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文章解读 | 炎症肺中间质T细胞迁移的间歇模式受ROCK调节

效应T细胞在组织间的迁移可以控制感染也可以导致炎症的损伤。然而,炎症肺间质中调控T细胞迁移的分子机制尚不完全清楚。本研究展示了急性肺损伤的完整的双光子图像的小鼠模型。计算分析表明T细胞迁移的间歇模式受肺相关脉管引导,在受限及直线迁移两种状态之间切换。Roh相关蛋白激酶(ROCK,Rho-associated protein kinase)是高速迁移和直线迁移所必需的。运用百日咳毒素抑制Gαi信号并没有影响肺浸润T细胞在间质中的间歇迁移。计算模型显示间歇迁移模式型平衡了T细胞与靶细胞之间的搜索区域与接触时间的关系。这些数据表明了在急性肺损伤中组织中ROCK依赖的间歇T细胞迁移模式的调节机制。

文章题目:ROCK regulates the intermittent mode of interstitial T cell migration in inflamed lungs

研究人员:Department of Molecular Genetics and Microbiology, University of New Mexico School of Medicine,  University of New Mexico

发表时间:2017. 10

期刊名称:Nature Communications

影响因子:12.124


研究背景

T细胞可以通过抵抗传染病和癌症进行免疫保护,也可以介导炎症中的组织损伤。影像学研究显示在淋巴结和炎症部位中的效应T细胞是免疫反应的一个重要组成部分。通常认为是外周组织中的T细胞执行受环境信号引导的、指向到靶细胞的“知情”运动,然而不同组织环境中调节效应T细胞迁移的精准分子机制是各不相同的。

组织中效应T细胞移动的一个重要机制是趋化性导向,这有利于促进T细胞向皮肤和肝脏中的病灶进行迁移。举例来说,CXR3的表达,趋化因子CXCL9和CXCL10,可以使CD8+效应T细胞向感染病灶转移。在其他环境下,比如大脑、皮肤和癌症的炎症中,T细胞遵循结构导向,比如细胞外基质纤维和血管。在皮肤中,T细胞的接触导向是由多个整合素(integrins)介导调节的,而在肿瘤中有研究表明是整合素独立接触导向(integrin-independent contact guidance)。在不存在整合素介导的粘附的情况下,T细胞可以利用三维迁移方法的“变形虫”移动方式挤过预先形成的通道沿着最小阻力的路径迁移。各类细胞包括T细胞的体外实验表明细胞内的RhoA-ROCK-myosin II通路是激动球蛋白细胞骨架的调节剂,可以形成变形虫式的挤压。双光子研究证实抑制ROCK或者myosin II导致淋巴结肿的初始T细胞的的迁移速度的适度减小。尽管如此,炎症组织中的效应T细胞迁移和ROCK 的相关性还未完全清楚,并且还需要考虑某些特殊情况,比如糖尿病小鼠的胰腺中细胞毒性的T淋巴细胞(CTL)的迁移具有明显的随机性,不受环境因素引导。

急性肺损伤,尤其是急性呼吸道重症窘迫综合征,是一种死亡率很高的临床综合征,目前的治疗仅限于支持性治疗。综合征是由“渗出阶段”引发,其特点具有大量免疫细胞包括T细胞涌入性。数据表明效应T细胞积极参与急性肺损伤的进展和修复,并且实验和临床研究已经确定了肺损伤和定居CD8+T细胞(resident CD8+ T cells)的累积之间的关系。尽管在急性肺损伤发病机理中CD8+T细胞的高效肺组织浸润很重要,但是对中间质T细胞迁移却少有研究。双光子研究已经表明肺浸润T细胞在感染和哮喘期间进行活跃的间质迁移,但是我们对于肺浸润T细胞的组织导航分子机制知之甚少。深入理解T细胞进行高效肺浸润的机制对于改善肺损伤及其他肺部疾病的疗法至关重要。

本研究中,在小鼠急性肺损伤期间通过双光子成像观察CD8+ T细胞在免疫应答过程中的效应阶段,研究者发现CD8+ 效应T细胞有效的渗入到肺部间质中然后进行间歇迁移,在受限和直接迁移之间进行切换。沿着肺相关血管的移动有助于直线运动。趋化因子对肺浸润T细胞迁移速度进行微调,但是在间歇性迁移中存在边际效应;ROCK对于T细胞的高速和直线迁移至关重要。这些数据表明环境和细胞内的信号合作可以有效的实现急性肺损伤中T细胞的接触式组织导向。


研究方法

CD8+ 效应T细胞的产生:对小鼠脾细胞中运用anti-CD3(0.5ug ml-1)和anti-CD28(0.5ug ml-1)抗体作为引物,接着每天运用20Uml-1 IL-2进行刺激。六天到八天后小鼠体内的CD8+ T细胞细胞群作为实验的过继转移。

急性肺损伤实验模型:小鼠腹腔内麻醉并接受150ug LPS滴鼻,一到两天后通过尾部注射GFP+ 效应T细胞,两到五天后进行LPS注射,这样小鼠肺中病灶中具有浸润性GFP+CD8+ 效应T细胞。

流式细胞法分析:流式细胞仪用于量化气道和血管内T细胞百分比。

双光子成像和肺组织的共焦成像:运用ZEISS LSM510 META/NLO共焦显微镜对急性肺损伤凸面进行成像分析。

图像处理和细胞追踪:图像处理运用MATLAB软件,通过手动识别单个细胞并进行速度自相关、转角自相关、曲线拟合、随机轨迹参数等分析。

曲线拟合:运用最大似然估计参数的概率分布函数(PDF)。

本研究中还运用到速度自相关、时间与均方位移、转角自相关、线性Z-score计算、受限和直线迁移之间切换、运动轨迹和血管的对应分析、T细胞和靶标细胞的计算模型、蛋白印迹分析、统计分析


研究成果

间质性T细胞在急性肺损伤中的迁移

该研究主要目的是分析T细胞在完整肺组织中的原位行为(in situ behavior),为此研究者使用了急性肺损伤的小鼠模型并进行注射TLR4配体脂多糖(LPS)和鼻内注入C57BL/6。体外活化多克隆效应CD8+ T细胞来自于静脉注入一天后的Ubiquitin-GFP动物。实验中运用的肺组织来自于过继转移2到5天后的受体小鼠。然后研究者评估了哪个肺室中的过继转移T细胞发生了迁移,并首先研究CD8+ T细胞是否渗入到肺内间质,这是免疫应答的一个重要限制步骤。为了量化T细胞到达肺间质中所占的百分比,研究者采用了血管内T细胞标记法,在取得肺组织前给小鼠静脉注入anti-CD3抗体,然后运用流式细胞法分析肺组织。分析从血管分离出来的淋巴结肿的T细胞显示最具有过继转移的GFP+ T细胞对CD3染色呈现阴性(CD3-),这表明这些T细胞位于细胞外(Fig. 1a, left panel)。在健康对照组小鼠的肺中,过继转移效应T细胞主要是CD3+,也就是在血管内,表明这些细胞已经进入血管内,但是没有进入到间质细胞(Fig. 1a, middle panel)。相反,分析来自接受鼻内LPS小鼠的肺显示大多数迁移的效应CD8+ T细胞是CD3- ,即在血管外(Fig. 1a, right panel)。运用anti-CD8抗体染色证明90%以上的过继转移是CD8+(Fig. 1a)。运用免疫荧光法,研究者发现大多数的GFP+ T细胞在健康对照组的肺中是孤立存在的,但是经过LPS处理后,各个部位都出现了高密度的T细胞(Fig. 1b, middle and right panels)。这和流式细胞法是一致的,大部分T细胞在炎症肺中的血管内呈CD3染色阴性(Fig. 1b, left and right panels)。研究者结合之前报道过的运用鼻内注射anti-CD45抗体的方法将血管内抗体染色,结果显示80%左右的过继转移T细胞免于染色抗体(Fig. 1c)。大多数过继转移T细胞在急性肺上过程中从脉管系统和气道空间分离出来,大部分的效应CD8+T细胞驻留在肺间质中。

Fig. 1

为了用实验表征炎症肺组织中T细胞在肺间质之间的迁移,研究者运用完整外植炎症肺中的双光子成像(Fig. 1d)分析三维时序序列,表征T细胞迁移量较高的区域以及迁移量较少的区域,结果与之前在肺癌中观察到的现象类似。研究者专注于那些高迁移量的区域用于后续分析。研究者对效应T细胞进行了长达三小时的追踪发现T细胞在改观察时间内进行了高达几百微米的位移(Fig. 1d)。总之,双光子成像显示在急性肺损伤期间CD8+ 效应T细胞积极的活跃在肺间质空间内。

肺浸润T细胞以宽泛的速度范围移动

对T细胞移动的初步分析中研究者发现在15分钟限定内,活体组织中T细胞以2.3微米每分钟的中位速度移动(Fig. 2a, green solid line)。这和之前报道的外周部位(皮肤、大脑和肺部)的T细胞运动速度相似,但是要比淋巴结肿的速度慢。在15分钟的时间限定内,有相当比例的T细胞没有发生移动,而其他的移动速度要大于7微米每分钟。当研究者观察T细胞的“瞬时”帧对帧速度(90秒)时,T细胞的移动速度分布范围会更加宽泛,更高比例的T细胞没有发生运动,而有的细胞运用速度高达10微米每分钟(Fig. 2a,pink bars)。相反的是,在长达两小时的时间周期时,T细胞的运动速度更加均匀,大多的T细胞以2-5微米每分钟的速度运用(Fig. 2a, blue dotted line)。这表明肺浸润T细胞在快速和慢速移动之间反复切换。

Fig. 2

实际上对单个轨迹的观察显示T细胞有时几十分钟都不动,直到切换到高度移动期((Fig. 2b green and red)。速度自相关分析进一步证实了这一点,在几分钟之后速度显示是正相关(Fig. 2c)。然后研究者绘制了时间和均方位移(MSD)的关系图,关系大致呈现线性,线性回归计算曲线的曲率,动力系数为6.45微米平方每分钟(Fig. 2d)。这个动力系数和皮肤中记忆T细胞相似,但显著小于淋巴结中初始T细胞,这表明肺部环境并不是特别有利于有效组织导向的施行。研究者得出结论:肺浸润T细胞显示是间歇性迁移模式,在快速和慢速之间反复相互转换的迁移。

肺部T细胞显示对数正态相关性的随机游走模式

为了更深层次的探讨肺部T细胞的迁移模式,研究者测试了他们的迁移行为看是否可以用标准迁移模型进行描述。实际上,确定恰当的数学模型,比如随机游走或者levy漫步,可以量化组织浸润中以及各种组织内T细胞搜索的行为。然而,模型之间和经验数据之间的显著差异也可以帮助我们识别特征或者迁移模式的异常。

首先,研究者绘制了通过实验观察的二维速度迁移过程的累积分布函数(CDF)(Fig. 3a, solid black line),并对是否可以通过相关理论准确的拟合进行了测试。研究者发现Rayleigh分布,也就是描述布朗运动的二维位移,由于实验中T细胞的低速和高速的不均衡移动导致拟合效果很差((Fig. 3a, dashed black line)。但是却很适合幂律分布,显示出超扩散的levy漫步的特点,具有很高的移动速度(Fig. 3a, dash-pointed blue line)。然后研究者重点研究了对数正态分布,发现对数正态分布可以更好的描述实验的速度(Fig. 3a, dotted green line)。但是对数正态分布不能很好的表示少量T细胞的7.5-10微米每分钟的高速迁移(Fig. 3a),因此速度的曲线拟合导致了一个小而显著的T细胞高速迁移的亚群。总之,这些数据显示肺部中的效应T细胞并不是以布朗运动或者超扩散的levy漫步方式迁移。

Fig. 3

研究者还量化了翻转角度随时间变化的自相关。在1.5-3.0分钟内自相关从0.2剧烈减少到0.05,但是活跃时间长达10分钟(Fig. 3b)。因此,T细胞在一定水平上维持定向迁移几分钟。这也是和布朗运动不同的,因为布朗运动的翻转角度不具有相关性。

总之,肺浸润性T细胞迁移速度大致符合对数正态分布,显示出的方向持久性表明对数正态相关的随机游走是合适的肺浸润T细胞迁移模型,类似于淋巴结中初始T细胞。此外,曲线拟合证实了高速瞬间T细胞小亚群的存在,这也证实了肺浸润T细胞在不同速度之间的转换。

肺中T细胞在受限和直线迁移之间切换

效应T间歇性高速迁移的存在可以使我们更好的认识肺浸润T细胞的行为。研究者通过观察肺浸润T细胞发现一些T细胞来回移动几十分钟(Fig.4a, magenta segment)然后切换到相对直线的“弹道式”迁移(Fig.4a,magenta segment)。为了量化这些动力学表型,研究者将实验组T细胞的原始轨迹和随机生成轨迹进行了比较。每个随机轨迹和对应的实验轨迹具有相同的长度,但是随机轨迹的定位和方向矢量是随机的,在速度保持不变的情况下可以对实验组和随机组的方向持久性进行一个特定的比较。如果实验组位移要比随机组少这点证明T细胞的迁移是受限的,相反,如果实验组位移要超过随机组证明T细胞是呈直线迁移的。

研究者首先分析了15分钟内轨迹,为每一个实验轨迹生成一个单个随机轨迹,位移分析显示和随机轨相比实验组T细胞轨迹富集了较高位移量和较低位移量,中间型(不高不低)位移量很少(Fig. 4b),这证实了肺浸润T细胞更倾向于以高速持久定向迁移或者保持受限状态。为了证实这一发现,研究者计算了每一个实验组和随机组轨迹的线性Zscore。这个得分衡量了给定位移偏离随机组装轨迹的偏差量。比较实验组和随机组直线性Z-score得分可知实验组轨迹富集了高(直线)和低(受限)直线性Z-score(Fig. 4c)。研究者证实了一个小时内高直线性Z-score总位移高达几百微米(Fig. 4d),而Z-score较低的轨迹是反向-正向和低位移的运动(Fig. 4e)。鉴于个别T细胞似乎是在多种运动状态下切换,研究者量化了个别T细胞随着时间的变化在随机、直线和受限之间切换的程度。研究者分析了120分钟内源轨迹(80 timessteps)并计算了所有包含15分钟(10timessteps)受限轨迹的直线性Z-score。Z-score得分在-1.7以下的认为是受限在1.7以上认为是直线,因为只有极少数随机轨迹有这样的极端值(Fig. 4c)。16%的轨迹包含了显著的受限子轨迹,39%的轨迹包含一定显著数量的直线性子轨迹。此外,26%的轨迹同时包含直线和受限的子轨迹(Fig. 4f)。在对照轨迹中所有的子轨迹都是随机的,10%以下的源轨道包含大量的直线性和受限性子轨道。这些发现表明肺浸润T细胞运用一种间歇性迁移方式并且在受限和直线弹道两种形式之间来回切换。

Fig. 4

研究者接下来试图证实观察到的肺浸润T细胞的间歇迁移模式不受外植肺组织中血量不足的影响。为此研究者对在手术暴露中的炎症肺进行了T细胞运动的活体双光子成像检测。成像结果观察可知活体小鼠中肺浸润T细胞在受限和直线之间迁移之间缓慢切换,这和在移植肺中的情况类似(Fig. 4g)。此外,运动T细胞的定量分析证实了低速和高速之间的波动(Fig. 4h),并且在直线和受限迁移之间切换(Fig. 4i)。研究者得出结论:在外植组织和活体小鼠中的肺浸润T细胞中间歇性迁移模式是一种迁移模式。

沿血管的肺中T细胞的接触引导

最近双光子研究表明效应T细胞存在于各种发炎组织中,包括皮肤、神经组织和肿瘤,显示出接触引导性例如沿着结构引导进行移动,比如血管和细胞外基质纤维。研究者假设肺组织中T细胞定向定位的执行能力取决于炎症肺组织中环境指导的线索。研究者测试了肺浸润T细胞是否和在肿瘤和自身免疫性脑损伤中观察到的一样,沿着血管进行迁移运动的。通过实验研究者通过注射荧光凝聚素对血管进行标记,运用双光子显微镜可视化了GFP+ T细胞和血管。可视化显示受限的T细胞的方向持久性并频繁沿着血管移动(Fig. 5a–c, bold green lines)。

Fig. 5

研究者在血管交叉处或者在血管之间的空隙处观察到T细胞(Fig. 5a, b, white thin lines)。为了客观量化T细胞运动和血管之间的对应关系,研究者采用了专门计算方法。简单而言,就是每个T细胞具有最大位移(24微米)的片段进行角度对应,这就表征了如何给血管周围的T细胞轨迹进行定位(0 degrees: perfect alignment; 90 degrees: perpendicular crossing of vessel; for a more in depth discussion of methodology)。作为对照,研究者为每个实验轨迹产生一个随机轨道并且测量了对应角度,研究者发现实验轨迹要比随机对照轨迹能够更好的对应到血管位置(Fig. 5d)。

此外,研究者分析了在相同组织中连续通过的不同T细胞,发现即使在不同时间段它们也倾向于沿着非常相似的路径移动(Fig. 5e; compare blue and green tracks),而且这样的轨迹常常与周围的血管对齐(Fig. 5e)。这些结果表明接触引导影响效应T细胞在急性肺损伤中的迁移。

趋化因子可以加快肺中T细胞的迁移速度但是不具有持久性

接下来研究者探讨了趋化因子是否有助于效应T细胞在肺内发炎组织中的环境指导。最近的双光子成像研究表明在某些情况下趋化因子可以引导组织浸润T细胞,但是趋化因子对间质免疫细胞迁移要比预想的更复杂,与之前的研究类似,研究者运用PTX研究趋化因子在人体内的作用。简单来说,研究者运用急性肺损伤双光子成像模型捕获了肺浸润T细胞的迁移(PTX之前),然后直接添加PTX,保持两小时以确保有效的PTX抑制,再次测量了T细胞的迁移(PTX使用后)。在相同图像区域测量PTX使用前后的迁移以排除环境异质性造成的影响。平均轨道速度分析在使用PTX治疗后明显下降,这和之前在肺部肿瘤和脑感染中相似(Fig. 6a)。和速度的减小一致,时间和均方位移测量显示PTX治疗也使肺浸润T细胞也减少了50%(Fig. 6b)。有趣的是,当研究者运用Z-score分析T细胞轨道方向持久性时,PTX治疗并没有导致显著的变化(Fig. 6c)。这表明虽然趋化因子可以减小肺组织中T细胞的迁移速度,但是对肺浸润T细胞的间歇迁移模式是没有影响的。这在PTX抑制的体外实验中得到证实,PTX抑制在即使没有外部趋化因子产生下通过传导也可以诱导的T细胞迁移。此外,趋化因子CXCL10,CCL21和CXCL12也都诱发了迁移。

Fig. 6

ROCK是肺T细胞中组织导航所必需的

RhoAROCK-myosin II通路可以显著促进淋巴结中初始T细胞的迁移速度。研究者在体外发现趋化因子可以诱导CTL中的ERK和RhoA-ROCK信号传导途径。然后研究者测试了ROCK是否可以促进炎症肺中效应T细胞的迁移,运用了急性肺损伤的双光子成像模型并追踪添加了ROCK抑制剂Y-27632。ROCK抑制剂可以显著抑制肺浸润T细胞的平均轨迹速度(Fig. 7a)。根据MSD分析显示ROCK抑制剂导致动力系数大幅下降(Fig. 7b),ROCK抑制剂也显著减小了分析轨迹的线性程度(Fig. 7c)。值得注意的一点是ROCK抑制剂减少肺浸润T细胞迁移的程度要比对趋化因子信号传导抑制更强烈(compare Fig. 6 with Fig. 7),这表明ROCK活性只有部分依赖于趋化因子Gαi信号。体外实验表明ROCK抑制剂Y-27632要比PTX可以更明显的减少诱导迁移。这些结果显示ROCK依赖性细胞架构模型是急性肺损伤中肺浸润T细胞在快速和定向切换中持久迁移的重要条件。

Fig. 7

间歇性迁移有助于T细胞和靶标的接触

为了确定间歇性迁移对炎症肺中细胞免疫的作用,研究者运用计算模型比较了纯粹以受限或者直线迁移的以及以间歇迁移模式T细胞之间的的相互作用动力学。分析显示以6微米每分钟的恒定直线运动的T细胞和大多数的靶标细胞进行了短暂的接触(50% were contacted after half an hour; Fig. 8a),以间歇迁移模式的T细胞具有中等接触水平(50% of targets contacted after 2 h; Fig. 8a),受限T细胞具有最差的接触水平(50% contacted after 6 h; Fig. 8a)。

在评估过程中出现一个不同的图片,与CTL长期接触可能是导致靶标细胞裂解死亡的重要先决条件。直线T细胞只有短暂接触(Fig. 8b; blue dashedline),受限群体中,许多靶标细胞并没有建立联系,导致持续时间较短(Fig. 8b; red dotted line),但是间歇性迁移模式导致了在10-100分钟内更长的接触时间(Fig. 8b; black solid line),不同观察阶段也证实了这一点。直线和受限T细胞的中位接触时间在6分钟以下,但是间歇T细胞的接触持续时间在持续增加(Fig. 8c)。这些结果证明间歇性T细胞迁移可以识别空间的靶标同时增加T细胞和靶标细胞的接触时间。

Fig. 8


结论

T细胞在生物体内的循环和迁移可以预防感染和癌症的发生,与其他器官相比,肺部中调控T细胞迁移的分子机制相对较弱。本研究运用急性肺损伤小鼠模型研究了炎症肺间质中调节T细胞迁移分子机制的新理解。研究者发现了T细胞迁移呈现间歇性,具有在受限和直线移动之间切换的特点。T细胞的方向并不是随机的而是与肺组织结构对应。RhoA-ROCK-myosin II信号通路使肺浸润T细胞的高速迁移成为可能。计算研究表明间歇迁移平衡了T细胞和靶标细胞之间对空间覆盖以及和长期接触的需求。

研究者运用双光子成像获得了活体肺中T细胞在多维空间和改分辨率下的行为图像,观察跟踪时间长达三个小时,而在其他研究中持续时间一般在10-40分钟。在本研究中T细胞的迁移速度相对较低,导致在捕获过程中只有少量的细胞逃离出来。较长的观察期是很重要的因为较短的时间尺度会误以为T细胞群体具有异质性,是由一部分不移动的细胞和一小部分高速移动并且具有方向持久性的细胞组成(Fig2)。更长时间的观察发现个别的T细胞在受限中间切换,持续时间长达十分钟到几个小时。研究者通过双光子成像观察了外植肺和活体肺中的成像发现T细胞确实是在两种不同模式之间切换。这种间歇性迁移模式已经在原生动物和哺乳动物中发现,但是T细胞在活体组织中迁移的作用尚不明确。比如傅里叶分析不支持淋巴结中初始T细胞在主动迁移和静止之间的切换理论。还有研究发现大脑感染中间歇T细胞的迁移可以和经验数据很好的拟合,但是在实际中却观察不到这种拟合模式。本研究中,和以往的T细胞随机轨迹的理论相比,理论模型证实肺浸润T细胞确实是以受限和直线弹道的间歇模式进而进行远距离的迁移。

理论计算模型表明在适当的条件下,间歇模式可以减少在未知区域内目标搜索的时间,另一方面T细胞的间歇迁移可以平衡更彻底和更广泛目标搜索的需求。研究者计算模型表明间歇迁移包括目标识别和接触两个时期,T细胞的激活需要长达10分钟的接触,具体情况取决于对肽亲和力和数量的影响。此外,CTL在体内杀死个别靶标细胞效率很低,在靶标细胞降解之前需要长达10-60分钟的接触。间歇性迁移可以平衡搜索大面积炎症肺细胞中的靶标并且保证长时间的接触来激活CD8 T细胞的裂解功能。

本研究还为炎症肺中T细胞迁移的分子机制提出新的见解,虽然最近的一些研究报道了活体肺中T细胞的迁移,但是调节浸润肺中T细胞迁移的机制还未被很好的研究。趋化因子是肺和其他组织中T细胞公认的启动子。在不同组织的间质影响T细胞迁移的的趋化因子更加复杂,不能简单的用趋化因子梯度理论来解释。比如皮肤中T细胞的的追踪分析和趋化是一致的,偏移量很小只有用先进的分析工具才能检测到。在大脑中,PTX将CTL的速度减少了50%,但是没有改变定性活力。相似的PTX同样将肺肿瘤中T细胞的动力学系数降低了50%。本研究报告中指出PTX对治炎症肺中CTL运动具有相似的效果:动力学系数减少了50%,但是根据仅观察到的间歇迁移模的边际效应,PTX抑制剂的T细胞仍然具有受限性和方向持久性的迁移。虽然趋化因子在体内激活ROCK的具体机制,但是本研究表明趋化因子并不是T细胞在肺中进行直线迁移所必须的,这与流感病毒感染动物后气管中趋化因子的指导不相同。

密集组织中效应T细胞和其他白细胞的运动可能需要细胞架构的重组。研究者选取了RhoA-ROCK-myosin II通路,该通路参与白细胞挤压的运动,特别是integrin-independent T细胞的运动。抑制ROCK确实可以降低肺浸润T细胞的速度和方向持久性的保持,抑制ROCK通路要比抑制chemokine-dependent Gαi 信号更能减少迁移量。这可能预示着趋化因子激活ROCK至少部分需要Gαi-independent通路,或者激活的T细胞具有独立于趋化因子信号的功能水平。

本研究还提出了环境结构引导的新见解。我们已经知道CD4+ 效应体细胞在皮肤种以整合素依赖的方式沿着细胞外基质的纤维进行迁移。初始T细胞在淋巴结中沿着成纤维细胞网络(FRC)迁移,可能是由于沉积趋化因子的介导作用。最近的研究也表明感染脑组织中效应T细胞也以FRC网路的形式迁移。本研究中证实了组织结构对调节T细胞运动形式的重要性。结合ROCK通路的重要性,研究数据支持了肺浸润T细胞采用挤压型沿着最小阻力路径进行迁移的运动方式。

本研究中的结果可能会基于定位炎症肺中T细胞迁移为引发肺炎的肺部疾病提供一种新型合理的治疗方案。实际上将T细胞迁移运输中的分子作为靶标,例如整合素和趋化因子,是炎症疾病治疗的基础,这些疾病包括牛皮癣、多发性硬化症、克罗恩病以及哮喘。在目前的研究中,ROCK通路对肺炎中T细胞的迁移具有重要作用,之前的研究也表明该通路促进淋巴结中初始T细胞的迁移,这表明将ROCK通路作为靶标可能有助于依赖于T细胞迁移介导炎症损伤的急性肺损伤以及其他炎症疾病的治疗。实际上将ROCK作为靶标是治疗青光眼的一种新兴治疗选择。总之,本研究揭示了发炎组织中效应T细胞的功能,定量分析结合特定分子通路的分析表明趋化因子和ROCK对炎症肺中效应T细胞迁移的作用。


参考文献

[1] Paulus Mrass, Sreenivasa Rao Oruganti, G. Matthew Fricke, et, al. ROCK regulates the intermittent mode of interstitial T cell migration in inflamed lungs[J].Nature  Communications ,Published online:18 October 2017.


 
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