病毒感染中mTOR激酶对淋巴滤泡性CD4+T细胞的应答调控机制

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适应性免疫应答是一种抵御外界病原体入侵的主要免疫策略之一,其具有特异性和记忆性的特点,主要分为体液免疫和细胞免疫两种形式。作为适应性免疫中的重要组成部分,高效的体液免疫应答能够帮助机体有效地抵御外界病原体的入侵,而这需要在病原特异性B细胞、滤泡辅助性T (TFH) 细胞和滤泡调节性T (TFR) 细胞的共同协作下才能实现。生发中心B(GC B)细胞应答是产生高亲和力、类别转换特异性抗体的关键,是体液免疫应答中的核心环节,而这不能缺少来自 TFH细胞的帮助。TFH细胞最初被定义为一群独特的辅助性CD4+T细胞亚群,以高表达趋化因子受体CXCR5和转录因子Bcl6为主要特征。TFH细胞通过启动、推动和维持生发中心反应,对B细胞介导的体液免疫反应具有关键作用。另一方面,TFR细胞对于体液免疫应答同样重要,TFR细胞通过作用于GC B细胞和TFH细胞,能够抑制过度的生发中心(GC)反应,从而维持免疫稳态。生物学特性上,TFR细胞是来源于调节性T (TReg) 前体细胞的一个特殊亚群,同时也表达很多TFH细胞相关的关键性分子,包括CXCR5, PD-1, ICOS和Bcl6。此外,TFH和TFR细胞的分化都是一个受到细胞内外多种因素精密调控的多阶段过程。然而,目前究竟是哪些因素共同作用而影响TFH和TFR细胞的分化仍旧不甚清楚。  雷帕霉素机制性靶蛋白 (mTOR) 是一种进化保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其通过感知并整合环境中的多种信号而参与了多种生物学的调控过程,包括细胞生长、增殖、分化、代谢和生存。mTOR 激酶以复合物的形式发挥作用,可分为 mTOR 复合体 1 (mTORC1) 和mTOR复合体2 (mTORC2) 两种形式,而mTORC1和mTORC2都被报道参与了多种免疫应答调控过程。 mTORC1信号能够促进TH1和TH17细胞的分化,而抑制TFH和TReg细胞分化。此外,mTORC2则被报道促进TH2细胞分化。最近,虽然有两个研究组均报道了mTORC2信号对TFH分化十分重要。但是mTORC2究竟是选择性地影响TFH细胞早期表型诱导还是晚期表型维持,或者对二者皆有作用并不清楚。更重要的是, mTORC2是否还会影响已分化TFH细胞的效应功能也值得探究。最后,鉴于TFR细胞兼具TReg和TFH细胞众多生物学特性,同时TReg和TFH细胞的分化都与mTOR信号密切相关,那么mTOR是否也会参与TFR细胞分化的调控过程是一个值得关注的问题。  在这里,我们应用淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒 (LCMV) Armstrong毒株,建立了小鼠急性病毒感染模型。在近交系小鼠中,LCMV 急性感染可引发强烈并典型的由T细胞介导的 B 细胞免疫应答,包括生发中心反应、记忆性 B 细胞形成和骨髓中长效浆细胞聚集。另外,在这个急性病毒感染模型中,CD4+ T细胞主要分化为TFH 和TH1两种效应T细胞亚群。而且,在LCMV急性感染模型中TFR细胞将大量分化。因此,LCMV急性感染模型是研究由T细胞和B细胞介导的抗病毒体液免疫的理想模型。  在本研究中,我们首先总结并优化了一系列 LCMV 急性病毒感染条件下病毒特异性TFH和B细胞应答的分析方法,形成一套综合而完整的方法学。在这套方法学中,我们详细叙述了如何扩增和滴定LCMV病毒以及如何成功地建立小鼠急性病毒感染模型。同时,我们也详细总结了三种不同的技术方法用以分析LCMV特异性的TFH和B细胞应答:运用流式细胞术定量检测小鼠脾脏和淋巴结中的TFH和GC B细胞,运用酶联免疫吸附试验 (ELISA) 滴定血清中病毒特异性 IgG ,以及运用酶联免疫斑点试验(ELISPOT) 检测骨髓中分泌 LCMV-IgG 的浆细胞。在这套完善的方法学基础上,我们揭示了mTORC2激酶通过整合TCR和ICOS介导的共刺激信号促进病毒特异性TFH细胞的晚期分化和功能成熟。更确切地说,mTORC2维持了TFH细胞谱系的特异性,包括表型、迁移特性和功能特性。因此,我们的结果强调了 mTORC2 对 TFH表型和功能成熟的重要性。此外,我们还发现mTORC1信号能够促进TFR细胞的分化和其抑制功能,而这些不需要依赖mTORC2信号。我们的这些发现共同揭示了mTOR信号在调控体液免疫应答时多面性的角色,mTORC1和C2信号对TFH和TFR细胞分化具有截然不同的意义。  总结起来,在本论文中,我们研究了急性病毒感染条件下mTOR信号对TFH和TFR细胞的免疫应答调控。这两群细胞都具有高表达CXCR5并定位于B细胞滤泡区的特点,它们通过对B细胞应答正向或负向的调控作用,促成了高效而适度的体液免疫应答,使机体在有力抗击病毒感染的同时也免于遭受损伤。因此,通过靶向mTOR信号通路调节TFH和 TFR细胞应答之间的平衡,可以更精确地调控体液免疫应答,这或许会成为抗病毒疫苗研发和自身免疫性疾病治疗的新策略。
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