B细胞和免疫球蛋白在虹鳟咽和眼睛结膜中的功能研究

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鱼类生存环境特殊,水体中病原微生物种类复杂,且含量丰富。鱼类黏膜与水环境直接接触,极易受到各种病原的侵袭,威胁到机体健康。在长期演化过程中,鱼类为了应对外界病原的威胁已经演化出了一套有效的黏膜免疫系统,构成了一道严密的免疫防线。黏膜相关的淋巴组织(mucosa-associated lymphoid tissue,MALT)能够启动复杂而精密的先天性和适应性免疫反应,抵御病原微生物的入侵。咽腔和眼睛作为硬骨鱼类重要的生理器官,它们黏膜表面直接暴露在水环境中,面临大量病原的威胁。从组织学、细胞生物学和分子生物学等方面,我们发现在咽黏膜和眼结膜中存在大量弥散型MALT,并且其黏膜层和黏液中分别存在丰富的B细胞和免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig),但鱼类B细胞和Ig在咽黏膜(pharyngeal mucosa,PM)和眼结膜(ocular conjunctiva,OC)抵抗外来病原体感染过程中的作用和免疫应答机制还有待研究。为了探究鱼类PM中MALT的存在情况,以及局部B细胞和Igs的免疫功能,我们建立了寄生性小瓜虫(Ichthophthirius multifiliis,Ich)感染虹鳟(Oncorhynchus mykiss)的模型。结果表明,硬骨鱼类的PM不同于哺乳动物,其不存在淋巴结,而是一种弥散型的MALT,但它局部可以产生强大的先天性和适应性免疫应答抵御Ich的感染。此外,我们首次证明相对于Ig M和Ig D,分泌型Ig T(secreted Ig T,s Ig T)在虹鳟PM免疫应答中扮演着主要的角色。重要的是,我们还发现Ig T+B细胞可以在虹鳟PM中发生局部增殖,并分泌特异性Ig T,这为探究早期脊椎动物PM局部免疫应答提供了重要依据。最后,我们发现,硬骨鱼类Ig T可包被PM处大量的微生物,暗示能抑制外来细菌,经Ig T的免疫排斥作用维持表面微生物群落的稳态在哺乳动物中,眼表面存在一种由专门的黏膜免疫系统来支持的黏膜组织,是各种病原体(原生动物、病毒、细菌和真菌)侵袭的主要位点。OC中B细胞和Igs在不同病原入侵时发挥重要的免疫功能。由于鱼类缺少眼睑,眼睛更容易受到水中病原的威胁,为了揭示鱼类OC适应性免疫机制,以及鱼类Ig在维持眼部健康中的免疫功能,我们对鱼类OC的组织结构进行了系统研究,发现鱼类缺乏泪腺,但其仍有眼结膜,其中含有杯状细胞,被认为是眼泪或眼黏液的主要生产车间。此外,我们还构建了Ich和柱状黄杆菌(F.columnare)感染虹鳟的两种模型,进而评估了B细胞和Igs在OC处的免疫功能。结果发现,Ich和F.columnare均可以诱导眼结膜局部产生强烈的先天性和适应性免疫反应。重要的是,我们还发现硬骨鱼类眼黏液中含有丰富的Igs,其中Ig T是鱼类OC在抵御寄生虫和细菌免疫反应过程中的主要参与者。我们还证实了虹鳟OC中的Ig T+B细胞能够局部增殖,并分泌大量针对寄生虫和细菌的特异性Ig T,由p Ig R转运至眼黏液中发挥免疫作用。因此,在脊椎动物长期演化过程中,哺乳动物和硬骨鱼类分化出了不同类型的免疫分子(s Ig A和s Ig T)和淋巴结构(组织型和弥散型),但却通过类似的策略来维持OC免疫系统的稳态。
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