结核分枝杆菌ManLAM诱导B细胞分泌IL-10并调控Th2型免疫的机制研究

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背景:结核感染目前仍然是一个重大的亟待解决的公共健康问题,它同时与艾滋病构成了感染类疾病的首要死亡原因。据世界卫生组织2016年全球结核统计报告显示,2015年结核感染共造成1040万人感染,180万人的死亡。尽管结核感染过程中细胞免疫发挥免疫保护作用的详细机制已经得到充分的了解,但是B细胞在抗结核中的作用却一直被忽视。但是近年来在小鼠、灵长类结核感染模型以及结核患者的研究中发现,B细胞能够通过与其它免疫细胞相互作用从而协调抗结核免疫反应。因此,B细胞在抗结核免疫中的可能性作用需要进一步深入探讨。B细胞中能够分泌IL-10的一群亚群,通常被称为B10细胞,在多种感染性疾病研究中已经证实B10细胞能够负性调控胞内致病原感染所引起的细胞免疫反应,如乙型肝炎病毒、HIV和李斯特菌等。但是B10细胞在结核感染中的作用还尚不清楚。另外,结核分枝杆菌胞壁的主要免疫抑制表位,甘露糖修饰的脂阿拉伯糖(ManLAM)能够诱导树突状细胞、巨噬细胞和CD4+T细胞分泌IL-10,并且能够与细胞表面的Toll样受体2(TLR2)结合。而巨噬细胞TLRs (TLR2和TLR4)激活后能够通过下游MyD88/MEK/ERK/RSK信号通路介导IL-10的分泌。目的:探究结核分枝杆菌及其ManLAM是否能够诱导B细胞分泌IL-10并阐明具体分子机制。另外,进一步体内体外探究ManLAM诱导B10细胞是否能够调控结核反应性CD4+T细胞Th1/Th2/Th17型免疫反应。在自身免疫病和肿瘤模型中进一步探讨ManLAM诱导B10是否影响机体多种疾病环境下CD4+T细胞介导的免疫反应。方法:通过流式检测结核病人外周血样本中B10细胞比例。结合流式、ELISA和qRT-PCR等技术体内体外证实ManLAM诱导小鼠B细胞分泌IL-10的水平,并对B10细胞表型和分化阶段进行鉴定。在此基础上,通过基因干扰、免疫印迹、基因芯片、qRT-PCR、ELISA和流式等技术阐明ManLAM诱导B细胞分泌IL-10的具体分子机制。采用Transwell、流式、HE染色和免疫组化等技术在小鼠结核分枝杆菌免疫模型、炎症性肠病模型和肝癌荷瘤模型中阐述ManLAM诱导B10细胞对CD4+T细胞介导免疫反应的调控作用。结果:活动性肺结核患者外周血中B10细胞比例相比于正常人有明显的上升。在小鼠体内和体外同时用ManLAM特异性适配子ZXL1封闭结核分枝杆菌菌株H37Rv表面ManLAM(或是ManLAM合成缺陷BCG突变株)证实灭活的结核分枝杆菌菌株(H37Rv和BCG)及其ManLAM均能诱导小鼠B细胞分泌IL-10。 ManLAM在低剂量(0-10ng/ml)时主要通过TLR2诱导B细胞分泌IL-10,而在(10ng/ml-10 μg/ml)逐渐过渡到依赖于甘露糖受体(Mannose Receptor, MR)诱导IL-10的分泌。进一步的信号通路分析发现,ManLAM通过与B细胞膜上TLR2受体结合,上调去泛素化酶USP40的表达和激活下游的PI3K/AKT途径,促进转录因子AP1和NF-κB的入核,诱导IL-10的产生。ManLAM诱导的B10细胞主要通过分泌IL-10促进CD4+T细胞由Thl型向Th2型极化,并且能够在小鼠体内抑制灭活的H37Rv菌株诱导的Thl型细胞免疫反应。在小鼠炎症性肠病模型和肝癌荷瘤模型中进一步发现:ManLAM诱导的B10细胞能够显著抑制病变局部引流淋巴结中CD4+T细胞IFN-γ的分泌,促进IL-4的产生,并且能够显著减轻小鼠炎症性肠病过程中结肠部位的炎症性病理反应和抑制肿瘤组织中IFN-γ表达从而促进肿瘤生长。结论:本研究在体内和体外同时证实了结核分枝杆菌及其来源的ManLAM通过与TLR2结合,上调USP40表达并激活PI3K/AKT信号途径,促进转录因子AP1和NF-κB的入核,进而介导IL-10的产生。免疫调控作用研究进一步发现ManLAM诱导的B10细胞能够同时在小鼠结核分枝杆菌免疫模型、炎症性肠病模型和肝癌荷瘤模型中抑制CD4+T细胞Thl型免疫反应,促进其向Th2型极化。因此,我们的研究揭示了一个新的结核分枝杆菌逃逸机体免疫反应的作用机制:结核分枝杆菌能够通过其胞壁ManLAM糖诱导B10细胞产生从而负性调控抗结核免疫反应。
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