28在特异性CD4T细胞的帮助下,抗体可
我们早已知道血液中循环流动的抗体能够进入大部分组织对病原体(细菌、病毒等)进行清除。而胞内感染的病毒或细菌,传统观点是细胞内感染的病原体主要靠CD8毒性T淋巴细胞来杀灭感染细胞并清除病原体。西尼罗河病毒(WNV)、寨卡病毒(ZIKV)和单纯疱疹病毒(HSV)等多种病毒进入神经系统,而人们之前认为抗体无法到达那里。
“免疫豁免“的组织与器官,比如大脑与外周神经系统,则会通过血-脑屏障以及血-神经屏障阻与抗体发生隔离。然而,抗体必须能够通过某种方式进入这些组织器官内部发挥免疫效应。为了研究这一现象背后的机制,来自耶鲁大学医学院的AkikoIwasaki课题组利用单纯疱疹病毒2型(HSV-2)感染模型进行了试验,相关结果发表在《nature》杂志上(Nature.May18;():-6.doi:10./nature.)。
HSV-2的原发感染主要引起生殖器疱疹,主要通过粘膜表皮细胞进入宿主体内,然后感染宿主背根神经节中的神经元细胞。男性表现为阴茎的水泡性溃疡损伤,女性为宫颈、外阴、阴道的水泡性溃疡损伤,并发症包括生殖器外损伤和无菌性脑膜炎,病毒潜伏在骶神经节。此前研究发现,通过向体内接种“胸苷激酶”基因缺陷型的HSV(TK-)能够产生有效的免疫效应,从而保护机体免受野生型HSV的感染,这一效应依赖于组织特异性记忆T细胞(TRM)的产生。
该研究中,作者分析了抗体进入神经组织,中和病毒而抗感染的机制。在免疫TK?HSV-2(胸苷激酶基因缺失型单纯疱疹病毒,简单理解成一种减毒活疫苗)后,抗HSV-2特异性抗体和CD4T细胞到达感染末端部位保护小鼠免受感染。记忆性CD4T细胞可以迁移到背根神经节和脊髓清除HSV-2感染,一旦进入这些神经组织,CD4T细胞分泌干扰素-γ(人类的CD4+T辅助细胞(TH)根据它们分泌的细胞因子和功能,可被分为TH1和TH2两个亚群。TH1类细胞分泌IL-2、IFN-γ和TNF-α,这些因子对强大的细胞免疫很重要;TH2类细胞分泌IL4、IL-5、IL-6、IL-1O和IL-13,它们有利于增加抗体的产生。这两个亚群都具有效应记忆细胞的特征。),调节局部组织松紧并增加血管的渗透性,使抗体进入并中和病毒从而控制病毒感染。用水泡性口炎病毒(VSV,它有相对简单的结构、较高的复制能力、快速的疾病过程,所以被广泛的应用于研究RNA进化的模型。此病毒结构和狂犬病毒非常相似,它们均可以感染中枢神经系统。)进行试验。在脑组织也同样需要CD4T细胞参与使抗体到达神经细胞内,从而抗击水泡性口炎病毒的鼻内攻击。该研究表明CD4T细胞在招募抗体到达感染部位发挥抗病毒感染中起重要作用。
作者分别通过阴道(ivag.),鼻腔(i.n.)以及腹腔(i.p.)免疫方式免疫野生型小鼠(WT)或者B细胞缺陷型小鼠(JHD),免疫6周后用致死剂量HSV-2攻击小鼠,然后观察小鼠存活率、临床评分、阴道洗液病毒滴度以及攻击6天后,背根神经节和脑组织匀酱病毒滴度(Fig1)。对野生型小鼠,阴道免疫组存活率最高,鼻腔免疫组次之,对照组和腹腔免疫组小鼠全部死亡。对鼻腔免疫,对照组和B细胞缺陷型小鼠组小鼠全部死亡。鼻腔免疫组用病毒攻击后不能控制病毒在阴道内复制,但可以降低病毒滴度。通过向阴道免疫能够导致CD4T细胞产生大量的IFN-γ,这对于TRM以及免疫效应的产生具有关键的作用,而如果选择其它免疫接种方式,则无法产生足够TRM,免疫效应也会大打折扣。
如果缺失B细胞,免疫后不能控制病毒在背根神经节和脊髓中的增殖。
野生型小鼠和μMT小鼠(一种B细胞缺陷型小鼠)用TK?HSV-2免疫,免疫方式是鼻腔或者腹腔。免疫5周后取小鼠阴道组织进行染色,CD4+细胞(红色)和MHCclassII+细胞(MHC,主要组织相容性复合体几乎在所有细胞上都有表达,MHC-I与CD8相结合,MHC-II与CD4相结合,参与免疫应答(抗原提呈分子,调节分子))。
鼻腔免疫小鼠在背根神经节和脊髓中也不会存在活的病毒。免疫保护需要B细胞参与。通过鼻腔或者阴道免疫这两种黏膜免疫方式产生病毒特异性的IgG2b和IgG2c水平高于腹腔免疫(FigS2)。血液中更高水平的IgG2b和IgG2c与保护水平相关。
通过新生IgG的Fc受体(FcRn),FcRn可表达在外周表皮细胞,血液中的抗体可被运输进外周神经组织。虽然有血液-神经屏障的存在,但有证据表明神经组织周围的表皮细胞在感染之后新生的FcR能够帮助抗体进入这些区域。为此,作者通过比较野生型小鼠与FcR缺失突变体小鼠在免疫反应差异,结果显示FcR的缺失并不影响抗体的进入。血液循环系统中存在的抗体也可以非依赖FcRn方式到达病毒感染部位发挥保护作用(Fig2a,b)。抗体进入神经组织发挥保护作用依赖CD4T细胞而不是依赖FcRn调节的运输。
静脉注射抗HSV-2特异性抗体不能保护小鼠免受HSV-2病毒攻击(Fig2c,d)。
基因敲出CD4T细胞的小鼠不能抗HSV-2攻击,删掉CD8T细胞和自然杀伤细胞不受影响(Fig2e,f)。在病毒攻击之前,中和掉IFN-γ或者免疫缺陷IFN-γ小鼠,鼻腔免疫后均对病毒攻击易感。
通过鼻腔免疫小鼠可以对背根神经提供完全保护,对脊髓提供部分保护(Figs1d,2g)。血液中存在的抗体、CD4T细胞和IFN-γ共同参与神经系统对HSV-2的攻击保护。
抗体进入神经组织需要抗原特异性记忆性CD4T细胞参与。
中和掉IFN-γ和α4整合素、基因敲出CD4T细胞对血液中抗体水平没有影响(FigS4)。
抗原特异性记忆性CD4T细胞对抗体进入神经组织是必须的。
抗体进入神经组织需要记忆性CD4T细胞招募α4整合素。
CD4T细胞分泌的IFN-γ可以作用于内皮细胞改变紧密的连接而增加细胞的通透性。IFN-γ足以诱导血管和外周组织上皮细胞的通透性(Figs8a),提高了血管粘附分子的表达(Figs8b)。
作者也研究了水泡性口炎病毒(VSV),该病毒通过感染鼻腔粘膜嗅觉感觉神经元进入中枢神经系统(和狂犬病毒有些相似)。被血脑屏障保护的免疫豁免组织,α4-整合素和记忆性CD4T细胞的参与使抗体可以进入神经组织。免疫VSV后并攻击,记忆性CD4T细胞对增加大脑中抗体水平和增加血管的通透性是必须的。
深度阅读:Nature.May18;():-6.doi:10./nature.AccessofprotectiveantiviralantibodytoneuronaltissuesrequiresCD4T-cellhelp.
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