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成年肝脏造血免疫系统发育分化及其特有NK细胞亚群研究

作　者: 姜晓君
导　师: 田志刚
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 细胞生物学
关键词: 肝脏造血作用淋巴细胞生成能力造血前体细胞 NK 细胞 CD49a 接触性皮炎免疫记忆肝脏特异性发育
分类号: R392
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

肝脏的免疫系统别具特色。这不仅因为双重血供使肝脏直接暴露于胃肠道来源的免疫刺激物中,更体现在肝脏免疫细胞的独特组成上。肝窦特殊的结构有利于选择性驻留循环血液中的某些免疫细胞。同时,肝脏的自身造血作用也可能参与改变肝脏免疫细胞的组成。在个体发育的过程中,胚胎肝脏是造血发生的场所之一。虽然出生后造血干细胞会由胎肝转移到骨髓,但是资料显示,成年肝脏仍然具有造血功能。因此,成年肝脏独立于骨髓的造血作用如何影响肝脏免疫细胞的构成是值得探索的科学问题。肝脏中天然免疫系统处于优势状态,除了存在大量具有吞噬功能的细胞外,肝脏NK细胞和NKT细胞的比例也远远高于全身其它脏器。天然免疫细胞在肝脏富集的机制,以及它们与其它脏器细胞的差别,都引起了学界广泛的关注。肝脏中NK细胞的表型与其他脏器存在明显不同。据报道,肝脏含有大量DX5-表型不成熟的NK细胞。尽管分泌细胞因子的能力和部分细胞毒作用弱于经典DX5+NK细胞,它们可以通过TRAIL相关的方式起杀伤作用。此外,在半抗原介导的过敏性皮炎和部分病毒感染模型中,记忆NK细胞特异性驻留于肝脏。这些现象都表明肝脏NK细胞具有与经典NK细胞不同的特性,暗示着肝脏中DX5NK细胞可能并非处于NK细胞发育的不成熟阶段,而是区别于骨髓发育的NK细胞的另一个亚群。针对以上切入点,本项研究工作分为两大部分：I.成年肝脏造血免疫系统发育分化的研究1.成年肝脏中含有造血干细胞通过流式检测小鼠肝脏单个核细胞,可以发现成年肝脏中存在造血干细胞表型的细胞。转输肝脏单个核细胞给致死照射后的小鼠,也可以避免小鼠死亡。因此成年肝脏确实具有造血能力。2.肝脏单个核细胞转输重建T细胞为主的免疫系统肝脏单个核细胞转输后,受者体内髓系系统和淋巴系统都逐渐恢复,但恢复速度比骨髓转输要慢。特别有趣的是,在肝脏单个核细胞转输早期,受者体内重建出以T细胞为主的免疫系统,B细胞和NK细胞比例极低,而骨髓重建的受体中是以B细胞为主的免疫系统。3.肝脏造血前体细胞具有与骨髓细胞类似的淋巴细胞生成能力纯化肝脏造血前体细胞转输,证实了肝脏造血前体细胞确实具有与骨髓造血干细胞类似的淋巴细胞生成能力。与肝脏单个核细胞转输的结果不同,肝脏造血前体细胞先重建出B细胞而后再产生T细胞。4.肝脏成熟T细胞参与受体免疫系统的重建通过纯化肝脏成熟的T细胞转输,我们发现肝脏T细胞在受者中优先向肝脏归巢,并且能长期存活,维持稳定的细胞群体。此外,转输后扩增的T细胞主要为具记忆表型的CD8T细胞。结论I：成年肝脏中的造血前体细胞以及部分成熟的T细胞都能够产生并维持特定的淋巴细胞群体。肝脏造血前体细胞具有与骨髓造血干细胞类似的T、B细胞生成能力,但两者生成NK细胞的能力差别较大。肝脏驻留的记忆性CD8T细胞在转输后会在受者中大量扩增并优先向肝脏归巢。Ⅱ.肝脏特有NK细胞亚群的研究1.肝脏中存在特有NK细胞群体DX5-NK细胞约占肝脏NK细胞一半左右,而在其它脏器中比例很低。肝脏DX5-NK细胞与骨髓中不成熟的NK细胞存在表型上的差别。利用转输实验,我们也证实了这群细胞能稳定维持群体,不向DX5+NK细胞转化。因此它们是区别于经典NK细胞的特殊亚群,而非不成熟NK细胞。此外,基因芯片结果筛选出CD49a可以作为该亚群的特有标志。2.肝脏特有NK细胞具有介导记忆反应的能力在半抗原诱导的过敏性皮炎模型中,我们发现致敏后小鼠肝脏CD49a+DX5-NK细胞可以向未经处理的naive小鼠传递抗原特异的免疫记忆,而CD49a-DX5+NK细胞不能。3.肝脏特有NK细胞驻留于肝脏并在肝脏局部获得记忆功能通过转输实验,我们证明了肝脏中驻留的CD49a+DX5-NK细胞天生就具有产生免疫记忆的潜能,该种能力是经典的CD49a-DX5+NK细胞所不具备的。利用FITC作为致敏剂追踪半抗原在体内的分布,可以看到半抗原会被肝实质细胞摄入,同时也观察到荷载半抗原的DC和单核细胞停留在肝脏中,为NK细胞在肝脏局部产生免疫记忆提供了物质基础。4.肝脏特有NK细胞的发育不依赖于骨髓骨髓转输能够迅速补充受者体内CD49a-DX5+NK细胞,却不能有效重建肝脏特有CD49a+DX5-NK细胞亚群,提示两者具有不同的发育路径。肝脏造血前体细胞转输实验证实其具有向肝脏特有NK细胞分化的能力。结论Ⅱ：区别其他脏器,肝脏中存在一群特有的CD49a+DX5-NK细胞。该群细胞特异性驻留于肝脏,不参与血液循环,在半抗原致敏后能够获得抗原特异性的免疫记忆。此外,肝脏特有NK细胞群体由肝脏中的前体细胞分化而来,其发育不依赖于骨髓。

全文目录

摘要  5-8
ABSTRACT  8-18
符号说明  18-19
第1章绪论  19-47
  1.1 肝脏是一个重要的生理器官  19-21
    1.1.1 肝脏的生理学位置  19
    1.1.2 肝脏的生理结构  19-21
    1.1.3 肝脏的生理学意义  21
  1.2 肝脏是一个特殊的免疫器官  21-24
    1.2.1 肝脏参与免疫应答  21-23
    1.2.2 肝脏的免疫特性  23
    1.2.3 肝脏作为免疫器官的意义  23-24
  1.3 肝脏的造血能力  24-29
    1.3.1 造血的概念与概况  24-27
    1.3.2 胎肝造血的研究情况  27-28
    1.3.3 成年肝脏造血的研究现状  28-29
  1.4 肝脏的免疫细胞  29-32
    1.4.1 肝脏免疫细胞构成的特点  29-31
    1.4.2 肝脏中的免疫细胞的相互作用  31
    1.4.3 研究肝脏天然免疫细胞的价值  31-32
  1.5 肝脏的NK细胞  32-41
    1.5.1 NK细胞的定义  32-33
    1.5.2 NK细胞的亚群  33
    1.5.3 NK细胞的表面受体  33-35
    1.5.4 NK细胞的功能  35-36
    1.5.5 NK细胞的发育  36-39
    1.5.6 NK细胞的组织分布  39-40
    1.5.7 肝脏NK细胞的特点  40-41
  1.6 NK细胞的记忆  41-47
    1.6.1 NK细胞记忆的发现  41-43
    1.6.2 记忆NK细胞肝脏特异性的机理探讨  43-45
    1.6.3 记忆NK细胞抗原特异性的机理探讨  45-47
第2章材料和方法  47-57
  2.1 实验材料  47-50
    2.1.1 实验动物  47
    2.1.2 动物实验相关试剂材料  47
    2.1.3 单个核细胞分离相关试剂材料  47-48
    2.1.4 细胞培养相关试剂材料  48
    2.1.5 肝实质细胞分离相关试剂材料  48
    2.1.6 枯否细胞分离相关试剂材料  48
    2.1.7 流式细胞术相关试剂  48-49
    2.1.8 细胞纯化相关试剂材料  49
    2.1.9 接触性皮炎模型相关试剂  49
    2.1.10 杂交瘤细胞株  49-50
  2.2 主要仪器设备  50-51
  2.3 实验方法  51-57
    2.3.1 单个核细胞的分离  51-52
    2.3.2 肝实质细胞的分离  52
    2.3.3 肝脏枯否细胞的分离  52
    2.3.4 细胞计数  52-53
    2.3.5 流式细胞术检测细胞表面标志  53
    2.3.6 流式细胞术检测胞内因子  53
    2.3.7 细胞纯化  53-54
    2.3.8 细胞转输  54
    2.3.9 细胞复苏、培养和冻存  54
    2.3.10 单克隆抗体的制备  54
    2.3.11 细胞清除  54-55
    2.3.12 接触性皮炎模型的建立  55
    2.3.13 造血重建模型  55
    2.3.14 血液成份分析  55
    2.3.15 统计学分析  55-57
第3章成年肝脏造血免疫系统发育分化的研究  57-71
  3.1 引言  57-58
  3.2 实验结果  58-67
    3.2.1 成年肝脏中含有造血干细胞  58-59
    3.2.2 肝脏单个核细胞转输重建T细胞为主的免疫系统  59-63
    3.2.3 肝脏造血前体细胞具有淋巴细胞生成能力  63-66
    3.2.4 肝脏成熟T细胞参与受体免疫系统的重建  66-67
  3.3 讨论和总结  67-71
    3.3.1 研究成年肝脏淋巴系统生成能力的意义  67-68
    3.3.2 肝脏造血相较于骨髓造血的特点  68
    3.3.3 重建过程中T细胞滞后的原因分析  68-69
    3.3.4 肝脏中成熟T细胞对于肝脏免疫功能的价值  69-70
    3.3.5 重建过程中NK细胞表现出的特殊性  70-71
第4章肝脏特有NK细胞亚群的研究  71-87
  4.1 引言  71-72
  4.2 实验结果  72-82
    4.2.1 肝脏中存在特有NK细胞群体  72-74
    4.2.2 肝脏特有NK具有介导记忆反应的能力  74-76
    4.2.3 肝脏特有NK驻留于肝脏并在肝脏局部获得记忆功能  76-80
    4.2.4 肝脏特有NK的发育不依赖于骨髓  80-82
  4.3 讨论和总结  82-87
    4.3.1 肝脏特有NK细胞研究的意义  82-83
    4.3.2 肝脏特有NK驻留于肝脏的原因  83-84
    4.3.3 肝脏特有NK发育来源的分析  84
    4.3.4 记忆NK细胞获得记忆能力的机制  84-87
参考文献  87-103
致谢  103-105
攻读博士学位期间的主要研究成果  105-107
  论文发表  105
  学术会议  105
  获得奖励  105-107
附录  107-110

成年肝脏造血免疫系统发育分化及其特有NK细胞亚群研究

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