脑内树突状细胞亚群在中枢神经系统免疫赦免中的作用及机制研究

Introduction of antigen into the central nervous system (CNS), the immune privilege organ, can lead to a negative antigen-specific immune response. However, the key cells initiating this response as well as the effector mechanisms during the process remain poorly understood. In recent years, dendritic cells (DCs) have been found located in the brain, but its physiological function is unclear. Taking into account the central role of DCs in triggering and regulating adaptive immune responses as well as their ability to migrate, we hypothesized those DC subsets in the brain may be involved in immune regulation caused by brain antigen. We considered how DC subsets in healthy brain contribute to CNS immune privilege as the core scientific issues. Using modern cellular/molecular immunology experimental techniques, the project aims to investigate the composition of DC subsets in the healthy brain as well as their functional state in innate immunity. On this basis, further study will be performed to investigate the brain DC subsets in antigen uptake, migration into the peripheral lymphoid tissues, and regulation of the adaptive immune response caused by introduction of antigen into CNS. This study helps to understand the contribution of brain DC subsets to the formation or maintenance of CNS immune privilege, and provide theoretical possibility for CNS immune privilege restoration or reconstruction by using DC subsets in the future.

中枢神经系统（CNS）是免疫赦免器官，CNS内引入抗原可引发针对该抗原的负向免疫调控，但关键的启动细胞和效应机制不明确。近年来发现稳态下（Steady state）脑内存在树突状细胞（DC），其生理功能尚不清楚。鉴于DC处于启动和调控获得性免疫反应的中心地位以及具有迁移的特性，我们推测脑内的DC亚群可能参与脑内抗原引发的免疫调控。本项目将"稳态下脑内DC亚群在CNS免疫赦免中的作用"作为核心科学问题，以现代细胞免疫学和分子免疫学实验技术为研究手段，探讨稳态下脑内DC亚群的组成和天然免疫功能状态；以此为基础，进一步探索CNS引入抗原后脑内DC亚群对抗原的摄取和向外周淋巴器官的迁移，以及对获得性免疫反应的调控及相关机制。该研究有助于阐明脑内DC亚群在CNS免疫赦免形成或维护中所扮演的角色，为以后基于DC亚群为靶细胞来修复或重建CNS免疫赦免提供理论上的可能性。

中枢神经系统（CNS）是免疫赦免器官，但仍能发生炎症，导致脑组织损伤或功能障碍。本项目原计划从“脑内树突状细胞（DC）亚群”的角度探讨其对神经炎症的调控，但由于脑内DC细胞数量太过稀少，导致许多实验难以开展，因而课题组适时对研究内容进行了调整，主要探讨了小胶质细胞和NK细胞分别在以T细胞介导的自身免疫性脑炎和以脓毒症介导的感染相关脑炎中对炎症的调控及分子机制，以期研究成果能对将来临床干预神经系统疾病进行指导。研究成果总结如下：. 小胶质细胞是脑内的定居性巨噬细胞，对CNS的发育至关重要，但该细胞是否参与脑内的免疫调控尚不十分清楚。通过流式细胞术和免疫荧光标记技术，我们发现在实验性自身免疫性脑脊髓膜炎（EAE）小鼠的发病高峰期，小胶质细胞数量增多，且表达PD-L1水平显著上调；同时脑内浸润的CD4+T细胞表达PD1分子上调，并伴有TH1细胞比例下降。通过体外共培养体系，我们发现EAE小鼠来源的小胶质细胞能够显著抑制CD4+T细胞的增殖以及TH1细胞的分化，该抑制行为受PD-L1调控。进一步的研究证实小胶质细胞发挥抑制功能依赖其释放的NO，而阻断PD-L1可负向调控NO的合成。这些结果提示：在EAE模型中，小胶质细胞通过PD-L1/NO途径参抑制TH1细胞，从而有利于疾病的恢复。. 我们同时对感染引发的脑炎进行了免疫调控机制的探讨。众所周知，脓毒症能够引发CNS炎症，从而导致脑损伤或失能，但该型CNS炎症的具体产生机制并不十分清楚。通过腹腔注射LPS模拟脓毒症，我们发现当血脑屏障开放后，外周的CD11b+CD27+NK细胞亚群先于中性粒细胞迅速向脑组织浸润。预先清除NK细胞可显著减缓中性粒细胞向脑内迁移。通过体内趋化实验，我们发现LPS处理小鼠的脑内浸润NK细胞具有吸引中性粒细胞的能力，这主要与其释放的趋化因子尤其是CXCL2有关。小胶质细胞同样具有吸引中性粒细胞的能力，但受NK细胞的调控。我们进一步在盲肠结扎穿孔诱导的脓毒症模型中进行了实验重复，所得结论与LPS诱导的模型保持一致。此外，我们发现NK细胞不仅能够调控CNS炎症，还能影响小鼠抑郁样症状，说明NK细胞调控的CNS炎症与脑功能异常密切相关。