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婴幼儿免疫功能发育未完善,容易受到各种病原体入侵,感染是新生儿死亡的主要原因之一。吞噬作用是宿主固有免疫抵御外来入侵病原微生物的一个关键因素。专职的吞噬细胞包括巨噬细胞和中性粒细胞。由吞噬细胞引起的吞噬作用和随后的病原体降解在宿主应对微生物感染的固有免疫中发挥了枢纽的作用。本文将通过对婴幼鼠吞噬细胞杀菌功能及吞噬体成熟机制的研究,进一步阐明婴幼鼠在面对细菌感染时为何较成年鼠更为敏感。 第一部分:小鼠细菌感染后的反应差异 目的:通过小鼠脓毒症模型,观察成年鼠和婴幼鼠细菌感染后,其生存情况,炎症因子的释放和器官细菌清除率的异同,明确婴幼鼠是否较成年鼠对细菌感染更敏感。 方法:分别向2周和8周龄的C57BL/6婴幼鼠和成年鼠腹腔注射1.25×109CFU/kg的活革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌或2.5×108CFU/kg的活革兰氏阴性菌伤寒沙门氏菌。观察小鼠生存率,绘制生存曲线;同时视网膜动脉取血,测量不同时间点外周血TNF-α和IL-6浓度水平,并取外周血和肝,脾,肺等组织,研磨成匀浆后涂板计数细菌菌落。 结果:1)腹腔注射活金黄色葡萄球菌后,至观测期结束时,婴幼鼠较成年鼠存活率明显降低(p=0.0094)。而注射活伤寒菌后,婴幼鼠死亡率较成年鼠更高(p=0.0062)。 2)经流式细胞仪检测,2h和6h后,外周血TNF-α和IL-6浓度水平分别达到峰值,而婴幼鼠较成年鼠有所降低,但没有统计学差异。 3)腹腔注射活菌后24小时,婴幼鼠外周血,肝,脾及肺内菌落计数均较成年鼠增多(p<0.05),而48小时后,菌落计数增多更明显(p<0.05)。 结论:在应对革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌感染时,婴幼鼠均表现出细菌清除功能的受损,与死亡率升高的结果相符。 第二部分:细菌感染时小鼠中性粒细胞趋化性的研究 目的:通过检测婴幼鼠和成年鼠腹腔注射革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌后腹腔中性粒细胞和巨噬细胞数量变化,及中性粒细胞趋化性的变化,明确婴幼鼠中所观察到的推迟的细菌清除的可能的原因。 方法:1)分别向2周和8周龄的C57BL/6婴幼鼠和成年鼠腹腔注射1.25×109CFU/kg的活革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌或2.5×108CFU/kg的活革兰氏阴性菌伤寒沙门氏菌。检测腹腔灌洗液中中性粒细胞和巨噬细胞比率; 2)分离和纯化的中性粒细胞,检测其表面趋化性受体CXCR2,并在添加或不添加趋化诱导剂CXCL2后,评估中性粒细胞趋化性; 3)检测GRK2在细菌感染时的作用。 结果:1)感染金葡菌和伤寒沙门氏菌12小时和24小时后,成年鼠腹腔中性粒细胞明显增加。相反,婴幼鼠在应对细菌感染时,招募至腹腔的中性粒细胞明显减少(p<0.05),而腹腔巨噬细胞数在成年鼠和婴幼鼠无明显差异; 2)婴幼鼠中性粒细胞CXCR2构成性表达较成年鼠少(p<0.05),而感染后,成年鼠中性粒细胞CXCR2表达下调,而婴幼鼠的下降更明显(p<0.05),与CXCR2表达降低相似,无论感染或非感染时,婴幼鼠均表现出趋化物CXCL2的明显降低(p<0.05); 3)不论是否经细菌刺激,成年鼠与婴幼鼠GRK2表达均没有区别,而加入GRK2的抑制剂后,虽然趋化物CXCL2在经TLR4的拮抗剂LPS和TLR2拮抗剂BLP刺激后表达上调,但是婴幼鼠中性粒细胞上CXCL2仍然低表达于成年鼠(p<0.05)。 结论:1)细菌感染时,婴幼鼠外周血循环中中性粒细胞向感染处的迁移不足; 2)婴幼鼠中性粒细胞表面趋化性受体CXCR2表达少,而感染后,其表达进一步下降; 3)GRK2表达与中性粒细胞表面受体CXCR2和趋化性降低无关。 第三部分:小鼠吞噬受体表达和吞噬细胞胞内细菌杀伤能力研究 目的:通过检测吞噬细胞表明吞噬受体表达情况,以及胞内细菌杀伤能力,进一步阐明婴幼鼠对细菌感染的敏感性增强和细菌清除能力的延迟。 方法:1)流式细胞仪同时检测婴幼鼠和成年鼠巨噬细胞和中性粒细胞表面两种吞噬受体,补体受体3(CR3)和FcγIII/II受体(FcγR)的表达情况,并检测经LPS和BLP刺激后巨噬细胞两种吞噬受体表达情况; 2)将PE标记金黄色葡萄球菌或伤寒沙门氏菌与小鼠中性粒细胞和巨噬细胞共培养,15和30分钟后流式细胞仪检测,吞噬细胞内细菌荧光强度; 3)将活金黄色葡萄球菌或伤寒沙门氏菌按20:1的比例与小鼠中性粒细胞和巨噬细胞共培养,30和60分钟后溶解细胞计数细菌菌落生长数,计算胞内细菌杀伤率。 结果:1)婴幼鼠巨噬细胞和中性粒细胞上CR3表达较成年鼠明显降低(p<0.05),但FcγR降低不明显。以LPS或BLP刺激后,婴幼鼠巨噬细胞CR3表达上调较成年鼠弱(p<0.05); 2)婴幼鼠中性粒细胞和巨噬细胞对细菌吞噬能力与成年鼠无明显差别; 3)婴幼鼠中性粒细胞和巨噬细胞对细菌胞内杀伤能力明显较成年鼠降低(p<0.05)。 结论:婴幼鼠吞噬细胞以吞噬受体表达和胞内细菌杀伤能力降低为特征。 第四部分:小鼠吞噬体成熟过程的研究 目的:通过比较成年鼠和婴幼鼠吞噬体酸化过程中pH值变化,及吞噬溶酶体融合程度,探讨婴幼鼠吞噬体成熟是否存在缺陷。 方法:1)采用腹腔灌洗法分离和纯化小鼠腹腔巨噬细胞,按1:20(细胞数:细菌数)比例分别与双标记有fluorescein-SE(pH-敏感性荧光探针)和rhodamine-SE(pH-非敏感性荧光探针)的革兰氏阳性金葡球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌共同孵育,细胞流式仪测定孵育0、5、10、15、20、25、30分钟巨噬细胞吞噬体内pH(酸化)值的变化; 2)将腹腔巨噬细胞装载LysoTrackerred以标记内涵溶酶体,以检测随着时间变化吞噬体与LysoTrackerred共区域化程度,从而监测摄取FICT标记的金葡菌后吞噬体的成熟过程。 结果:1)婴幼鼠巨噬细胞在摄取金葡菌和伤寒菌后,吞噬体酸化较成年鼠明显延迟和降低(p<0.05)。 2)60分钟后,成年鼠巨噬细胞内,摄取的FITC标记的金葡菌几乎全部与LysoTrackerred共区域化,而此时间点,婴幼鼠巨噬细胞内,绝大多数FITC标记的金葡菌并没有和LysoTrackerred共区域化。 结论:婴幼鼠吞噬体成熟存在缺陷