活體多層次光學(xué)成像研究炎癥反應(yīng)中固有免疫細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)特征.pdf

1、物理創(chuàng)傷、化學(xué)損傷和病原物侵襲均能夠引發(fā)機(jī)體的炎癥反應(yīng)。光學(xué)成像技術(shù)已逐漸用于炎癥反應(yīng)的活體研究。光學(xué)成像技術(shù)具有高時(shí)空分辨率的特點(diǎn)，可以直觀可視化地研究炎癥微環(huán)境中免疫細(xì)胞的聚集、吞噬、凋亡及細(xì)胞接觸等過程。中性粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞（MMs）和樹突細(xì)胞（DC）等免疫細(xì)胞在炎癥反應(yīng)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(xì)胞在炎癥反應(yīng)中的運(yùn)動(dòng)行為特征仍不完全清楚，尤其缺乏同時(shí)對多種免疫細(xì)胞進(jìn)行長時(shí)程活體非侵入式監(jiān)測所獲得的時(shí)空

2、動(dòng)態(tài)信息。因此，本研究利用足墊和淋巴結(jié)外植體成像模型，對中性粒細(xì)胞、MMs細(xì)胞和DC細(xì)胞在卵清蛋白（OVA）誘導(dǎo)的遲發(fā)型超敏反應(yīng)（DTH）和細(xì)菌炎癥反應(yīng)中的時(shí)空動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)行為特征進(jìn)行了闡釋。本研究一方面從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度深入了解了免疫細(xì)胞在炎癥反應(yīng)中的功能，另一方面從免疫細(xì)胞運(yùn)動(dòng)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(yīng)。
　　主要結(jié)果如下：
　　1）建立了用于研究炎癥反應(yīng)中免疫細(xì)胞運(yùn)動(dòng)行為特征的

3、活體多層次光學(xué)成像方法。運(yùn)用整體熒光成像技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測免疫細(xì)胞的聚集，采用大視野掃描顯微成像技術(shù)研究免疫細(xì)胞的動(dòng)態(tài)分布，同時(shí)通過共聚焦時(shí)實(shí)掃描成像來獲得免疫細(xì)胞的動(dòng)態(tài)信息。
　　2）運(yùn)用活體光學(xué)成像技術(shù)研究了雷帕霉素對DTH的免疫抑制效果。結(jié)果顯示，在炎癥反應(yīng)的觸發(fā)階段，中性粒細(xì)胞和MMs細(xì)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(yīng)中，抗原刺激后4h雷帕霉素促進(jìn)了中性粒細(xì)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(xì)胞在炎癥部位的聚集明顯受到抑制（抑制率>50％），同時(shí)推遲了MMs細(xì)胞在炎癥部位的募集。雷帕霉素處理的炎癥反應(yīng)中，抗原刺激后4 h免疫細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)特征同其在DTH反應(yīng)抗原刺激后24 h的運(yùn)動(dòng)特征類似，這些運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括免疫細(xì)胞的平均運(yùn)動(dòng)速度、滯留時(shí)間、平均位移和限制性系數(shù)等。結(jié)合對細(xì)胞因子的檢測結(jié)果，可以推測雷帕霉素縮短了DTH反應(yīng)的準(zhǔn)備階段，同時(shí)減弱了反應(yīng)期的反應(yīng)強(qiáng)度，這一過程可能涉及T輔助2型細(xì)胞（Th2）或調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（T

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

6、墊細(xì)菌炎癥反應(yīng)的非侵入性三色成像模型，可對細(xì)菌、中性粒細(xì)胞和 MMs細(xì)胞進(jìn)行同步成像。研究發(fā)現(xiàn)，誘發(fā)炎癥反應(yīng)的大腸桿菌（E.coli）三天內(nèi)大大減少；中性粒細(xì)胞在細(xì)菌刺激后4 h迅速聚集，4-24 h運(yùn)動(dòng)活躍，48-72 h運(yùn)動(dòng)能力減弱，并出現(xiàn)大量的細(xì)胞碎片。同時(shí)，MMs細(xì)胞在炎癥反應(yīng)后24 h到72h大量聚集，但此時(shí)其運(yùn)動(dòng)速度減慢、滯留時(shí)間增加、運(yùn)動(dòng)范圍縮小。此外，吞噬了細(xì)菌的MMs細(xì)胞，在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生了細(xì)胞結(jié)構(gòu)的解體。這些結(jié)果進(jìn)一

7、步揭示了機(jī)體免疫系統(tǒng)抵抗病原物的動(dòng)態(tài)行為變化。
　　綜上所述，本研究建立了用于免疫細(xì)胞動(dòng)態(tài)特征研究的多層次光學(xué)成像方法，并成功獲取炎癥反應(yīng)過程免疫細(xì)胞的聚集、分布、遷移和接觸等動(dòng)態(tài)信息。雷帕霉素對免疫細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特征的影響，揭示了其可能的抗炎機(jī)制。此外，本研究還建立了用于細(xì)菌炎癥反應(yīng)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(xué)成像技術(shù)可以從組織水平到細(xì)胞水平對多種免疫細(xì)胞在免疫反應(yīng)中的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行觀測。利用免疫光學(xué)成像技術(shù)對