研究进展

新闻类别:研究进展
2018-05-28

活体光学成像揭示皮肤适应性免疫应答中单核细胞间质迁移与聚集的功能及其调控机制

华中科技大学武汉光电国家研究中心生物医学光子学功能实验室张智红教授和骆清铭教授课题组合作,活体显微成像研究了适应性皮肤免疫反应过程中免疫细胞的动态分布与时空变化特性,发现皮肤毛囊区域的角朊细胞通过动员T细胞在该区域识别抗原,调控单核细胞的间质迁移至毛囊区域形成聚集,从而介导皮肤组织损伤。研究成果以封面论文“Visualization of T cell-regulated monocyte clusters mediating keratinocyte death in acquired cutaneous immunity”发表于国际著名皮肤病学期刊Journal of Investigative Dermatology (138: 1328-1337, 2018)上。 同期,还发表了美国国立卫生研究院(NIH)Keisuke Nagao教授的评论文章“A Hairy Tale of Monocytes and Contact Hypersensitivity Reactions. 138: 1251-125, 2018”,评论摘要中写到“Hair follicles have recently emerged as immunologically active organs that orchestrate recruitment and trafficking of immune cells within skin. Liu et al. (2018) expand our knowledge in this growing area of research by characterizing the network of immune cell interactions during experimental contact hyper- sensitivity that, interestingly, is centered around hair follicles. (毛囊最近被认为是一个免疫活跃的区域,掌控着皮肤内免疫细胞的招募与迁移。刘征等人扩展了我们在这新兴研究领域的知识,描述了接触性超敏反应过程中以毛囊为中心的免疫细胞间的相互作用网络。)”

皮肤作为人体的最大器官,是机体应对外源抗原刺激的第一道防线。其中单核细胞在皮肤适应性免疫应答中发挥着至关重要的作用,特别是抵御外源微生物入侵。然而在过敏性皮炎和银屑病等免疫性皮肤疾病中,单核细胞的浸润和活化同时也会导致炎症性皮肤损伤。目前,人们对于在T细胞介导的适应性免疫应答中单核细胞是如何被动员和活化进而放大免疫效应的,并不清楚。在免疫应答过程中,免疫细胞常常需要以变化的运动模式和细胞形态、或相互接触等动态行为来实现其特定功能。光学分子成像的高分辨成像和多分子并行检测能力,使其成为复杂生物体系中动态研究免疫反应的最佳研究手段之一,可在真实的生理与病理环境中可视化研究免疫反应的时空动态过程。单核细胞的迁移与活化是单核细胞发挥免疫效应的前提,长时程动态监测单核细胞的运动活化过程,能够使我们综合分析和整体把握单核细胞参与炎症反应的整个过程,为解析疾病的致病机理具有重要意义。

张智红教授课题组的博士研究生刘征等人,通过多色标记的活体显微成像技术动态探究了接触性超敏反应过程中的动态事件。研究发现单核细胞在炎症区域能够迁移到皮肤毛囊区域形成聚集。这个过程中,效应T细胞与DC在毛囊区域相互作用,诱导细胞因子IFN-γ释放,动员CCR2依赖的单核细胞间质迁移和CXCR2依赖的单核细胞形成聚集。该研究动态可视化展示了毛囊区域的免疫微环境内单核细胞、效应T细胞和角阮细胞之间的相互作用网络和时空分布规律。研究表明在皮肤适应性免疫应答中,存在一种效应T细胞调控的单核细胞聚集行为,确证了单核细胞聚集行为对于放大适应性免疫反应至关重要,为过敏性接触性皮炎提供了以单核细胞聚集为靶点的治疗新策略。

该研究得到了国家自然科学基金重大研究计划(No. 91442201),国家杰出青年科学基金(No. 81625012),国家自然科学基金创新研究群体科学基金(No. 61721092)和武汉光电国家研究中心主任基金等项目的支持。

图一. 2018年六月份Journal of Investigative Dermatology 杂志封面,活体成像展示接触性超敏反应中单核细胞聚集于毛囊区域。

图二. 适应性皮肤免疫反应过程的示意图,活体成像动态揭示T细胞调控单核细胞在毛囊区域形成聚集进而介导组织损伤。

图三. Keisuke Nagao 教授的评论文章