烟曲霉菌角膜感染介导TSLP活化DCs诱导Th2型炎症反应的实验研究

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真菌性角膜炎(fungal keratitis, FK)是一种多发于热带及亚热带地区的感染性角膜病变,发病率极高,且有极高的致盲率。尤其是在发展中国家,FK为最常见的致盲性眼病之一,其发病率在各种严重感染性角膜病变中甚至可以居于首位。  FK的病因多种多样,在发达国家,该病最常见的诱因为佩戴角膜接触镜;而在发展中国家,该病的主要诱因则是角膜外伤,尤其是植物性角膜外伤。在世界范围内,FK的致病真菌有七十余种,其中最常见的是镰刀菌属真菌和曲霉菌属真菌。临床数据表明,与其它真菌引起的角膜炎相比,曲霉菌性角膜炎具有诊断率低、药物治疗效果差、手术治疗需求率高、预后不良和复发率高等特点,已成为目前临床上最为棘手的FK之一。因此,本研究选用烟曲霉菌(Aspergillusfumigatus, A.fumigatus)构建FK的动物模型并进行相关研究,这具有重要的理论价值和临床意义。  FK病情进展迅速且预后相对不良,因此必须进行及时的诊断和有效的治疗,否则就有可能出现前房积脓、角膜穿孔、恶性青光眼或真菌性眼内炎等症状,甚至导致失明乃至眼球摘除的后果。目前的相关研究已经表明,在FK的过程中,机体的免疫功能是抵抗真菌感染的重要因素。因此,想要研究FK,就需要深入探究疾病发生发展过程中角膜的免疫防御体系。  角膜由外向内依次分五层结构,角膜上皮细胞(cornal epithelial cell,CEC)因为居于角膜的最表面,因而成为了角膜抵挡病原微生物入侵的第一重生物学防线。病原微生物侵犯角膜组织时,CEC可以通过其上的Toll样受体(Toll likereceptors, TLRs)和NOD样受体(NOD like receptors,NLRs)等重要的模式识别受体(pattern recognition receptors, PRRs)识别病原微生物表面的病原体相关分子模式(pathogen associated molecular pattern,PAMPs),从而启动下游的免疫反应,发挥抵抗病原微生物入侵的作用。我们的前期研究已经表明,在A.fumigatus性角膜炎发生发展的过程中,CEC表面上的TLR2和TLR4受体可以接受A.fumigatus的刺激并对它们进行识别,激活核转录因子-κB(nuclear factorκB,NF-κB)并启动NF-κB下游的信号通路,释放白细胞介素(interleukin,IL)-6,IL-8,IL-10,IL-1β和TNF-α等细胞因子以及hBD2和LL37等抗菌肽,并通过与NOD1和NOD2的交互作用参与免疫反应。  本研究的结果表明,在角膜A.fumigatus感染的过程中,TSLP促进DCs聚集、活化、成熟和迁移;成熟的DCs分泌Th2细胞趋化因子,促进促炎因子和Th2细胞因子的分泌,诱导Th2型炎症反应。这有助于我们深入了解FK过程中获得性免疫反应的机理,为防治FK提供了新的理论基础和思考方向,具有重要的理论意义和临床价值。  本文主要从以下几方面进行论述:  第一部分 烟曲霉菌角膜感染介导DCs诱导Th2型炎症反应的实验研究  目的:  研究A.fumigatus角膜炎中,树突状细胞(dendritic cells,DCs)参与免疫反应并诱导Th2型炎症反应的过程。  方法:  1.用针头在野生型C57BL/6(B6)小鼠的角膜中央划出三道长度为1mm的划痕,用A.fumigatus菌液感染小鼠,将封口膜修剪成适合的角膜接触镜,置于小鼠角膜表面,并缝合小鼠眼睑,24小时后取出接触镜。在感染后0.5d,1d,3d,5d和7d于裂隙灯下观察感染情况,并进行临床评分,PBS处理的小鼠作为阴性对照组,未经处理的小鼠作为空白对照组;  2.PCR检测感染不同时期小鼠角膜DCs的表达,PCR和Western blot检测感染不同时期小鼠角膜CD11c+DCs的成熟情况,免疫荧光检测感染不同时期小鼠角膜DCs的聚集、迁移和成熟,以及成熟DCs的迁移;  3.PCR和酶联免疫吸附试验(ELISA)检测感染不同时期小鼠角膜DCs分泌的Th2细胞趋化因子TARC和MDC的表达情况,PCR和ELISA检测感染不同时期小鼠角膜促炎因子TNF-α和Th2细胞因子IL-4,IL-5和IL-13的表达情况,并进行统计学分析。  结果:  随着感染的进行,角膜溃疡逐渐加重,而后逐渐减轻并形成瘢痕愈合。在感染的过程中,DCs聚集、成熟,由基底膜向角膜上皮层迁移,同时由角膜缘向角膜中心迁移,并于感染早期分泌TARC和MDC,于感染中晚期诱导促炎因子TNF-α和Th2细胞因子IL-4,IL-5和IL-13的表达。  结论:  在A.fumigatus角膜炎的过程中,角膜中的DCs聚集,逐渐成熟并迁移,表达OX40L激活CD4+T细胞,分泌TARC和MDC发挥Th2趋化作用,并于感染中晚期诱导促炎因子TNF-α和Th2细胞因子IL-4,IL-5和IL-13的表达,诱导Th2型炎症反应。  第二部分 烟曲霉菌角膜感染介导TSLP活化DCs诱导Th2型炎症反应的实验研究  目的:  研究A.fumigatus角膜炎中,TSLP对DCs参与的免疫反应及其诱导的Th2型炎症反应的影响。  方法:  1.野生型C57BL/6(B6)小鼠结膜下注射TSLP小干扰RNA(TSLP siRNA),乱序小干扰RNA,人重组TSLP蛋白(rTSLP)和IgG预处理。用针头在小鼠的角膜中央划出三道长度为1mm的划痕,用A.fumigatus菌液感染小鼠,将封口膜修剪成适合的角膜接触镜,置于小鼠角膜表面,缝合小鼠眼睑,并于感染后1d拆除缝线,于裂隙灯下观察感染情况,并进行临床评分,普通感染的小鼠作为对照组;  2.PCR和Western blot检测不同处理组中小鼠角膜成熟DCs的表达情况,免疫荧光检测不同处理组中小鼠角膜成熟DCs水平迁移和垂直迁移情况;  3.PCR和ELISA检测不同处理组中小鼠角膜DCs分泌的Th2细胞趋化因子TARC和MDC的表达情况,PCR和ELISA检测不同处理组中小鼠角膜促炎因子TNF-α和Th2细胞因子IL-4,IL-5和IL-13的表达情况,PCR和ELISA检测不同处理组中小鼠角膜Th1细胞因子IFN-γ和Th17细胞因子IL-17的表达情况,并进行统计学分析。  结果:  与普通感染组小鼠相比,TSLP siRNA组中TSLP的表达显著下降,rTSLP组中TSLP的表达显著增加。TSLP siRNA组中小鼠角膜炎症情况显著减轻,rTSLP组中小鼠角膜炎症情况显著加重。  TSLP siRNA组中TSLPR和OX40L的表达显著下降,rTSLP组中TSLPR和OX40L的表达显著增加。TSLP siRNA组中,成熟DCs的数量减少,迁移速率减慢,在角膜缘、角膜中间区和角膜中央区的数量均减少;rTSLP组中,成熟DCs的数量增加,迁移速率加快,在角膜缘、角膜中间区和角膜中央区的数量均增加。  TSLP siRNA组中TARC和MDC的表达显著下降,rTSLP组中TARC和MDC的表达显著增加。TSLP siRNA组中TNF-α,IL-4,IL-5和IL-13的表达显著下降,rTSLP组中TNF-α,IL-4,IL-5和IL-13的表达显著增加。TSLP的变化对IFN-γ和IL-17表达没有显著影响。  结论:  在A.fumigatus角膜炎的过程中,TSLP促进角膜中的DCs聚集,促进DCs表达OX40L成熟并迁移,促进DCs分泌TARC和MDC发挥Th2趋化作用,并于感染中晚期诱导促炎因子TNF-α和Th2细胞因子IL-4,IL-5和IL-13的表达,诱导Th2型炎症反应。
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