鱼类补体分子和抗菌肽促进B细胞吞噬和杀菌活性的分子基础研究

Previous studies have shown that mammalian B cells, as the main effector cells of acquired immunity, do not have obvious innate immune functions. However, in recent years, fish B cells, like macrophages, have been found can phagocytose and kill pathogens, and also can act as initiating antigen presenting cells to present antigens to T cells, so as to activate the acquired immune responses. These indicate that fish B cells have potent innate immune functions. Thus, which immune molecules can mediate and promote the phagocytic and bactericidal activities of fish B cells? What is the mechanisms of actions? In order to answer these scientific questions, we innovatively found that the phagocytic or bactericidal activities of fish B cells can be promoted by some innate immune molecules, such as the complement activation molecule C3d and antibacterial peptides (cathelicidin and β-defensin). Subsequently, we will further clarify the molecular mechanisms through a series of experiments. This project will strengthen our understanding of the immune functions of fish B cells, and will help to develop highly effective vaccine adjuvants and immune enhancers based on the molecules that can promote the phagocytic and bactericidal activities of fish B cells.

早期研究表明，哺乳动物的B细胞作为获得性免疫的主要效应细胞，并不具有显著的先天性免疫功能。然而，近年来对鱼类B细胞的研究发现，鱼类B细胞可以像巨噬细胞一样吞噬并杀灭病原菌；此外，鱼类B细胞还能作为初始抗原递呈细胞，将所吞噬的病原菌降解并将其抗原呈递给T细胞，从而激活获得性免疫反应。以上结果均表明鱼类B细胞具有强大的先天性免疫功能，那么，哪些免疫分子可以介导和促进鱼类B细胞的吞噬和杀菌活性？其作用机制又是什么？为了回答以上科学问题，本课题创新性地从鱼类补体活化分子（C3d）和抗菌肽（cathelicidin和β-防御素）等先天性免疫分子入手，初步检测了它们对B细胞的吞噬或杀菌活性的促进作用。随后，我们将通过一系列的实验，进一步阐明其作用的分子机制。本课题的实施将增进人们对鱼类B细胞免疫功能的认识，并将有助于利用那些能够促进鱼类B细胞吞噬和杀菌活性的免疫分子开发出高效的疫苗佐剂和免疫增强剂。

早期研究表明，哺乳动物的B细胞作为获得性免疫的主要效应细胞，并不具有显著的先天性免疫功能。然而，近年来对鱼类B细胞的研究发现，鱼类B细胞可以像巨噬细胞一样吞噬并杀灭病原菌，表明鱼类的B细胞在进化中保留了强大的先天性免疫功能，应进一步加强对鱼类B细胞免疫功能的研究。本课题围绕鱼类B细胞的吞噬和杀菌活性，以抗菌肽和补体分子为研究对象，获得如下研究结果：（1）发现虹鳟IgM+和IgT+B细胞能够表达多种抗菌肽，包括4种cathelicidin和1种β-defensin，且抗菌肽cathelicidin能够调节虹鳟IgM+和IgT+B细胞的先天性免疫功能，显著促进其吞噬活性、杀菌活性及活性氧产生活性。（2）发现了虹鳟的三个补体调节因子，其中两个为可溶型，一个为膜结合型。膜结合型分子与补体调节因子MCP同源，且虹鳟IgM+和IgT+B细胞对其高表达。（3）在虹鳟已有抗原递呈共刺激基因CD80/86A的基础上，发现了另一个同源的抗原递呈共刺激基因CD80/86B，且虹鳟IgM+和IgT+B细胞高表达抗原递呈共刺激基因。（4）发现鱼类补体活化分子C3a、C4a和C5a的结构十分保守，但其所带净电荷及PI值呈现出显著的趋异进化，其中象鲨的C3a和C4a以及斑马鱼的C5a带有高净电荷，具有高PI值，其来源多肽具有良好的抗菌活性。（5）制备了小鼠抗草鱼免疫球蛋白IgM的单抗，可用于流式分选高纯度的IgM+B细胞。总之，本研究进一步拓展了鱼类B细胞的先天性免疫功能，拓展了鱼类补体活化分子C3a、C4a和C5a的抗菌功能，为抗菌多肽（cathelicidin、C3a、C4a和C5a）在鱼类疾病防治中的应用奠定了理论基础。