外周免疫器官又称次级淋巴器官，包括脾、淋巴结、咽扁桃体、阑尾，以及分布全身的淋巴小结和淋巴组织等。免疫反应发生时，在这些次级淋巴器官中会形成一些瞬态的特殊区域——生发中心（germinal centers，GC）。在生发中心，被抗原激活的B细胞将经历一个名为“亲和力成熟”的过程，使得其所产生的抗体亲和力逐渐提高。
该过程和达尔文进化十分类似：B细胞在生发中心内产生随机的遗传变异（somatic hypermutation，体细胞超突变），然后在T细胞和树突状细胞等免疫细胞的帮助下，筛选保留出其中能够增加抗体亲和力的变异。在这一过程中，T细胞将提供有助于B细胞增殖和分化的信号，但只有亲和力更高的B细胞，才能获得T细胞更多的帮助信号，因此也就存活得更好、增殖得更多、更容易分化成浆细胞（效应B细胞）。
这一“优胜劣汰”的过程必然将产生大量的“落选者”。这些B细胞注定会死亡，据估计，生发中心每5.3小时就有半数的B细胞死亡。然而，在死亡的过程中，随之产生的细胞质和细胞核碎片很可能会引发自身免疫反应，因此，清理这些“尸体”的机制能否正常运作至关重要。
这项工作由淋巴结中一种名为“可染体巨噬细胞（tingible body macrophages，TBM）”的特殊巨噬细胞负责。1885年，德国生物学家Walther Flemming首次描述了这种内部含有许多处于不同降解状态的被吞噬的凋亡细胞的巨噬细胞。TBM之所以得名，就是因为他们能够主动吞噬凋亡的淋巴细胞，而在其细胞质中观察到的“可染小体”就是凋亡小体。TBM缺陷与系统性红斑狼疮等自身免疫性疾病的发病机制相关。然而，140年来，TBM的起源和行为一直是一个谜。
近日，澳大利亚加文医学研究所的科学家们首次追踪了TBM的生命周期和功能，这对我们了解自身免疫性疾病具有重要意义。相关结果以“Apoptotic cell fragments locally activate tingible body macrophages in the germinal center”为题于3月2日发表于Cell。
图1 研究成果（图源：[1]）
研究表明：
使用红色荧光蛋白tdTomato（TOM）不可逆标记表达CD169的细胞及其后代，发现在尚未形成生发中心的滤泡内，TOM+巨噬细胞具有树突状突起。免疫接种后，则在形成的生发中心中，出现了更大、更圆、更多空泡化的TOM+巨噬细胞。细胞中含有凋亡小体证实其确为TBM。
使用Kikume Green-Red（KikGR）荧光蛋白追踪TBM的来源发现，与组织驻留的SSM细胞类似，98%的TBM发生了光转换，即表明其大部分为组织驻留。组织驻留的巨噬细胞其发育通常依赖于CSF1R信号，然而阻断CSF1R信号并未影响TBM的产生，即TBM源自CSF1R 阻断抗性淋巴结驻留巨噬细胞。
图2 TBM细胞和组织驻留的SSM细胞一样发生了光转换（图源：[1]）
单细胞RNA测序数据表明，未经免疫形成生发中心的情况下，淋巴结中也存在TBM，但相较于典型的TBM，细胞的空泡数和突起数都更少。
那么，是什么诱导这类巨噬细胞在没有生发中心的情况下转变为TBM样的呢？诱导局部区域的B细胞凋亡发现，附近的巨噬细胞含有更多的空泡和更短小的细胞突起，即更接近成熟状态的TBM。
非常有意思的一点是，TBM非常“懒惰”。通常，“捕食者”细胞会到处移动来寻找它们的“猎物”。然而TBM则呆在原地不动。但它并非只是简单地“守株待兔”，而是会伸出许多的细胞突起来“打捞”游移的凋亡细胞碎片。
对该动力学过程进行数学建模表明，细胞突起使得TBM能够扫描大约细胞体6倍大小的体积，且当TBM体积较大时，或生发中心中凋亡细胞碎片的密度较高时，这种“捕猎”策略将优于“追逐猎物”的策略。
图3 TBM利用细胞突起来搜索和捕获活动的凋亡细胞碎片（图源：[1]）
该研究的通讯作者、加文精密免疫学项目联合负责人Tri Phan教授表示：“之前我们对TBM知之甚少，因为直到现在，新一代双光子显微镜才使我们能够进入活体动物的淋巴结内的微观结构并实时观察细胞活动。这就是为什么我们从1885年首次描述TBM到现在，花了140年的时间。”
“我们的工作就像在微观尺度上拍摄野生动物纪录片，展示这些隐藏于'野外’的稀有细胞如何运作其生态系统以保持我们的身体健康。”研究的共同第一作者、加文医学研究所的博士生Abigail Grootveld说。
研究的另一位第一作者、加文医学研究所的博士生Wunna Kyaw表示：“这项研究令人兴奋，因为它帮助我们了解红斑狼疮等自身免疫性疾病的病因。了解为什么有人会患上这种疾病，以及为什么它会反复发作，是向着未来真正治愈这些疾病迈出的重要一步。”
图4 Tri Phan教授、Wunna Kyaw和Abigail Grootveld（图源：[2]）
目前，该研究还局限在TBM在健康动物模型中的行为。下一步，研究人员将把实验拓展到自身免疫模型，并尝试找出挽救崩溃的免疫系统并从根本上防止自身免疫的方法。
End
参考资料：
[1]Abigail K. Grootveld, Wunna Kyaw, Veera Panova, et al., Apoptotic cell fragments locally activate tingible body macrophages in the germinal center, Cell (2023),
https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.02.004
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