Nature|腸道菌群參與塑造B淋巴細胞抗原受體組庫

2021-01-16 BioArt生物藝術

責編 | 兮

B細胞作為構成獲得性免疫的重要組成部分,其功能取決於B細胞受體(B cell Receptor) 重鏈可變區基因胚系VDJ重排形成的抗原受體多樣性。大量單個特異性B細胞抗原識別特異性的集合被稱為B淋巴細胞抗原受體組庫(B cell repertoire)。B細胞在黏膜免疫(mucosal immunity)系統中主要分泌IgA,而在系統性免疫(systemic immunity)反應中分泌IgG。

基於B細胞抗原受體組庫的研究因為測序技術的發展逐步成為研究的熱點。宿主共生微生物組在腸道中的定殖對B細胞活化和抗體分泌至關重要,其做為在體的最大異源抗原來源在塑造B細胞抗原受體組庫的作用的相關研究備受重視,但是該方向的深入研究受限於微生物組的高度複雜多樣性和B細胞組庫的高度個體差異化。

2020年8月5日,瑞士伯尼爾大學附屬小島醫院生物醫學研究所Andrew J. Macpherson和Stephanie C. Ganal-Vonarburg課題組(共同一作為李海博士和Julien P. Limenitakis)在Nature上發表了題為Mucosal or systemic microbiota exposures shape the B cell repertoire的文章。

李海博士等通過單一種類、可控、可逆的細菌群類刺激無菌小鼠,深入闡釋了菌群在分屬黏膜免疫系統和系統性免疫系統中B細胞抗原受體組庫形成過程中全然不同的作用方式,以及由此帶來的針對共生微生物組不同的B細胞免疫活化和作用方式。

作者首先利用經過基因工程改造不能在腸道中自主定植(可逆定植)的大腸桿菌菌株分別刺激無菌小鼠的黏膜和系統性免疫系統並對B細胞抗原受體組庫進行個體各免疫器官的高通量測序,發現形成的B細胞抗原受體組庫的構成由刺激的免疫路徑決定,而且菌群對B細胞受體的影響主要發生在B細胞分化成熟的終末期。

通過對黏膜和系統性免疫系統的B細胞抗原受體組庫進一步研究,作者發現兩個免疫系統在對細菌菌株刺激的反應性呈現多方面不同: 1. 黏膜免疫系統的B細胞主要識別細菌的表面抗原,而系統性免疫系統則能夠同時識別表面以及內部抗原;2. 黏膜免疫系統所能容納的B細胞組庫的多樣性非常有限且不能通過加大刺激劑量擴大,而系統性免疫則能夠根據刺激的強度靈活產生不同的抗原識別多樣性和識別強度;3. 通過對單細胞測序的分析,黏膜系統傾向於基於現存的抗原識別特性來生成新的識別特異性,而系統性免疫則生成全新的高強度識別特異性。

作者進一步利用可逆定植的大腸桿菌菌株分步分系統進行刺激來研究業已存在的B細胞抗原受體組庫對新刺激的反應性。他們發現先於系統性免疫刺激,對無菌鼠黏膜免疫系統進行刺激可以大幅度提高對於系統性免疫刺激的反應強度,反之則不行;如果在同一免疫系統中,利用兩個可逆定植菌株(大腸桿菌和沙門氏菌)分步刺激,對黏膜免疫系統利用不同菌株的再次刺激會影響並削弱業已存在的針對初次刺激而產生的B細胞抗原受體組庫,這一現象並沒有出現在系統性免疫系統中,其對不同菌株分步刺激能夠產生並行不悖的B細胞抗原受體組庫。

這一系列的結果闡釋了宿主共生微生物組在B細胞抗原受體組庫形成過程中的作用,初步解釋了黏膜免疫系統由低強度為基礎的組庫形成特性以及由此帶來的對腸道微生物組共生的耐受和促進作用,以及系統性免疫系統的高靈敏高特異性B細胞抗原受體組庫和對菌血症及膿毒血症的防護作用。這些結果也為促進腸道微生物健康共生以及疫苗開發提供了新的思路。

製版人:珂

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