嗜酸乳杆菌通过诱导调节性γδT细胞缓解实验性自身免疫性脑脊髓炎

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背景多发性硬化(Multiple sclerosis,MS)是一种较为多见且以自身免疫介导所引起的中枢神经脱髓鞘疾病,也是在青壮年群体中较常见的一类非创伤性的中枢神经系统疾病,其所造成的身体伤残影响终身。多发性硬化病因不明,可能与环境和遗传有关。随着人们对该病认识及相关诊断技术的提高,目前MS的诊断率逐年提高。由于多发性硬化发病机制尚未明确,目前对其还没有有效的预防手段和治疗方法。自身反应性的、髓磷脂特异性的CD4+T细胞的活化被认为是导致MS发生的关键。相关研究已经证实CD4+T细胞亚群Th1和Th17细胞在MS发生发展中充当着促进炎症的作用,Th2和Treg则能够抑制炎症,起到保护中枢神经的作用。除此之外,中枢神经中的髓性抑制性细胞(Myeloid-derived suppressor cells,MDSC)、树突状细胞(Dendritic cell,DC)也发挥抑制炎症的作用。因此,诱导保护性免疫偏移和调节性细胞是MS的一个重要治疗策略。随着人们对肠道菌群的重视及相关研究的不断深入,越来越多的证据表明肠道菌-肠道-大脑反应轴的信号交流与MS的发生密切相关。目前已知肠道益生菌产生的保护性短链脂肪酸(SCFA)可以起到调节肠道内外淋巴组织和器官免疫平衡的作用,其能进一步诱导未分化的CD4+T细胞由Th1/Th17向Th2/Treg发生分化偏移,进而达到抗炎的目的。γδT细胞是细菌作用的首要靶标,肠道菌能刺激巨噬细胞、树突状细胞等产生IL-1和IL-23等细胞因子,通过鸟苷酸交换因子1(VAV1)等信号通路活化γδ17T细胞。我们先前的研究初步表明,EAE抵抗性小鼠肠道乳酸杆菌的重要菌株——嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidipiscis,L.acidipiscis)能够减轻EAE小鼠的严重程度。L.acidipiscis属于一种好氧的革兰氏阳性嗜酸乳杆菌,是近些年才被发现和分离出来的。此外,有研究发现L.acidipiscis也存在于健康人的肺部,其与肺部γδT细胞的功能有关。目前已知γδT细胞产生的效应因子之一是IL-17,这种细胞称为γδ17T细胞。在EAE动物模型中,已经证实γδ17T细胞具有正反两个方面的作用,其不仅可以通过增加Th17细胞产生而加重病情,也可以通过促进炎性Th凋亡和增强Treg的功能而缓解病情。γδ17T细胞这种正反作用可能与γδT细胞的异质性有关,如:Vγ1+γδ17T细胞表达CCR5,进而可以增强Treg的功能,并能通过Fas-Fas L信号诱导αβTh细胞的凋亡;而Vγ4+γδ17T细胞表达CCR6,则能促进病理性的Th17细胞产生。L.acidipiscis与MS的临床关联性及其在MS临床治疗中的应用还未有报道,因此我们在该方面已经取得的相关研究成果为本课题进一步的研究提供了更为深入的科学依据。具体而言,我们前期的实验结果表明了CD44KO小鼠(KO)与CD44野生型小鼠(WT)相比对EAE诱导具有更高的抵抗性。我们前期的结果表明,小鼠CD44基因缺失后出现的EAE抵抗性可能是由小鼠肠道微生物种群和相关短链脂肪酸的改变所引起的,但是与其发病相关的具体菌株及作用靶细胞尚未明确。目的使用肠道益生菌治疗MS是一个新思路,但是目前的相关临床试验结果仍不理想。同时,肠道益生菌治疗MS的效果还未达到令人满意的程度,尚需在三个方面做出努力:(1)为发现与MS发生发展高度相关的特异性菌株;(2)阐明L.acidipiscis诱导的调节性γδT细胞对EAE的发生发展具有一定的抑制作用;(3)研究L.acidipiscis诱导的调节性γδT细胞在EAE中对CD4+T细胞的调节作用。材料与方法首先,我们通过对C57BL/6(EAE易感性小鼠)和CD44KO小鼠(EAE抵抗性小鼠)皮下注射含有MOG35-55肽段的CFA,于当天及48小时后对实验小鼠腹腔注射PTX溶液以建立EAE动物疾病模型。在用MOG35-55肽段成功免疫实验小鼠后的第15天,此时小鼠处于发病高峰期。收集小鼠肠道内容物,对CD44KO小鼠和C57BL/6小鼠的肠道菌群分别进行16s r DNA V4测序分析,对比并分析两种小鼠发病后肠道中的菌群差异并挑选出优势菌株,以便后续进一步的深入探讨。完成上述实验后,我们从EAE抵抗性小鼠肠道内中分离出特征性菌株L.acidipiscis。在对C57BL/6小鼠进行MOG35-55肽段免疫的前7天,我们通过对C57BL/6小鼠灌喂青霉素和链霉素混合液以达到清除小鼠肠道菌群的目的,接着通过给予小鼠灌喂L.acidipiscis菌悬液以达到复植的效果。如上面所述,在用MOG35-55肽段免疫小鼠后的第15天,收集小鼠肠道内容物并制成悬液,使用气相色谱-火焰离子化检测器测定灌喂L.acidipiscis菌悬液后小鼠肠道内容物中SCFA的含量。运用相同的方法和材料对小鼠肠道菌群进行清除与复植环节,给予C57BL/6小鼠灌喂CD44KO小鼠粪便悬液或L.acidipiscis菌悬液,在用MOG35-55肽段对小鼠免疫后,每天观察小鼠并对小鼠发病情况进行观察并评分。同时,运用同样的手段,将L.acidipiscis复植到γδТ细胞缺乏(TCRδ-/-)小鼠肠道内,在用MOG35-55肽段对小鼠免疫后,每天观察小鼠并对小鼠发病情况进行观察并评分。在用MOG35-55肽段免疫小鼠后的第15天,收集灌喂L.acidipiscis的C57BL/6小鼠肠系膜淋巴结并制成单T细胞,然后对其进行细胞内染色,以对其中的CD4+T进行分群。同时,运用ELISA对细胞培养上清液进行检测。此外,我们将γδT及CD4+T细胞与L.acidipiscis共培养后,然后进行细胞流式检测,观察细胞亚群的分化情况。结果(1)L.acidipiscis在EAE抵抗性小鼠肠道中显著增高;(2)L.acidipiscis诱导了小鼠肠道中SCFA的产生;(3)L.acidipiscis能够诱导EAE易感性小鼠对EAE产生抵抗;(4)L.acidipiscis可以诱导CD4+T细胞向Treg分化,并且抑制病理性Th1和Th17细胞的产生;(5)EAE抵抗性小鼠肠道内的γδT细胞数量显著增高;(6)L.acidipiscis能够诱导Vγ1+γδT细胞产生,并且抑制Vγ4+γδT细胞产生。结论我们的结果进一步揭示了EAE-CD44KO小鼠较EAE-WT小鼠在细菌种类及数量层面表现出显著差异性,证实了小鼠肠道L.acidipiscis的数量与EAE的进展呈负相关,L.acidipiscis对γδT细胞和EAE发病起着重要调控作用。本研究也阐明L.acidipiscis是通过诱导调节性γδT细胞的产生以及相应调节性CD4+T细胞来达到抑制MS发生、发展的目的。通过肠道益生菌诱导保护性的调节性γδT细胞产生是MS治疗的又一新策略,而L.acidipiscis的应用为多发性硬化的发病机制提供新思路,为多发性硬化的诊断及治疗提供新方法。
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