ ILC1s在肝脏中的驻留特性受CXCR6调控。为了进一步探讨淋巴结与肝脏的关系,我们采用了 ILN缺陷的小鼠,发现其肝脏IL-7Rα~+ ILC1s不能介导CHS反应,这说明淋巴结是肝脏记忆性IL-7Rα~+ ILC1s的来源。综合这些结果,我们揭示了淋巴结-肝脏轴对于记忆性IL-7Rα~+ ILC1s形成和维持的重要意义。4、记忆性ILC1s长期维持需要IL-7Rα信号我们将记忆性ILC1s的生命周期划分为三个阶段:免疫记忆形成,记忆细胞维持,以及二次应答。为了探究IL-7Rα对于记忆性ILC1s的作用,我们分别在这三个阶段用IL-7Rα特异性的阻断抗体(A7R34)处理Rag1-/-鼠,结果只有在记忆细胞维持阶段阻断IL-7Rα,才能减轻Rαg1-/-鼠的皮肤炎症;而在另外两个阶段阻断IL-7Rα,不影响ILC1s介导的CHS反应。这些结果说明IL-7Rα信号不参与记忆性ILC1s的形成或二次应答,而对其长期稳态维持至关重要。结论:IL-7Rα~+ILC1s属于固有免疫细胞,却具有免疫记忆功能。IL-7Rα~+ILC1s最早在引流淋巴结中获得免疫记忆功能,并在肝脏中长期维持。半抗原致敏诱导IL-7Rα~+ ILC1s以CXCR3依赖的方式向引流淋巴结迁移。淋巴结IL-7Rα~+ILC1s被半抗原活化,并获得免疫记忆功能,随后依赖S1PR1迁出淋巴结。记忆性IL-7Rα~+ILC1s随血液循环至肝脏,通过其表面的CXCR6与肝窦中的CXCL16相互作用,从而驻留在肝脏,并依赖IL-7Rα信号长期存活。因此,我们的研究鉴定了一群具有免疫记忆功能的IL-7Rα~+ILC1s,并且揭示了淋巴结-肝脏轴对记忆性IL-7Rα~+ILC1s形成和长期维持的重要意义。