基本信息
- 项目名称：
- 细胞因子TGF-β1、IL-10在泡球蚴感染小鼠肝脏中动态变化的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本实验通过研究Treg cell所分泌的因子TGF-β、IL-10在感染多房棘球蚴不同时期的小鼠肝脏组织中的动态变化，探讨包虫病的发生、发展与两种细胞因子的内在联系，并寻找治疗靶点，为包虫病临床干预治疗提供新思路。
- 详细介绍：
- 包虫病是一种严重危害人体健康的人畜共患寄生虫病，在我国主要有囊型和泡型两种，我们小组的研究主要锁定在多房棘球蚴感染即泡型包虫病。包虫病分布具有地域特色，在我国主要分布西北、西南牧区，多房棘球蚴寄居在人体肝脏组织中呈弥漫性浸润性生长，并波及到了大部分肝脏组织，其危害不亚于肝癌，故有“虫癌”之称。 多房棘球蚴寄居在人体会对人体产生两方面影响，其一是机械性占位性损伤；其二是免疫病理损伤。而调节性T细胞（Treg cell）在机体抗寄生虫感染中起免疫调节作用，通过相关作用机制最终使机体与寄生虫友好共存。 Treg cell是一种能发挥免疫抑制作用的T细胞，其作用机制概括起来主要有以下三大方面：一、通过分泌相关细胞因子发挥免疫抑制作用；二、通过细胞间直接接触改变T细胞的表型和功能；三、通过抗原提呈细胞发挥作用。 我们小组通过查阅大量文献综合分析发现，第一种机制作用更直接，对于临床干预治疗更有指导意义。因此本次研究选择第一条作用机制为突破口来开展我们的实验，而在其分泌的众多细胞因子中，IL-10、TGF-β起主要调节作用，这就将我们的研究方向锁定在探讨这两种细胞因子与包虫病的关系上。 本次研究的主要目的在于：一、了解Treg细胞在不同感染时期的分泌细胞因子的水平；二、探讨Treg细胞的产物在多房棘球蚴感染中所起的作用，寻找治疗靶点。 本次实验主要过程为分组、建模、提取、检测、分析等几大步骤。我们将雌性Blab/c小鼠随机分为实验组和对照组，实验组通过腹腔注射活原头蚴悬液，建立泡球蚴感染模型；对照组腹腔注射等量生理盐水，分别于接种后2天、8天、1月、3月、6月、12月各处死5只小鼠，取肝脏组织，通过免疫组织化学技术检测实验组和对照组小鼠肝组织TGF-β1和IL-10在肝内的表达及定位。 通过一年多的努力，我们得到了相关数据，对数据进行分析后我们得出：泡球蚴感染小鼠肝脏内主要是以分泌IL-10明显增高的Th2细胞免疫为主，IL-10可引起Th1分泌IFN-γ减少，有利于泡球蚴的生长和肉芽肿对机体的持续损害，因而与病变的活动性和易感性成正相关。泡球蚴感染早期，IL-10呈低水平表达，此时主要以Th1型细胞免疫为主，分泌大量的IFN-γ等细胞因子，产生严重的免疫炎症反应。随着感染时间的延长，虫体负荷逐渐增加，IL-10表达水平显著增多，此时泡球蚴出现免疫逃避现象。Th1型细胞免疫开始向Th2型体液免疫偏移，出现免疫下调，感染呈慢性化表现。在感染中后期，泡球蚴在小鼠体内及肝脏部位的迅速繁殖可能与IL-10的表达水平的显著增加相关。许多蠕虫感染可引起宿主免疫应答的下调或易于向Th2应答方向偏移,这与宿主体内调节性T细胞的增殖有关。小鼠感染曼氏血吸虫卵后可诱导CD4+CD25+调节性T细胞产生IL-10,抑制树突状细胞(DC)分泌IL-12,有利于向Th2应答的产生。 而TGF-β是一种多功能的细胞因子，参与了肿瘤和炎症细胞分化和组织修复的发生发展等多种生物进程。TGF-β通常被认为是一种抗炎因子，阻止Th1和Th2细胞的分化。本研究中，感染前小鼠TGF-β1血清含量不高，感染组小鼠随着泡球蚴感染时间的增加，尤其是感染中晚期增高明显；TGF-β1除了在中央静脉周围和汇管区的肝细胞胞浆以及肝血窦表达外，在虫体周围和虫肉芽肿结节周围也有表达，而且TGF-β1在激活肝星状细胞，促进肝脏纤维化并伴随嗜酸性粒细胞、中性粒细胞和纤维细胞的炎性浸润，而且随着包虫囊的生长，这种并非严重的炎症反应使得包虫囊周边形成纤维层并与宿主组织分隔，有效地避开宿主的免疫反应。这种现象提示泡球蚴感染宿主后可能通过激发TGF-β1的表达下调宿主Th1类免疫应答,使宿主产生免疫抑制, 以利于自身的存活。同时,TGF-β1 的表达也对宿主的肝脏造成病理损伤。本实验进一步证明TGF-β1具有双重作用，生物活性复杂多样，既可介导免疫发挥抗寄生虫作用，引起宿主一系列病理损伤，也可使机体处于免疫抑制状态，有助于寄生虫逃避宿主的攻击。 本研究结果提示TGF-β1和IL-10的过度表达在泡球蚴感染所致宿主肝损伤及慢性感染形成的过程中起着重要的作用，而感染中后期出现Th1向Th2转化，机体呈现出以Th2细胞为主的优势应答。Th2所介导的保护免疫引起免疫病理损伤，有利于泡球蚴在体内的生长。如单独或结合以TGF-beta,或IL-10为靶标，都能有效控制寄生虫的慢性感染，为今后临床治疗提供新的思路。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 包虫病是一种人畜共患疾病，已成为新疆乃至全国重点防治的寄生虫疾病。调节性T细胞是能抑制其他免疫细胞活化、增殖的一群细胞。许多蠕虫感染可引起宿主免疫应答的下调或易于向Th2应答方向偏移,这与宿主体内调节性T细胞的增殖有关。本实验通过免疫组化探讨调节性T细胞所分泌的细胞因子TGF-β，IL-10在感染泡球蚴小鼠中的动态变化，阐述其作用和机制，为进一步了解调节性T细胞和今后临床治疗提供理论基础。
科学性、先进性及独特之处
- 1）研究特色： 本项目的特色在于研究的新疆地方病包虫病的感染。该项目是进行一个动态观察，试验周期较长。 2）研究创新点： 国内外首次研究调节性T细胞所分泌的细胞因子在泡球蚴感染过程中的所起到的作用。并进行动态观察在泡球蚴感染过程中的变化。
应用价值和现实意义
- 该项目通过研究这两个细胞因子与包虫病感染的关系，可以了解它们在不同感染中的特异性作用，有利于全面系统地解释调节性T细胞在寄生虫感染免疫中的调节机制。阐明自然调节性T细胞的动员和激活机制，了解它们所识别抗原的性质将有助于发展人工干预方法使寄生虫感染的免疫保护与免疫病理作用之间达到平衡，为设计合理有效的抗寄生虫感染与免疫病理疫苗提供理论指导,为临床治疗提供理论支持。
学术论文摘要
- 【摘要】目的 观察泡球蚴（Em）感染小鼠肝脏中TGF-β1和IL-10的动态变化，分析其内在联系。方法 将雌性Blab/c小鼠随机分为实验组和对照组，实验组通过腹腔注射活原头蚴悬液，建立泡球蚴感染模型；对照组腹腔注射等量生理盐水，分别于接种后2天、8天、1月、3月、6月、12月各处死5只小鼠，取肝脏组织，通过免疫组织化学技术检测实验组和对照组小鼠肝组织TGF-β1和IL-10在肝内的表达及定位 结果 与对照组小鼠相比，Em感染小鼠肝脏内TGF-β1和IL-10表达水平均升高。 TGF-β1与IL-10阳性反应主要位于肝细胞浆，其表达水平随肝组织学形态的改变呈增高趋势。结论TGF-β1和IL-10的表达随泡球蚴感染的逐渐加重而增高，并随感染时间延长一直保持较高的表达水平，可能与泡球蚴感染小鼠时造成免疫逃避及宿主免疫病理损伤有关。
获奖情况
- 暂无
鉴定结果
- 合格
参考文献
- 〔1〕 温浩，徐明谦. 实用包虫病学，2007，科学出版社。〔2〕 魏晓丽,丁剑冰,许晏等.小鼠感染泡球蚴后细胞因子水平的变化[J]. 中国寄生虫学与寄生虫病杂志, 2004; 22 (6):361-364. 〔3〕 Mckee AS, Pearce EJ•CD25+ CD4+ Cells Contribute toTh2Polarization during Helminth Infection by Suppressing Th1 Re-sponse Development. J lmmuno, l 2004, 173(2):1224-1231 〔4〕Sakaguchi S. Naturally arising Foxp3-expressing CD25+CD4+regulatoryT cells in immunological tolerance to self and non-self[J]. Nat Immunol2005, 6:345-352. 〔5〕Scheffold A, MurphyKM, HoferT. Competition for cytokines: T(reg) cells take all〔J〕. Nat Immunol2007, 8: 1285-1287. 〔6〕 Sarween N, ChodosA, Raykundalia C, eta.l WalkerLS. CD4+CD25+cells controlling a pathogenic CD4 response inhibit cyto-kine differentiation, CXCR-3 expression, and tissue invasion〔J〕.J Immunol2004, 173: 2942-2951. 〔7〕 LiMO, Wan YY, Sanjabi S, et a.l Transforming growth factor-beta regulation of immune responses〔J〕. Annu Rev Immunol 2006, 24: 99-146.
同类课题研究水平概述
- 调节性T细胞（Treg）是独立的具有调节功能的一类细胞亚群。通过抑制效应性T、B细胞的活性，诱导自身免疫耐受，避免自身免疫疾病的产生。同时，限制针对病原性抗原免疫应答过度所致的免疫损伤，对维持机体免疫动态平衡具有至关重要的作用。这类抑制性T细胞群主要分泌细胞因子IL-10和TGF-β。尽管现在一致认为Treg细胞可能控制着效应性细胞的活化、增值和分化，从而产生抑制免疫应答的作用，但是Treg细胞对靶细胞抑制作用机制仍有诸多疑问，是当前免疫学研究的热点问题。由于体外所用的抑制试验环境不一,而体内研究应用了不同的模型和细胞活化阶段或解剖位置存在差异等,致使目前对Tregs抑制机制所知有限。最新的抑制信号机制可被分为3种类型:即细胞-细胞接触;局部抑制因子的分泌和局部生长因子的竞争。 寄生虫感染与宿主免疫系统之间的相互作用是一种微妙的利害平衡，调节性T细胞在其中扮演着关键的角色，调节性T细胞参与几乎全部的寄生虫病免疫反应，是寄生虫感染免疫调节的重要环节。其作用包括如下三个方面： 1.对宿主有利的调节作用：调节性T细胞可控制寄生虫感染引发的免疫病理反应强度，限制对宿主的损害程度。 2.对宿主不利的调节作用：调节性T细胞与效应T细胞之间能够达到一种妥协，允许诱导一个合适的免疫反应，在保证组织损伤最小的情况下有效地控制感染。在某些情况下，由于调节过度，宿主的免疫保护力受到过度的抑制，寄生虫数量增加过多，使宿主不能长期存活。 3.调节性T细胞可介导宿主与寄生虫之间的互利关系：调节性T细胞在控制过多的免疫反应来保护宿主的自我平衡的同时亦会增加病原体的存活机率，使病原体能在宿主体内长期生存。 在体内,TGF-β和IL-10是调节性T细胞产生抑制效应的活性分子。TGF-B基因敲除或缺乏必须由其作用的分子信号小鼠模型产生的多种组织免疫病理,表明它在多个水平的淋巴细胞平衡中起关键的作用。大肠炎模型上可见有不能和TGF-β反应的靶细胞及逃逸Treg的调控。Treg控制炎症和自身平衡扩增的体内模型上显示出IL-10的抑制功能。Powrie小组试验结果表明,在大肠炎小鼠上,IL-10是Treg对抗原刺激后的T细胞产生抑制作用的关键分子,但不能抑制初始T细胞。因此, IL-10在Treg调控炎性组织的效应细胞功能中却非常重要,但Treg体内淋巴结调控T细胞活化或分化阶段不起作用。
