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研究背景:T细胞免疫球蛋白及粘蛋白域蛋白(T cell immunoglobulin and mucin,TIM)家族为进化上保守的I型跨膜蛋白家族,包括小鼠11B1.1染色体上的8个成员(TIM-1、TIM-2、TIM-3及TIM-4和推测的TIM-5、TIM-6、TIM-7及TIM-8)以及人类5q33.2染色体上的3个成员(Tim-1、Tim-3及Tim-4)。以往研究揭示,TIM家族成员在感染性、过敏性、自身免疫性及肿瘤性疾病中发挥着重要的免疫调节作用。进一步针对其机制的探索发现,TIM-1、TIM-2和TIM-3主要表达于T淋巴细胞,调控辅助性T细胞1(T helper cells 1,Th1)、Th2、Th17和调节性T细胞(regulatory T cells,Treg)等多种T细胞亚群的增殖活化。而该家族的另一成员,TIM-4则主要表达于抗原递呈细胞(antigen-presenting cells,APC),包括传统树突状细胞(dendritic cells,DC)和巨噬细胞。一方面,作为APCs表面的共刺激分子,TIM-4通过与T细胞表面的TIM-1或未知配体结合,调节T细胞亚群分化;另一方面,作为捕获凋亡小体的磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)受体,TIM-4可通过调节机体免疫相关细胞的凋亡过程,影响机体的免疫应答。皮肤DCs为一大类位于机体与环境的交界面处的异质性DCs,主要通过摄取和处理抗原,并将其递呈给皮肤引流淋巴结(lymph nodes,LN)中的T淋巴细胞,调节后者的免疫相关功能。皮肤朗格汉斯细胞(Langerhans cells,LC)作为表皮中唯一的DCs亚群,在人体第一道防线中同时发挥着免疫监视及免疫耐受的作用。真皮DCs由真皮途经LCs(dermal LCs in transit)、真皮CD207+DCs(dermal CD207+DCs,CD207+DDCs)、真皮CD207-CD11b-DCs(dermal CD207-CD11b-DCs,CD207-CD11b-DDCs)、真皮CD207-CD11b+DCs(dermal CD207-CD11b+DCs,CD207-CD11b+DDCs)所组成。皮肤引流LNs中的多种DCs也参与影响T细胞免疫应答,包括LN迁徙LCs(migrated LCs,m LC)、LN迁徙CD207+DDCs(migrated CD207+DDCs,CD207+m DDCs)、LN固有(tissue-resident)CD207+CD8+DCs、传统LN CD207-CD4-CD8+DCs、LN CD207-CD4-CD8-DCs、LN CD207-CD4+CD8-DCs和LN CD207-CD4+CD8+DCs。据我们所知,既往尚无针对TIM-4在皮肤及其引流淋巴结DCs中的表达与功能研究。研究目的:本项课题旨在研究TIM-4在皮肤及其引流淋巴结的不同种类DCs中的表达水平,并探究TIM-4对皮肤相关DCs稳态维持的影响,特别关注其对表皮LCs相关免疫功能的作用,最终评价TIM-4在皮肤接触性超敏反应(contact hypersensitivity,CHS)以及自身免疫性疾病银屑病中所发挥的功能。研究方法:采用流式细胞术检测正常C57BL/6野生型(wild-type,WT)小鼠(以下简称为TIM-4 WT小鼠)的表皮LCs、真皮途经LCs、CD207+DDCs、CD207-CD11bDDCs、CD207-CD11b+DDCs以及LN m LCs、CD207+m DDCs、固有CD207+CD8+DCs、CD207-CD4-CD8+DCs、CD207-CD4-CD8-DCs、CD207-CD4+CD8-DCs和CD207-CD4+CD8+DCs中TIM-4的表达水平;比较TIM-4 WT小鼠和TIM-4基因敲除(knockout,KO)的遗传背景为C57BL/6种系的小鼠(以下简称为TIM-4KO小鼠)的表皮、真皮及皮肤引流淋巴结中各种类型DCs所占的比例;比较TIM-4 WT小鼠和TIM-4 KO小鼠的表皮LCs进行体外吞噬及自发成熟的能力;比较TIM-4基因功能正常和功能缺陷的表皮LCs进行在体迁移及紫外线(ultra-violet,UV)诱导炎症后再生的能力;采用二硝基氟苯(dinitrofluorobenzene,DNFB)诱导CHS小鼠模型,检测TIM-4基因缺陷对小鼠皮肤相关免疫应答的影响;采用咪喹莫特(imiquimoid,IMQ)诱导银屑病样皮肤炎症的小鼠模型,探究TIM-4在银屑病发病中所起的作用。结果:在正常情况下,表皮LCs中的TIM-4表达水平较低,但随着其自发向皮肤引流LNs迁移,LCs中的TIM-4表达水平逐渐上升;真皮中CD207表达阴性的CD207-CD11b-DCs和CD207-CD11b+DCs基本上不表达TIM-4,而CD207+DDCs表达TIM-4的水平较高,后者随着向引流LNs迁移,其TIM-4的表达水平有所下降;皮肤引流LNs中固有CD207+CD8+DCs表达中等水平的TIM-4;在传统LN DCs中,CD207-CD4+CD8-DCs和CD207-CD4+CD8+DCs高表达TIM-4,而CD207-CD4-CD8+DCs和CD207-CD4-CD8-DCs中TIM-4的表达水平极为有限。通过比较TIM-4 WT小鼠及TIM-4 KO小鼠发现,TIM-4基因敲除可导致表皮LCs(TIM-4 WT小鼠vs.TIM-4 KO小鼠,1.10±0.39%vs.1.63±0.48%,P=0.017)、LN CD207-CD4+CD8-DCs(TIM-4 WT小鼠vs.TIM-4 KO小鼠,25.8±7.1%vs.41.44±4.22%,P=0.029)和CD207-CD4+CD8+DCs(TIM-4 WT小鼠vs.TIM-4KO小鼠,6.00±0.16%vs.11.04±1.16%,P=0.004)的比例增高,LN CD207-CD4-CD8-DCs(TIM-4 WT小鼠vs.TIM-4 KO小鼠,63.25±8.15%vs.43.06±3.11%,P=0.01)的比例则相应下降,而其余皮肤相关DCs的比例则无显著变化。并且,TIM-4基因缺陷并未影响表皮LCs进行体外吞噬、自发成熟、在体迁移的能力,以及UV诱导炎症后局部LCs再补充的能力。缺乏TIM-4并未影响DNFB所诱导的皮肤CHS的反应强度。然而,TIM-4基因缺陷可加重IMQ诱导银屑病样皮肤炎症。结论:TIM-4在皮肤及其引流淋巴结的不同种类DCs中的表达模式各异,其中CD207+DDCs和皮肤引流LNs中CD4表达阳性的CD207-DCs均表达较高水平的TIM-4。TIM-4特异性地调控表皮LCs、LN CD207-CD4+CD8-DCs、LN CD207-CD4+CD8+DCs以及LN CD207-CD4-CD8-DCs的稳态维持。并且,TIM-4可能在银屑病发病中发挥保护性作用。