活体显微镜研究CXC趋化因子在CNS中招募中性粒细胞

免疫细胞浸润是中枢神经系统炎症性疾病诸如脑部创伤、感染和中风中的普遍现象，有关免疫细胞在中枢神经系统炎症中的作用一直是研究热点。CXC趋化因子和CXCR2相互作用是介导中性粒细胞趋化移动的主要力量，然而多数针对中枢神经系统的研究都笼统地围绕其受体CXCR2来展开，而在CXC趋化因子家族中，谁是炎症进程中引导中性粒细胞穿越血脑屏障进入神经组织内部这一关键问题尚无定论。本研究将以活体显微镜(intravital microscopy)这一独特技术结合免疫学、分子生物学和组织化学对这个神经免疫学中的重要问题进行探索，从而确认引导中性粒细胞进入中枢神经系统的关键趋化因子，并寻找其主要分泌细胞来源。进一步，我们将通过调控此趋化因子的表达对各种中枢神经系统炎症模型进行干预，以确证其在中枢神经系统内免疫应答过程中的关键地位。

研究背景：.多年来各种趋化因子及其受体在中枢神经系统内的表达和在脑部炎症中的作用已被陆续报道，但趋化因子CXCL1及其受体CXCR2在中枢神经系统炎症中所发挥的作用机制未深入展开研究，尤其是他们在免疫细胞招募过程中对脑内皮细胞激活的影响尚未明确。 .研究方法：. 在体内，以LPS脑室注射的炎症模型小鼠为对象，利用组化及活体显微镜方法检测趋化因子CXCL1及其受体CXCR2对中性粒细胞招募影响的具体分子机制；此外，利用骨髓移植实验确定发挥作用的CXCR2的细胞定位。而在体外，以小鼠原代脑微血管内皮细胞为对象，利用Western Blot和定量PCR技术检测选择素以及粘附分子的表达以评价CXCR2对内皮细胞激活的影响。.研究结果及结论：.在LPS脑室注射诱导的中枢神经系统炎症动物模型中，中枢检测到足够高表达的趋化因子CXCL1，CXCL2和CXCL5，同时检测到中性粒细胞在中枢神经系统血管中的滚动和黏附以及其在脑实质中的浸润。然而,给予CXCL1及CXCR2基因敲除小鼠脑室注射LPS后，中性粒细胞在中枢神经系统血管中的滚动和黏附以及脑实质中浸润的数目都显著降低了，此外我们又发现在CXCL1及CXCR2基因敲除小鼠脑实质中选择素P-selectin和粘附分子VCAM-1表达也有所降低，提示CXCR2可能影响脑内皮细胞的激活。骨髓移植实验显示中枢神经系统内部定居的细胞表面的CXCR2在中枢神经系统炎症中脑内皮细胞激活和中性粒细胞招募过程中扮演重要角色。而星形胶质细胞分泌趋化因子CXCL1的能力远较小胶质细胞强，此外利用星形胶质细胞的培养上清刺激野生型和CXCR2缺陷的原代脑内皮细胞，与野生型相比CXCR2的缺陷导致了脑内皮细胞VCAM-1和ICAM-1表达的降低，提示星形胶质细胞培养上清激活内皮细胞的过程是CXCR2依赖的。而且TNF-α和LPS刺激原代脑内皮细胞后，其表面CXCR2表达显著升高，但此现象并未在胶质细胞中观察到。此外，给予小鼠尾静脉注射CXCR2拮抗剂SB225002后，小鼠脑血管内滚动和粘附的白细胞显著降低，同时脑内皮细胞的激活也受到抑制。因此，在中枢神经细胞炎症中，星形胶质细胞分泌的CXCL1和内皮细胞表面的CXCR2在脑内皮细胞激活和白细胞招募的过程中均扮演必要角色。