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新型冠状病毒感染之后,免疫系统会怎么应对?出乎意料

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发表于 2020-2-4 14:47:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

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2019-nCov爆发之后,出来的文章都是流行病学和临床治疗方面,但在机制方面,由于时间原因,不可能很快出来。但对这类病毒的近亲SARS的免疫机制研究,或能为我们提供很好的思路。
Jun Chen等人在2010年1月份Journal of Virology上发表的《Cellular Immune Responses to Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus (SARS-CoV) Infection in Senescent BALB/c Mice: CD4+ T Cells Are Important in Control of SARS-CoV Infection》(DOI: 10.1128/JVI.01281-09),利用小鼠SARS肺炎模型,很清楚地解释了SARS-CoV的双相细胞免疫应答,第一波主要是固有免疫,第二波主要是适应性免疫,这跟前段时间刷屏的一篇介绍病毒感染后免疫系统应答的文章是一致的,但Jun Chen的文章中更有意思的结果是发现CD4 + T细胞在控制疾病和SARS-CoV复制中比CD8 + T细胞重要的多,CD8+T耗竭掉了,SARS病毒照样能被控制住,而CD4+T耗竭掉了,就会导致间质性肺炎明显加重、病毒清除延迟。可见和任何战争一样,“司令官”(CD4+T在免疫系统中就类似司令官的角色)还是很重要的。
下面详细解读一下文章中一张概括图,方便大家理解。 Fig1.jpg
该研究的第一个重要发现是炎性介质在SARS-CoV感染小鼠的肺中双相表达,与两波炎性细胞募集有关
1、当病毒感染之后第2~3天,病毒滴度在肺部达到峰值,被感染的细胞(如气道上皮细胞和肺泡巨噬细胞)分泌大量的趋化因子CCL2/MCP-1、CCL3/MIP-1α、CXCL10/IP-10、TNF-α和IL-6。 pDC的早期募集是SARS-CoV感染早期伴I型IFN反应的主要原因。在趋化因子表达增加的第一波之后,在肺中也检测到其他炎症细胞的早期募集,例如CD4+T、NK T细胞、NK细胞和巨噬细胞。在感染的早期阶段,固有免疫系统的激活似乎在控制SARS-CoV复制中起着重要作用。
2、炎性介质的第二波发生在感染第7天,包括了细胞因子TNF-α、IL-6、CCL2/MCP-1、CCL3/MIP-1α、CCL5/RANTES、CXCL9/MIG、CXCL10/IP-10、IFN-γ、IL-2和IL-5的增高。感染后第7天,强烈的病毒特异性T细胞反应(尤其是CD4 + T细胞)与第二波炎症介质有关,与肺炎同时发生,并在第9天完全清除病毒。当病毒从肺中清除时,病毒对肺的损害就停止了(见上图)。这些发现表明,白细胞介导的抗病毒反应可能有助于清除SARS-CoV,但可能导致肺炎发生。
尽管对人类SARS早期事件的了解相对较少,但SARS患者中报告的炎症介质的局部和全身升高,与该文章中SARS肺炎小鼠模型中的发现一致。例如,尸检表明,SARS患者血液和肺中的细胞因子和趋化因子水平非常高,通过IHC和RT-PCR在死亡的SARS病例患者的肺中检测到IL-6、CCL2/MCP-1和CXCL10/IP-10的蛋白质或RNA表达,在急性和致命病例中,在SARS患者的血液中始终检测到疾病急性期的IL-6和IL-8升高以及CCL2/MCP-1、CXCL9/MIG和CXCL10/IP-10的持续表达。此外,患者血清CXCL10/IP-10、IL-2和IL-6的升高与SARS肺炎显著相关。

该研究的第二个新发现是CD8 + T细胞不重要,但CD4 + T细胞对于控制SARS-CoV感染中的病毒复制非常重要。这是非常令人震憾的。在我们平时观念中,CD8+T是特种部队,在杀灭流感病毒和其他呼吸道病毒至关重要,这是很多文献都证实了的。
• Bender, B. S., T. Croghan, L. Zhang, and P. A. Small, Jr. 1992. Transgenic mice lacking class I major histocompatibility complex-restricted T cells have delayed viral clearance and increased mortality after influenza virus challenge. J. Exp. Med. 175:1143-1145.
• Eichelberger, M., W. Allan, M. Zijlstra, R. Jaenisch, and P. C. Doherty. 1991. Clearance of influenza virus respiratory infection in mice lacking class I major histocompatibility complex-restricted CD8+ T cells. J. Exp. Med. 174:875-880.
• Taylor, P. M., and B. A. Askonas. 1986. Influenza nucleoprotein-specific cytotoxic T-cell clones are protective in vivo. Immunology 58:417-420.

但这份研究颠覆了我们的观念,这或许也说明了冠状病毒系列可能与其它病毒致病机理有所不同。他们分别采用CD4+T耗竭和CD8+T耗竭的小鼠模型来验证。在没有CD4+T细胞和B细胞的情况下,仅CD8 + CTL不足以清除SARS-CoV。但如果把CD8+ T细胞耗竭掉,却并不会影响病毒的清除。在SARS小鼠模型中,CD4 + T细胞的耗竭导致中和抗体和Th1和Th2细胞因子的产生减少,并减少了肺部炎症细胞的募集。注射抗SARS-CoV的中和抗体,可以控制CD4 + T细胞耗竭的小鼠体内病毒复制,这些发现说明CD4介导的SARS-CoV感染控制很可能通过抗体和细胞因子依赖性机制起作用。

有趣的是,耗竭CD4 +和CD8 + T细胞亚群的小鼠能够在感染第12天时从肺部清除病毒,这时,在肺中检测到高水平的细胞因子IL-1α和趋化因子MCP-1/CCL2和MIP-2b/CXCL2,与中性粒细胞和DC的局部募集相吻合,结合一些用单抗耗竭中性粒细胞的研究,可见中性粒细胞可以通过限制流感病毒复制并控制疾病进展,故在体内流感病毒感染中发挥保护作用。尽管尚不清楚机制,但这些数据表明,在既没有T细胞反应又没有中和抗体的情况下,小鼠模型中SARS-CoV也可以通过固有免疫抗病毒反应清除。

研究中的另一个重要结论就是CD4 + T细胞在降低SARS相关性肺炎严重程度方面的重要性。单独耗竭CD4 + T细胞会导致与肺内高滴度SARS-CoV相关的间质性肺炎。因此,在不存在CD4 + T细胞和病毒特异性抗体的情况下,CD8 + T细胞可能介导了病毒特异性肺部病理改变 。这说明什么道理?没有司令官(CD4+T)指挥的情况下,特种部队(CD8+T)就乱打一气,把自家的肺都打坏了。 和模型一致的是,在临床上,SARS患者在急性感染过程中淋巴细胞减少,其中CD4 +的减少幅度比CD8 + T细胞的减少更大,并且与疾病的不良后果相关。尽管尚不清楚SARS介导的淋巴细胞减少的机制,但在小鼠和人类中观察到CD4 + T细胞减少与疾病严重程度之间的相关性表明,CD4 + T细胞对于控制SARS相关疾病很重要。

聊了这么多,从SARS感染过程,我们学到了新冠状病毒感染过程很可能也是以类似的方式进行,因此,我们流式在免疫学检测时,需关注相关指标动态变化和解读,不过遗憾的是,模型中涉及的指标都是肺部组织的,那么外周血是否有类似变化呢?需要我们一线做这一块检测的FLOWER来跟帖讨论一下
1、肺组织和外周血TNF-α、IL-6、CCL2/MCP-1、CCL3/MIP-1α、CCL5/RANTES、CXCL9/MIG、CXCL10/IP-10、IFN-γ、IL-2和IL-5及其动态变化。
2、肺组织和外周血总T、CD4+T、CD8+T、B细胞、中性粒细胞、pDC、巨噬细胞绝对数
或更多?
发表于 2020-2-4 15:08:32 | 显示全部楼层
忧国忧民,知识分子本色。
谢谢倪老师的分享,我们先学习这个文章,同时抗体订出去,争取能够落地做一些尝试(重复也行)。

另外,我们对病毒引起的免疫不熟悉,需要做这个交叉学科的同仁来参与,最好能够大家有一个组织性,同一套方案,做多中心的数据,每个人贡献一份样本,数据可信度就上去了。
 楼主| 发表于 2020-2-4 16:29:40 | 显示全部楼层
yuemin5 发表于 2020-2-4 15:08
忧国忧民,知识分子本色。
谢谢倪老师的分享,我们先学习这个文章,同时抗体订出去,争取能够落地做一些尝 ...

说的对。
细胞因子和免疫细胞方案各制定一下。
发表于 2020-2-4 19:33:36 | 显示全部楼层
新冠的亚群会不会类似SARS亚群表现
 楼主| 发表于 2020-2-4 19:46:33 | 显示全部楼层
dolphin813 发表于 2020-2-4 19:33
新冠的亚群会不会类似SARS亚群表现

从基因相似性上推测,可能会相似,但最终如何,还是值得去实践。
发表于 2020-2-4 21:20:52 | 显示全部楼层
好像看到有做过的人说和SARS一样
发表于 2020-2-4 22:21:19 | 显示全部楼层
如果外周血细胞因子的情况与肺组织的情况一致就好了;我想不可能完全一致,可以想想细胞因子在到达外周血或外周血中细胞因子到达肺部的途径,会不会有所帮助,从而推测其各自部位细胞因子的表现。
 楼主| 发表于 2020-2-4 23:33:55 | 显示全部楼层
Veblen 发表于 2020-2-4 22:21
如果外周血细胞因子的情况与肺组织的情况一致就好了;我想不可能完全一致,可以想想细胞因子在到达外周血或 ...

细胞因子上面,我觉得趋势还是会反映在外周血,因为肺部的循环实在太丰富了,肺循环的血无时无刻不在往外周输出,比脑脊液和眼内那种与世隔绝的地方好多少倍都不止。
只是免疫细胞确实是无法一致,因为涉及到细胞的募集和定位。
发表于 2020-2-5 22:00:08 | 显示全部楼层
niwanmao 发表于 2020-2-4 23:33
细胞因子上面,我觉得趋势还是会反映在外周血,因为肺部的循环实在太丰富了,肺循环的血无时无刻不在往外 ...

倪老师对于细胞因子的检测,有一种Luminex xMAP技术,该技术可以同时检测100种生物靶标,但是是怎么实现定量的呢?
 楼主| 发表于 2020-2-6 12:26:40 | 显示全部楼层
Veblen 发表于 2020-2-5 22:00
倪老师对于细胞因子的检测,有一种Luminex xMAP技术,该技术可以同时检测100种生物靶标,但是是怎么实现 ...

原理和CBA都是一样的,就是内置标准曲线实现了自动化计算。
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