接触性超敏反应中炎症性单核/巨噬细胞迁移与活化的动态成像研究

Interstitial migration of leukocyte is critical for both innate and adaptive immune response. Monocyte/macrophage (Mon/M) is the major effector cell in allergic contact dermatitis, however, the relationship between interstitial migration and functional activation of Mon/M remains unclear. Here, we plan to establish a new method to synchronously monitor cell migration and activation of Mon/M in situ. The cell trajectory of Mon/M, cell-cell contact, and the molecular dynamic in Mon/M will be recorded and analyzed through intravital imaging immunocytes and molecules in a multicolor-labeled contact hypersensitivity (CHS) model. Furthermore, the strategy of Mon/M migration and activation will be addressed through quantitatively characterizing the migration parameter and activation feature of Mon/M. Finally, exploring of the key molecular that regulated Mon/M migration, interaction and activation and uncovering the relationship between Mon/M migration and Mon/M activation will contribute to understanding the behavior pattern of Mon/M and provide real and intuitive evidence for the pathogenetic of allergic contact dermatitis.

白细胞在组织内的间质迁移是先天性免疫应答和适应性免疫应答的关键步骤之一。在过敏性接触性皮炎中，单核/巨噬细胞（Mon/M）是主要的效应细胞，然而它的间质迁移行为与功能活化之间的相关性及动态调控方式，如“黑匣子”般知之甚少。本项目拟建立活体动态成像同步监测Mon/M迁移与活化的新方法，通过对参与接触性超敏反应（CHS）的免疫细胞和分子的多色标记，实现活体内Mon/M迁移轨迹的动态追踪、细胞间接触行为的准确捕获，及细胞活化的实时表征。进而，在Mon/M间质迁移-接触-活化的图像信息中提取免疫细胞的运动参数和形态特征，由此定量描述Mon/M运动规律，建立Mon/M运动行为与功能活化之间的关联，揭示调控Mon/M运动的免疫学分子机制。本项目将为理解Mon/M的运行方式和探究接触性皮炎的发病机理提供真实环境下的直观实验依据和新知识。

免疫细胞的运动迁移与活化是介导机体先天性免疫应答和适应性免疫应答的关键步骤。研究表明单核/巨噬细胞（Mon/Mφ）在过敏性接触性皮炎的炎症免疫应答中发挥关键作用，然而直观可视化的数据缺失限制了研究者对其运动迁移和功能活化之间的相关性及动态调控的进一步研究。本项目拟从活体原位Mon/Mφ的迁移与活化的可视化研究出发，建立免疫细胞和分子的多色标记方法，探索Mon/Mφ在接触性皮炎中运动迁移、细胞接触及细胞活化的实施过程和分子调控机制。基于此，本项目建立了多色标记的小鼠皮肤成像窗口，实现了定居型皮肤免疫细胞和浸润白细胞的活体光学标记。动态监测了 Mon/Mφ的炎症浸润与迁移过程，以及其细胞间的相互接触。制备了可在体表征Mon/Mφ钙信号的小鼠皮肤免疫可视化模型，活体多色成像观察了Mon/Mφ运动过程中的分子信号变化过程，发现了皮肤基质中Mon/Mφ接触活化的新现象。搭建了Mon/Mφ运动分析平台Cell-track，实现了Mon/Mφ的运动行为图像信息的提取和定量表征。在此基础上，对Mon/Mφ间质迁移、接触和聚集进行了数学模拟，挖掘了Mon/Mφ的运动规律，并进一步揭示了CCR2调控的Mon/Mφ运动迁移的内在分子机制和LFA-1调控的Mon/Mφ之间细胞接触机制。进一步结合在体细胞分子成像提出Mon/Mφ通过采取ETP策略促进细胞接触活化的模型，建立Mon/Mφ运动行为特征与其功能活化之间的关联，为理解Mon/Mφ的在体活化提供了新知识。另外，本项目进一步探索了接触性皮炎的新治疗策略，建立了一种纳米免疫疗法，对过敏性接触性皮炎和特应性皮炎疗效显著，为过敏性皮肤疾病的治疗提供了新思路。因此，本项目的研究将医学免疫学，影像分子学、生物信息学和纳米技术相结合，揭示了Mon/Mφ运动的行为规律和功能活化的分子机制，为研究不同病理生理环境下Mon/Mφ的功能提供了新方法，为接触性皮炎的发病机理解析提供真实环境下的直观实验证据。