巨噬细胞在机体对抗分枝杆菌感染的固有免疫和适应性免疫中都有重要的作用。巨噬细胞是一种多功能、可塑性强的免疫细胞。巨噬细胞吞噬分枝杆菌后可以分泌细胞因子、趋化因子,招募更多免疫细胞,并将分枝杆菌抗原呈递给淋巴细胞,激活适应性免疫。巨噬细胞根据表型和功能可分为两种极化类型：M1型和M2型。前者主要由Th1型细胞因子如IFN-γ, TNF-α等和一些来源于麻风、结核分枝杆菌或其他病原体的LPS、脂蛋白等激活产生；后者与Th2型细胞因子的反应相关,IL-3和IL-4、IL-10、TGF-β、糖皮质激素等激活产生。M1能够促进炎症反应,促进细菌的清除,而后者主要抑制炎症反应,修复和重塑组织。由于分枝杆菌可通过免疫逃逸而能长期存在巨噬细胞中,引起机体慢性炎症反应,形成肉芽肿结构,并融合形成多核巨细胞。巨噬细胞向多核巨细胞的演变和分化是分枝杆菌感染等慢性炎症性疾病的一个重要特征,但其机制和功能还不清楚。第一章：评价不同细胞因子诱导不同多核巨细胞形成的能力。通过瑞氏吉姆萨染色法观察细胞形态并计算各组细胞的融合率,发现GM-CSF联合IFN-γ或IL-4能够促进多核巨细胞的形成,IL-3有与GM-CSF相似的作用；GM-CSF和IL-3单独对多核巨细胞的形成影响不大。GM-CSF联合IFN-γ诱导形成的多核巨细胞在形态上与朗汉斯巨细胞在形态上相似,而GM-CSF联合IL-4能够促进异物多核巨细胞的形成。分枝杆菌感染所致的多核巨细胞多呈朗格汉斯巨细胞,因此GM-CSF联合IFN-γ刺激巨噬细胞而获得朗汉斯巨细胞可作为研究分枝杆菌与多核巨细胞相互作用的模型。第二章：探索不同来源的多核巨细胞的形成机制。已有研究发现若干与细胞融合相关的基因。我们通过实时定量PCR对不同细胞因子刺激下的多核巨细胞形成过程中重要的融合基因进行分析,发现PIK3cb、Tm7sf4、Osp等融合因子可能与在某个时期促进朗汉斯巨细胞的形成有关,而CD36、Tm7sf4、可能与IL-4诱导的异物巨细胞形成有关系,Tm7sf4、PIK3cb与麻风杆菌诱导细胞融合有关。第三章：研究巨噬细胞在形成多核巨细胞过程中的极性分化以及不同极型细胞的分泌功能。通过实时定量PCR技术测定不同时间点细胞因子mRNA的表达情况,应用ELISA测定不同时间点细胞培养液中细胞因子的分泌情况。研究结果表明,GM-CSF+IFN-γ组主要表达和分泌Th1型细胞因子IL-1β、TNFα,在细胞培养晚期,IL-10基因表达增高。此外,GM-CSF+IFN-γ组细胞还分泌与细胞融合相关的IL-15。GM-CSF+IL-4组细胞主要表达和分泌Th2型细胞因子IL-10,细胞培养晚期GM-CSF+IL-4组细胞IFN-γ、 IL-1β、TNF-α的表达和分泌增高。本研究通过流式细胞技术和激光共聚焦技术发现细胞培养第10天GM-CSF+IFN-γ和GM-CSF+IL-4两组细胞中同时有M1和M2型巨噬细胞。因此巨噬细胞的分泌功能与其本身的极化分型和功能有密切的关系。麻风杆菌刺激的巨噬细胞表达和分泌Thl细胞因子IFN-γ、IL-1β和Th2细胞因子IL-10,还可以分泌融合相关的IL-15,说明麻风杆菌感染的免疫中M1和M2细胞同时存在,两者的平衡与感染的预后有关。第四章：探索不同因子刺激下巨噬细胞及多核巨细胞吞噬功能和杀菌功能的变化。我们通过激光共聚焦技术直接观察细胞吞噬细菌的作用,发现GM-CSF联合IL-4诱导的M2型细胞及异物巨细胞有较强的吞噬能力,通过菌落培养发现GM-CSF联合IFN-γ诱导而来的M1细胞朗汉斯巨细胞有较强的杀菌能力,但随着时间的延长,杀菌能力减弱。总之,本研究通过GM-CSF联合IFN-γ成功诱导形成了LGCs,与麻风杆菌诱导的LGCs相比,除了形态上相似外,本研究首次发现两者在功能和形成机制上也有很多共同特点。验证了GM-CSF联合IFN-γ诱导形成M1细胞,融合成LGCs,主要分泌Th1细胞因子；GM-CSF联合IL-4诱导形成M2细胞,融合成FBGCs,主要分泌Th2细胞因子。对比了两者的吞噬、杀菌能力；前者能有效杀灭细菌,但吞噬能力弱；后者能够吞噬大量细菌,而不能有效杀灭细菌。。以此为基础,我们不但可进一步研究单核巨噬细胞和分枝杆菌的相互作用,而且可深入探索分枝杆菌感染的分子免疫机制。