尼罗罗非鱼体液免疫应答过程中淋巴细胞表征解析

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动物免疫包括体液免疫和细胞免疫,对于兼具固有免疫及适应性免疫的脊椎动物而言,其体液免疫过程主要由B细胞介导。在高等脊椎动物中还具有体液免疫记忆。硬骨鱼类已具备最原始的体液免疫系统,但其具体作用机制及是否具免疫记忆尚不清晰,这严重阻碍了人类对于适应性免疫起源和演化历程的探究,也滞缓了鱼用疫苗的开发及应用。基于此,本论文以典型硬骨鱼尼罗罗非鱼为研究对象,围绕其体液免疫过程中淋巴细胞表征变化及免疫记忆特征分析开展相关研究,解析初次及二次体液免疫应答过程的特点及脾脏B细胞在介导上述应答过程时的变化特征和潜在功能。主要研究结果如下:利用重组蛋白Sip及α-enolase对尼罗罗非鱼进行初次及二次免疫并分析外周血清总Ig M及抗原特异性Ig M表达量变化,发现总Ig M于初次免疫后12-15d开始迅速上升,至免疫后30-45 d达峰值而后缓慢下降,至免疫后90 d恢复至免疫前水平;期间伴随抗体亲和力成熟。而在响应相同或不同免疫原诱导的二次体液免疫应答过程时,彼此间无明显差异;但较初次应答过程相比,总Ig M上升及衰减更迅速,但抗体峰值未见增强;此外,经二次免疫诱导产生的抗原特异性抗体持续时间延长。即尼罗罗非鱼体液免疫不具抗原记忆性或免疫记忆,但具更敏感的二次应答过程。基于RNA-Seq分析获得尼罗罗非鱼头肾淋巴细胞在抗体形成关键时期(免疫后9-12-15 d)的表达谱,发现其响应初次体液免疫应答的生物学过程主要集中于物质合成与代谢及细胞周期调控,亦少量涉及淋巴细胞早期发育及分化进程;在响应相同免疫原的二次应答时,所涉及免疫相关的进程则主要富集至T细胞分化相关过程且与应答不同二次免疫原刺激时表达谱差异不大。通过趋势分析及对其中各淋巴细胞亚群marker基因表达谱进行比较,均未鉴定到明确的应答者;即尼罗罗非鱼头肾可能并非其体液免疫的核心器官。为了明确尼罗罗非鱼体液免疫应答所在的主要器官,基于q RT-PCR分析获得各淋巴细胞亚群marker基因在器官和组织水平的表达谱,发现淋巴细胞整体密度较低且在各淋巴器官中均有分布:HSC、CLP主要分布于头肾(HK-34)、脾脏(SP-34/50)及外周血(PBL-34);B细胞主要分布于头肾(HK-34)、脾脏(SP-34/50)及外周血(PBL-34/50);T细胞主要分布于头肾(HK-34)、后肾(PK-34)、脾脏(SP-34/50)及外周血(PBL-34);CTL/NCC主要分布于头肾(HK-50)、后肾(PK-34)、脾脏(SP-34/50)及外周血(PBL-34);Mo/Mφ主要分布于头肾(HK-34/50)及后肾(PK-34)。在初次体液免疫应答过程中,后肾及脾脏中HSCs及T/B细胞响应强烈;在二次免疫应答时可于各淋巴细胞层中普遍检测到强烈的增殖/凋亡信号,且脾脏中T/B细胞强烈应答。表明脾脏可能为T-B互作及被激活B细胞后续发育与分化的主要场所。基于sc RNA-Seq解析了尼罗罗非鱼脾脏淋巴细胞构成,发现相较于头肾淋巴细胞,其内T/B细胞占比更高;但其内未鉴定到HSC及与哺乳动物GC同源的细胞亚群。在体液免疫应答过程中脾脏B细胞占比下降,但BCR表达被激活;在初次及二次免疫应答过程中,脾脏B细胞分别经历不同程度的后续分化,并可能由BCR序列转换介导亲和力成熟,但均未鉴定到明确的Bm。即脾脏B细胞可能差异响应并介导了体液免疫应答。
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