利用口服定位接种技术研究肠道T细胞免疫区域化机制

The T cell-mediated mucosal immune response represents a critical immune mechanism involved in host defense against pathogen invasion through the mucosal surface of the gastrointestinal tract. There may exist structural and compositional differential and complexity among different gut segments in the mucosal immunity including the T cell response. We have previously described a novel large-intestine targeted oral vaccine, which protects against rectal infection of viruses, and found that such vaccine induces T cell responses only in the large intestine but not in the small intestine. Likewise, a small intestine-targeted vaccine induces T cell responses only in the small intestine and failed in the large intestine, indicating a regionalized T cell immunity of the gut. It has been known that T cells enter the small intestine via a specific homing mechanism; however, it is still unknown by what means T cells reach the large intestine. It is reported in the literature that small intestine segments demonstrate diverse mechanism for T-cell homing. The current project will characterize the differences of the T cell response and homing mechanism between individual gut segment in order to improve our understanding to the gut mucosal immunity and open new avenues on the research and development of gut mucosal vaccine as well as novel clinical intervention and technology.

T细胞黏膜免疫反应是消化道抵御病原经肠黏膜入侵的关键免疫机制，在不同胃肠部位黏膜免疫在结构和组成上具有复杂性和差异性，T细胞反应机制亦表现差异性。我们设计并研究了口服大肠定位疫苗预防直肠病毒攻击效果，发现大肠定位疫苗只引起在大肠的T细胞反应，不能在小肠测到T细胞反应；而小肠定位疫苗只产生小肠T细胞反应，没有诱发大肠T细胞反应，提示肠道内T细胞反应呈现区域化。已知T细胞遵循一定归巢趋化机制进入小肠，但是T细胞进入其它肠道部位机制尚不明确。另外，文献报道小肠各分段也存在归巢趋化差异。本项目利用新型口服疫苗定位接种技术，可以针对各主要肠段进行逐一并系统地研究T细胞反应的特点和归巢趋化机制差异，提高肠道黏膜免疫系统格局认识，为研究和开发肠道疫苗和临床干预方法和技术开辟新途径。

肠道T细胞反应具有防御病原微生物侵袭的屏障作用。上皮内细胞和固有层T淋巴细胞(IELs 和LPLs)，由于组织特异的归巢特性位于肠道黏膜的前后轴。但是具有迁移和定位偏好性的细胞在整个肠道的区域分布模式，这一重要问题还没有阐释。本研究中，我们发现肠道IEL相关的归巢分子呈现多样化的分布模式。相比而言，这些归巢分子在LPL的分布模式是逐渐下降或者基本接近平整的。整合素CD103/ β7在小肠上皮层（SI-EP）高表达，但在盲肠（CE）和结直肠（CR）中大大降低，呈现双相的表达模式。CD11a在小肠上皮层（SI-EP）高表达，在结直肠（CR）保持高表达，但在盲肠处有一个急剧的下降。CD29在小肠上皮细胞大约三倍的低表达，在盲肠（CE）处有一个下降，在盲肠（CE）和结直肠(CR)的表达逐渐上升。相比整合素，趋化因子受体整体表达比较弱，在盲肠处(CE)没有降低，在小肠的表达模式明显变化。尽管CCR9 和CXCR6在小肠上皮层（SI-EP）高表达，其它检测分子包括CCR9，CX3CR1，CCR1 和CCR2在盲肠（CE）和结直肠（CE）表达升高，与CCR9 和CXCR6接近。我们发现整合素CD11a/CD18的强表达，但没有像CD103/β7整体分段的研究。进一步分析，我们发现有一些相伴表达的分子，包括CD11a+CD103+(β7+)，CCR9+CD103+(β7+)，CCR9+CD11a+， CXCR6+β7+， 和 CXCR6+CD11a+，这些共表达分子在小肠高表达，在大肠表达下降。重要地，我们还发现CD4+ 和CD8+ IEL亚群表现出不同的归巢分子使用模式。相比CD4+ IELs ，CD8+ IELs使用整合素和趋化因子受体较多，这种差异在LPLs中大大降低。CD11a和CD29的使用在这两种亚群中基本一致。最后，我们鉴定了共表达分子的相关性。CD11a和 CXCR6呈正相关，CXCR6促进CD11a的表达；CCR9 和 CD11a、CD103/β7呈负相关。本研究发现了肠道黏膜表面T细胞紧密协调的分布机制。