免疫系统的基本任务是区分——区分宿主组织(“自身”)和侵入性病原体(“非自身”)。为了将其破坏力转向正确的目标,它必须能够区分朋友和敌人。这对与肠道上皮内层相关的免疫细胞提出了特殊的挑战。它们暴露于肠道的天然微生物群中,这些微生物本身发挥着重要的生理作用。因此,必须以某种方式积极阻止免疫系统攻击这些细菌,尽管它们不属于“自身”类别。德国和意大利的一项研究合作现已发现了一种有助于维持肠道平衡的机制。该项目由慕尼黑大学免疫学研究所所长 Thomas Brocker 教授领导,研究人员在Nature Communications上报告了他们的发现,Nature Communications 是 Nature 系列科学期刊的开放获取成员。
所谓的树突状细胞 (DC) 在维持这种重要平衡方面发挥着关键作用。 DC具有两种截然不同的生理作用:在感染的情况下,它们对于激活免疫反应至关重要,但它们也参与促进免疫耐受,即它们能够主动抑制免疫反应。从这个意义上说,华盛顿既是战士,又是外交官。在后一种形式中,它们刺激所谓的诱导性调节 T 细胞 (iTreg),它控制免疫耐受的发展并抑制免疫系统的激活。为了触发对肠道菌群的耐受性,肠道上皮细胞中的树突状细胞识别并内化微生物蛋白,并迁移到与肠道相关的淋巴结。在途中,细菌蛋白质被加工成小片段。然后,这些标签与调节性 T 细胞识别的特异性结合蛋白一起展示在 DC 表面。这种相互作用反过来指示 iTreg 抑制针对这些片段所在的蛋白质的免疫反应。 “我们相信这些 iTregs 对天然肠道细菌产生的蛋白质具有特异性,”布罗克说。
树突状细胞,特别是那些表面带有 CD103+ 蛋白质的树突状细胞,会从肠道上皮迁移到淋巴结,并使免疫系统保持最新的肠道菌群组成。但研究人员想知道在紧急情况下如何“撤销”宽容法令。他们接着确定了一种著名的信号分子 CD40,作为警报按钮。 CD40 是 DC 上的第二个表面受体。但 CD40 与其在所谓的效应 T 细胞上的结合伙伴的相互作用,通过引发而不是抑制免疫反应,将以前外交性的 DC 转变为好战的 DC。
研究人员在动物模型中证明了这种转变的影响。 CD40信号中继被永久激活的小鼠出现了严重的结肠炎,但没有表现出其他症状。这些树突状细胞仍然可以从肠上皮迁移到淋巴结。然而,一旦到达那里,它们就会经历程序性细胞死亡(细胞凋亡),因此无法提醒调节性 T 细胞以确保维持来自肠道微生物区系的蛋白质的免疫耐受性。结果,全身免疫反应被激活,T 淋巴细胞迁移到肠道上皮,并在那里诱发炎症。如果这些小鼠随后接受抗生素治疗,消除肠道中的天然微生物群,炎症就会消退,小鼠就会存活。 Brocker 总结道:“这些发现表明,CD103 阳性树突状细胞和调节性 T 细胞之间的相互作用对于维持肠道内正确的免疫平衡或稳态至关重要。”他和他的同事现在计划澄清,正如目前的结果所表明的那样,正确编程的调节性 T 细胞实际上是否对肠道微生物群成员具有特异性。