活體多層次光學成像研究炎癥反應中固有免疫細胞的運動特征.pdf

1、物理創(chuàng)傷、化學損傷和病原物侵襲均能夠引發(fā)機體的炎癥反應。光學成像技術已逐漸用于炎癥反應的活體研究。光學成像技術具有高時空分辨率的特點，可以直觀可視化地研究炎癥微環(huán)境中免疫細胞的聚集、吞噬、凋亡及細胞接觸等過程。中性粒細胞、單核巨噬細胞（MMs）和樹突細胞（DC）等免疫細胞在炎癥反應中發(fā)揮重要的抗原吞噬和抗原提呈作用，但是，這些免疫細胞在炎癥反應中的運動行為特征仍不完全清楚，尤其缺乏同時對多種免疫細胞進行長時程活體非侵入式監(jiān)測所獲得的時空

2、動態(tài)信息。因此，本研究利用足墊和淋巴結外植體成像模型，對中性粒細胞、MMs細胞和DC細胞在卵清蛋白（OVA）誘導的遲發(fā)型超敏反應（DTH）和細菌炎癥反應中的時空動態(tài)運動行為特征進行了闡釋。本研究一方面從運動學角度深入了解了免疫細胞在炎癥反應中的功能，另一方面從免疫細胞運動的角度展示了雷帕霉素（Rapamycin/RAPA）在抗炎作用中的免疫抑制效應。
　　主要結果如下：
　　1）建立了用于研究炎癥反應中免疫細胞運動行為特征的

3、活體多層次光學成像方法。運用整體熒光成像技術動態(tài)監(jiān)測免疫細胞的聚集，采用大視野掃描顯微成像技術研究免疫細胞的動態(tài)分布，同時通過共聚焦時實掃描成像來獲得免疫細胞的動態(tài)信息。
　　2）運用活體光學成像技術研究了雷帕霉素對DTH的免疫抑制效果。結果顯示，在炎癥反應的觸發(fā)階段，中性粒細胞和MMs細胞在抗原刺激后的24 h明顯聚集。雷帕霉素給藥處理的炎癥反應中，抗原刺激后4h雷帕霉素促進了中性粒細胞的聚集并增加了血管的通透性；抗原刺激后48

4、 h中性粒細胞在炎癥部位的聚集明顯受到抑制（抑制率>50％），同時推遲了MMs細胞在炎癥部位的募集。雷帕霉素處理的炎癥反應中，抗原刺激后4 h免疫細胞的運動特征同其在DTH反應抗原刺激后24 h的運動特征類似，這些運動參數(shù)包括免疫細胞的平均運動速度、滯留時間、平均位移和限制性系數(shù)等。結合對細胞因子的檢測結果，可以推測雷帕霉素縮短了DTH反應的準備階段，同時減弱了反應期的反應強度，這一過程可能涉及T輔助2型細胞（Th2）或調節(jié)性T細胞（T

5、reg）。
　　3）研究了雷帕霉素對DC表型和功能的調節(jié)作用。研究結果表明，雷帕霉素減小了DC細胞的體積，顯著降低了共刺激分子CD80的表達；抑制了DC細胞的抗原吞噬能力和DC細胞刺激作用下抗原特異性或非特異性淋巴細胞的增殖能力，停止雷帕霉素藥物處理一段時間后這種抑制效果可以被逆轉。此外，雷帕霉素明顯縮短了DC與T細胞長時間接觸（>15分鐘）的比率，該比率的降低在雷帕霉素抑制DTH反應中發(fā)揮著重要作用。
　　4）建立了研究足

6、墊細菌炎癥反應的非侵入性三色成像模型，可對細菌、中性粒細胞和 MMs細胞進行同步成像。研究發(fā)現(xiàn)，誘發(fā)炎癥反應的大腸桿菌（E.coli）三天內(nèi)大大減少；中性粒細胞在細菌刺激后4 h迅速聚集，4-24 h運動活躍，48-72 h運動能力減弱，并出現(xiàn)大量的細胞碎片。同時，MMs細胞在炎癥反應后24 h到72h大量聚集，但此時其運動速度減慢、滯留時間增加、運動范圍縮小。此外，吞噬了細菌的MMs細胞，在快速運動時發(fā)生了細胞結構的解體。這些結果進一

7、步揭示了機體免疫系統(tǒng)抵抗病原物的動態(tài)行為變化。
　　綜上所述，本研究建立了用于免疫細胞動態(tài)特征研究的多層次光學成像方法，并成功獲取炎癥反應過程免疫細胞的聚集、分布、遷移和接觸等動態(tài)信息。雷帕霉素對免疫細胞運動特征的影響，揭示了其可能的抗炎機制。此外，本研究還建立了用于細菌炎癥反應研究的非侵入式三色成像模型。本研究所建立的活體免疫光學成像技術可以從組織水平到細胞水平對多種免疫細胞在免疫反應中的動態(tài)變化進行觀測。利用免疫光學成像技術對