NF-κB偶联TCR及IL-17信号调控尼罗罗非鱼T细胞免疫应答

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T细胞在抗感染和抗肿瘤免疫中发挥关键作用,是适应性免疫系统的重要组成部分。T细胞的活化、增殖和效应功能受到诸多通路的精密调控,其中就包括核转录因子κB(NF-κB)通路。然而,目前关于NF-κB通路调控T细胞免疫的研究主要集中于高等动物,该通路是否、以及如何参与低等脊椎动物的T细胞免疫仍鲜为人知。鱼类是最早具有T细胞的动物,其T细胞免疫功能和调控机制的探究有助于深入了解适应性免疫的起源和进化,亦可为养殖鱼类的病害防治提供理论依据。本研究以尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)为对象,利用生物信息学、分子和细胞免疫学、生物化学等技术,对NF-κB通路的组成、信号转导途径、及其对T细胞免疫的调控展开研究。尼罗罗非鱼具有完整的NF-κB通路元件,包括:PKCθ、IKKα、IKKβ、NEMO、IκBα和NF-κB,生物信息学分析发现这些通路元件在进化上高度保守。在无乳链球菌感染后的适应性免疫阶段,脾脏淋巴细胞中NF-κB通路主要元件的mRNA和磷酸化水平显著上调,并伴随着IκBα总蛋白的减少和NF-κB的入核,说明该通路参与了罗非鱼的适应性免疫应答。在佛波酯加离子霉素(PMA+inomysin,P+I)或植物血凝素(PHA)诱导罗非鱼T细胞激活的过程中,NF-κB通路被明显激活;而抑制剂QNZ介导的NF-κB通路的阻断,抑制了T细胞活化标志分子CD122和IFN-γ的上调表达,说明该通路促进了罗非鱼T细胞的激活。同时,在抗无乳链球菌感染的初次免疫应答中,NF-κB通路活性的缺乏减弱了淋巴细胞的增殖能力,造成脾脏T细胞数目降低,最终加剧了罗非鱼的死亡。这些结果表明,罗非鱼利用进化上保守的NF-κB通路,促进T细胞的激活和增殖,从而抵御无乳链球菌的感染。NF-κB通路的抑制,下调了淋巴细胞中IL-17A的mRNA水平,暗示了该促炎性细胞因子在罗非鱼抗感染免疫中的作用。聚焦IL-17,在尼罗罗非鱼基因组中发现了包括IL-17A、IL-17C、IL-17D和IL-17F等成员的IL-17家族。这些成员的mRNA在罗非鱼的淋巴组织中广泛分布,且它们在脾脏淋巴细胞中的表达可被无乳链球菌的感染显著诱导。利用原核表达系统制备了IL-17A的重组蛋白,并生产了多克隆抗体。进一步的研究发现,P+I或PHA体外激活的T细胞可分泌IL-17A;同时,在抗细菌感染的适应性免疫应答中,T细胞中IL-17A的蛋白水平亦显著上调。研究结果表明,NF-κB通路促进T细胞分泌IL-17A,进而调控了罗非鱼的适应性免疫应答。在机制上,罗非鱼IL-17A可与淋巴细胞的表面受体IL-17RA结合,激活下游的NF-κB激活剂1(ACT1),并依次触发肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6)的泛素化降解、和转化生长因子活化激酶1(TAK1)的磷酸化,最终导致NF-κB通路的启动,并促进T细胞的激活。此外,IL-17A还通过ACT1-TRAF6-TAK1轴介导促炎性因子TNF-α、IL-6、β-defensin的表达,从而调控罗非鱼的抗感染免疫。这些研究表明,效应T细胞分泌的IL-17A可通过ACT1-TRAF6-TAK1轴正反馈调控NF-κB通路和罗非鱼的T细胞免疫。本研究以尼罗罗非鱼为对象,阐明了NF-κB偶联T细胞受体(TCR)和IL-17信号调控鱼类T细胞激活和抗感染免疫的机制。研究结果为解析鱼类T细胞免疫的调控机理、认识适应性免疫系统的演化创造了全新证据,亦为养殖鱼类的免疫防病奠定了理论基础。
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