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PNAS:干细胞是结核感染的帮凶?

2010/12/09 来源:生物谷
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导读
近日来自印度的一个科研团队在新研究中发现了帮助结核逃逸免疫系统的罪魁祸首:干细胞。研究人员在体外的小鼠细胞试验中证实招募至结核感染位点的干细胞可抑制周围的免疫细胞,帮助细菌建立持续感染。研究论文发表在PNAS上。 “这真是一个新奇的发现,”匹兹堡大学医学院的免疫学家Joanne

近日来自印度的一个科研团队在新研究中发现了帮助结核逃逸免疫系统的罪魁祸首:干细胞。研究人员在体外的小鼠细胞试验中证实招募至结核感染位点的干细胞可抑制周围的免疫细胞,帮助细菌建立持续感染。研究论文发表在PNAS上。

“这真是一个新奇的发现,”匹兹堡大学医学院的免疫学家Joanne Flynn说道。

全球约有三分之一的人群携带着结核杆菌,但是仅有10%的感染者会引发致死性的肺部疾患。结核杆菌在感染者的肺和其他器官中活跃复制,进而大量的巨噬细胞、上皮样细胞和淋巴细胞包绕着结核杆菌浸润和增生形成境界清楚的结节状病灶称为肉芽肿。如果不能完全清除这些结核杆菌,免疫系统就会与隔离病原体陷入一种僵持的状态从而导致慢性感染。

印度新德里遗传工程学和生物技术国际中心的免疫学家Gobardhan Das领导的科研小组对提供有力和持续保护结核杆菌免于免疫系统攻击的因子展开了研究。

由于T细胞是对抗结核杆菌最主要的宿主防御,研究人员首先从结核感染小鼠的脾脏中获得了T细胞,然后检测了这些T细胞的增殖情况。研究人员发现当与其他的脾细胞共同培养时,相比于未感染的小鼠,感染小鼠的T细胞分裂速度减慢。但当研究人员将这些T细胞从细胞团中分离出来时,它们的分裂速度则趋于一致。这表明感染小鼠脾脏中的其他细胞类型对T细胞产生了抑制作用。在对感染小鼠的脾细胞进行进一步的检测后,研究人员发现其中有大量的细胞带有间充质干细胞膜标记物。研究人员在感染结核杆菌的小鼠肺部肉芽肿中也发现了同样的细胞。

“从前的研究证实间充质干细胞可移动到肿瘤和局限性肠炎(又称Crohn病)模型的炎症部位调控免疫反应,“俄勒冈健康与科学大学(Oregon Health " Science University)的免疫学家David Lewinsohn 说:“新研究证实这些间充质干细胞通过生成一些特异性物质例如一氧化氮和TGF-β诱导生成了T细胞调控细胞,这些调控细胞转而抑制了T细胞激活。”

研究人员发现在感染小鼠的脾细胞中一氧化氮水平显著高于未感染的小鼠。为了检测是否是脾脏间充质干细胞生成的一氧化氮减慢了T细胞的增殖,研究人员在感染小鼠的脾细胞中加入了一种一氧化氮抑制剂,发现T细胞的分裂缺陷获得了逆转。由此研究人员认为间充质干细胞是通过在肉芽肿周围分泌一氧化氮的方式抑制T细胞激活的增殖,从而保护细菌逃逸适应性免疫反应。

“研究结果表明这些干细胞事实上抑制并有可能阻断了T细胞接近感染的巨噬细胞,”哈弗大学的免疫学家Sam Behar说道。

“我不相信有人在肉芽肿中发现了干细胞,并且间充质干细胞的存在是否在结核杆菌的感染过程中最终对宿主造成损害还不能过早地下定论,”Flynn说:“它们或许只是平衡炎症的重要细胞亚群。”

Lewinsohn强调指出:“这些试验大部分都是在体外开展,还需要在活体小鼠中开展更多的严密的实验,该研究小组呈送的肉芽肿组织学图片有可能是一种延伸结果。”

首席科学家、论文的末位作者Behar对此表示同意,并指出最理想的条件就是去除感染动物体内的间充质干细胞进而观察会有什么发生。

在近期的研究中,研究人员从感染小鼠中分离出了间充质干细胞,然后将这些细胞注射进入对结核杆菌天然耐受的转基因小鼠体内。当再用结核杆菌感染这些转基因小鼠时,研究人员发现在感染的第一天小鼠的肺脏和脾脏中就出现了高浓度的结核菌,从而表明干细胞抑制了免疫系统。然而这些差异随着感染的发展逐渐趋向不明显。

“研究人员发现了一种从前未知的细胞类型在结核中发挥作用,这一新发现有可能为研究结核感染开启一条全新的道路,”Lewinsohn说。(

 

原文出处:

PNAS doi: 10.1073/pnas.1007967107

Mycobacteriumtuberculosis evades host immunity by recruiting mesenchymal stem cells

Shilpa Raghuvanshia, Pawan Sharmaa, Sarman Singhb, Luc Van Kaerc, and Gobardhan Dasa,1

Abstract

Tuberculosis (TB) is the cause of 2 million deaths each year, which is the second highest cause of mortality from a single infectious disease worldwide. Resistance of these organisms to drugs has emerged as an important health concern. Alternative approaches to the prevention and treatment of tuberculosis are therefore urgently needed. Despite the generation of robust host immune responses, Mycobacterium tuberculosis (M. tb) successfully evades host immunity and establishes a persistent infection. The mechanism(s) by which M. tuberculosis manages to persist in the face of potent host immune responses remain(s) incompletely understood. Here, we demonstrate that M. tb suppresses T-lymphocyte responses by recruiting mesenchymal stem cells (MSCs) to the site of infection. We found that MSCs infiltrated tissues in mice containing M. tb organisms and T lymphocytes. We further demonstrate that MSCs suppressed T-cell responses by producing nitric oxide. Our findings reveal a key role of MSCs in the capacity of M. tb to evade host immune responses and identify these cells as unique targets for therapeutic intervention in tuberculosis.

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