肝脏微环境对肝脏驻留NK细胞发育的调控

发布时间：2020-05-31 18:54

【摘要】：肝脏是一个固有免疫优势的器官,其中免疫细胞的组成与其他脏器不同,肝脏中含有大量的组织驻留的固有免疫细胞,如组织驻留NK细胞(Peng et al.,2013;Sojka et al.,2014),yδT细胞(Li et al.,2017)和NKT细胞(Thomas et al.,2011)。在本实验室的前期研究中发现成年小鼠肝脏中的NK细胞可以根据CD49a和CD49b表达的不同分为两个亚群:肝脏CD49a-CD49b+NK细胞能够参与外周的血液循环,与脾脏经典NK细胞(conventional NK cells,cNK cells)相同;CD49a+CD49b-NK细胞具有肝脏组织驻留特性,被称为肝脏驻留NK细胞(liver-resident NK cells,LrNK cells)(Peng et al.,2013)。已有实验证据表明:成年小鼠的肝脏单个核细胞转输可以挽救致死辐照小鼠的生命,并在其体内重建正常比例和数目的LrNK细胞,而骨髓细胞转输后形成LrNK细胞数量显著减少。提示LrNK细胞可能是由肝脏造血前体细胞发育分化而来的。随后我们发现成年小鼠肝脏中有一群与胎肝造血干细胞表型Lin-Sca-1+Mac-l+(LSM)相同的细胞,这群细胞可以在肝脏发育成为CD49a+NK前体(CD49a+NK precursor,CD49a+NKP)细胞,从而发育为成熟的LrNK细胞,这些均提示LrNK细胞的形成与肝脏微环境密不可分。肝脏由于其特殊的生理结构和血液来源,具有不同于其他脏器的细胞组成和细胞因子环境,肝脏微环境如何支持LrNK细胞的发育成熟仍有许多悬而未决的问题,本研究针对肝脏微环境对LrNK细胞发育分化的影响进行了进一步的探索,发现肝脏中的细胞因子IFN-γ和CD8+T细胞对LrNK细胞的发育分化及其成熟起到关键的作用。主要结果分为以下两个方面:Ⅰ、IFN-γ调节肝脏驻留NK细胞的发育分化1、IFN-γ调节肝内造血前体细胞的稳态本研究发现LrNK细胞的前体LSM细胞和CD49a+NKP细胞均表达IFN-γ受体1(CD119),提示LrNK细胞的发育分化依赖于IFN-y的信号。在IFN-γ缺陷的GKO小鼠中,肝脏造血前体LSM细胞数量显著减少。进一步研究发现,IFN-y信号的缺失导致LSM细胞和CD49a+NKP细胞的增殖能力减弱。若给GKO小鼠恢复肝脏中的IFN-γ 平,则LSM细胞和CD49a+NKP细胞数量增加。说明IFN-y可以通过促进肝内造血前体细胞的增殖,从而导致其数量增加。2、IFN-γ促进肝脏驻留NK细胞发育我们通过胎肝细胞混合转输的实验证明,来源于IFN-γ受体缺陷的GRKO小鼠的造血前体细胞不能发育出正常比例和数目的LrNK细胞,说明缺乏IFN-γ信号会导致LrNK细胞的发育受阻。说明IFN-γ可以促进LrNK细胞的肝内发育过程。3、IFN-γ信号缺失导致肝脏驻留NK细胞减少通过对GKO和GRKO小鼠肝脏中NK细胞的检测,我们发现成年GKO和GRKO小鼠肝脏中的NK细胞比例和数目均有较为明显的降低,主要体现在LrNK细胞的减少,而经典NK细胞数量不变。GKO小鼠体内残留的少量LrNK细胞依然能够保持其特有的表型和功能特征。上述结果提示IFN-γ的缺失导致成年小鼠LrNK细胞的减少。4、过表达IFN-γ使肝脏驻留NK细胞数量恢复我们在GKO小鼠体内过表达IFN-γ发现,LrNK细胞比例和数目均有较为明显的回升。类似的现象也在转输实验中得到了证实。这些结果说明在表达IFN-γ的肝脏微环境中,GKO小鼠的前体细胞具有与正常鼠相同的发育潜力,可以发育成为正常比例和数量的LrNK细胞。5、IFN-γ对肝脏驻留NK细胞的作用依赖于T-bet我们通过胎肝细胞的体外培养,发现细胞因子IFN-γ可以增加野生型小鼠LrNK细胞的比例和数目。T.bet缺陷小鼠的胎肝细胞则无法发育形成LrNK细胞,在培养体系中加入IFN-γ仍然不能逆转这一现象。随后我们在T-bet基因缺陷小鼠肝脏内过表达了IFN-γ,在该小鼠体内仍然无法检测到LrNK细胞。提示IFN-γ对LrNK细胞发育的促进作用需要转录因子T-bet的参与。结论Ⅰ:IFN-γ以T-bet依赖的方式增强肝内造血前体细胞LSM和CD49a+NKP细胞的增殖,促进LrNK细胞的发育分化。Ⅱ、CD8+T细胞促进肝脏驻留NK细胞成熟1、CD27+肝脏驻留NK细胞可以向CD27-肝脏驻留NK细胞分化LrNK细胞上CD27分子异质性的表达,本研究发现随着小鼠的个体发育成熟,LrNK细胞表达CD27分子的水平逐渐下调,CD27-LrNK细胞比CD27+LrNK细胞更加成熟。体内外实验均表明,CD27+的LrNK细胞可以向CD27-的LrNK细胞转化。2、CD8+T细胞缺失导致CD27+肝脏驻留NK细胞增加在CD8缺陷的小鼠中,LrNK细胞数目无显著变化,但表达CD27分子的水平升高。这一现象在Rag1缺陷小鼠中同样存在,但在CD4+T细胞、NKT细胞和B细胞缺陷小鼠体内LrNK细胞的CD27表达均未发生改变。因此我们认为CD8+T细胞的缺失特异性的增强LrNK细胞上CD27分子的表达,导致成熟的CD27-LrNK细胞减少,不成熟的CD27+LrNK细胞增加。3、CD8+T细胞促进CD27+肝脏驻留NK细胞向CD27-肝脏驻留NK细胞分化给CD8缺陷小鼠转输脾脏CD8+T细胞会使LrNK细胞表达CD27水平恢复正常,说明CD8+T细胞可以促进LrNK细胞从CD27+向CD27-分化,促进其成熟。体外培养的实验进一步说明CD8+T细胞对LrNK细胞发育的促进作用是通过细胞与细胞相互接触导致的。结论Ⅱ:我们发现CD27-LrNK细胞比CD27+LrNK细胞成熟。CD8+T细胞可以促进CD27+LrNK细胞向CD27-LrNK细胞的分化,从而促进LrNK细胞的成熟。
【图文】：

肝脏中的血液来源主要有两方面：约２０％的血液由肝动脉提供，主要是来自逡逑心脏的动脉血；８０％的血液由连接肝脏与小肠的肝门静脉提供，其中含有大量的逡逑细菌的代谢产物、环境毒素与外来食物抗原（图１．１邋）（Ｖｏｌｌｍａｒ邋ａｎｄ邋Ｍｅｎｇｅｒ，２００９）。逡逑使肝脏持续的接受来源于细菌代谢物或外来抗原的刺激。逡逑Ｔｏ邋ｔｈｅ邋ｓｙｓｔｅｍｉｃ邋ｖｅｎｏｕｓ邋ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ逡逑Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ邋ｐｒｏｄｕｃｔｓ：逡逑？逦Ｐｒｏｔｅｉｎ逡逑？逦Ｌｉｐｉｄｓ逡逑？逦Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓ逡逑Ａｃｕｔｅ邋ｐｈａｓｅ邋ｐｒｏｔｅｉｎｓ逡逑Ｉｎｆｅｒｉｏｒ逦逦逡逑ｖｅｎａ邋ｃａｖａ邋Ｉ逡逑ｚ．－．．．．逡逑ｒ－＾逦Ｐ逦Ｂｌｏｏｄ邋ｆｒｏｍ邋ｔｈｅ逡逑＾ｖｅｒ逦Ｗ逦ｉｒ逦ａｒｔｅｒｉａｌ邋ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ逡逑Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，邋ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ逦｜｜｜，逦逦—逦逡逑ａｎｄ邋ｄｅｔｏｘｉｆｉｃａｔｉｏｎ逦／逡逑Ｐｏｒｔａｌ邋ｖｅｉｎ邋＾？尅巧邋ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ逡逑＼Ｗ逦Ｃｏｍｍｏｎ逦．．．逡逑１邋ｒ逦ｂｉｌｅ邋ｄｕｃｔ逦＊邋Ａｇｅｄ邋ｏｒ邋ｄａｍａｇｅｄ邋ｃｅｌｌｓ逡逑Ｇｌｉｓｓｏｎ＇ｓ逦［？邋Ｔｏｘｉｃ邋ｒｏｍｐｏｎｅｎｔｓ逡逑ｃａｐｓｕｌｅ逡逑Ｔｏ邋ｔｈｅ邋ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ邋ｌｕｍｅｎ逡逑Ｂｉｌｅ邋ｓｅｃｒｅｔｉｏｎ邋（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ邋ｅｎｄ逡逑ｐｒｏｄｕｃｔｓ邋ｏｆ邋ｄｅｔｏｘｉｆｉｃａｔｉｏｎ）逡逑图１．邋１肝脏的生理学结构（Ｔｈｏｍｓｏｎ邋ａｎｄ邋Ｋｎｏｌｌｅ，２０１０＞逡逑来自于门静脉和肝动脉的血液在肝窦处汇集

ＮＫ细胞都会产生ＩＦＮ－丫，进而辅助淋巴结中的Ｔ细胞应答。ＮＫ细胞也会产生逡逑一些其他促炎因子如ＴＮＦ－ａ或抑炎因子如ＩＬ－１０来调控机体的适应性免疫应答逡逑（图１．３）。同时，ＮＫ细胞也可以分泌一系列趋化因子如ＣＣＬ２、ＣＣＫ３、ＣＣＬ４、逡逑ＣＣＬ５、ＸＣＬ１和ＣＸＣＬ８（Ｗａｌｚｅｒ邋ｅｔ邋ａｌ．，，邋２００５），从而弓丨导ＤＣ细胞和Ｔ细胞迁移至逡逑炎症部位以发挥其免疫学效应（Ｍｏｒｅｔｔａ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００５）。ＮＫ细胞对靶细胞的直接杀逡逑伤也会导致靶细胞产生的细胞碎片被抗原提呈细胞识别，提呈信号并激活ＣＤ８＋逡逑细胞毒性Ｔ细胞（图１．３）。总而言之，ＮＫ细胞除了可以直接杀伤靶细胞之外，逡逑也可以通过细胞毒作用或细胞因子的分泌来促进或抑制适应性免疫应答，对机体逡逑的免疫反应起到调节的作用。逡逑５逡逑
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R392

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本文编号：2690311