呼吸道合胞病毒对调节性CD4 T淋巴细胞的影响机理的研究

Balanced immunity and immunopathogenesis is the key of safe and effective vaccination. Respiratory syncytial virus (RSV) is one of the most common and important viral pathogens of respiratory tract infection, and associated with asthma, wheeze and other bacterial and fungal infections. Although the importance of RSV as a respiratory pathogen has been recognized for over 50 years, a vaccine is not yet available because of several problems inherent in RSV vaccine development. Early vaccine trial with formalin-inactivated RSV (FI-RSV) in 60s failed with enhanced disease and two fatal cases, which generated a great hurdle and challenge to new vaccine development. Our previous observation suggested that regulatory CD4 T cell (Treg) counts and function declined after primary RSV antigen encounter. In response to secondary challenge, bulk- and RSV specific-Tregs mounted a diminished response with poor suppression on effective T cells. Diminished Treg response has been associated with the enhanced illness of FI-RSV. In this study, we are going to explore kinetics of Treg response to primary and secondary infections, and how RSV infection alters Treg response, and the cellular source of secondary Treg response. Our study will have an insight into RSV pathogenesis, provide a clue of how RSV infection altering the balance of immunity and immunopathogenesis, and benefit new vaccine development.

通过接种达到免疫保护和免疫病理的平衡是安全有效疫苗的关键。呼吸道合胞病毒（RSV）是呼吸道感染常见和重要的病原，也是发生哮喘、喘息和并发感染的主要诱因。由于对RSV诱导免疫保护机制不清，早期福尔马林灭活疫苗（FI－RSV）加重了自然感染病理，给新疫苗研发带来了巨大阴影和挑战。我们前期研究提示，初次RSV病毒感染或抗原接种后，总体和RSV特异的调节性CD4 T淋巴细胞（Treg）数量下降。应对再次刺激，Treg的反应程度减弱，对免疫效应细胞的调节作用下降。虽然Treg功能失衡被认为是FI-RSV加重自然感染病理的要因之一，但RSV对Treg反应动力学的影响和机理不清。本项目拟进一步从细胞的分化和免疫记忆来探讨RSV对Treg的影响，以及再次应答时Treg反应减弱的机制。其结果对了解RSV病理机制，对选择性地诱导免疫应答而达到有效的免疫保护和减少免疫病理有指导意义，为安全疫苗设计建立理论基础。

为阐明呼吸道合胞病毒（RSV）灭活疫苗（FI－RSV）加重自然感染的病理机理，解析以RSV为代表的病原微生物感染后易发哮喘、喘息等呼吸道高敏的原因，我们对调节性T细胞（Treg）的应答特征及其产生的机制进行了深入的研究。作为控制机体免疫应答和效应的主要手段，Treg的数量和功能在免疫防御与免疫病理的平衡和呼吸道炎症中发挥至关重要的调控作用。.我们的研究结果表明以RSV为代表的病原微生物感染导致外周Treg（包括bulk和抗原特异性）和效应性T细胞（Teff）活化和扩增，并分别发挥免疫调控和病毒清除作用。当RSV抗原被清除后，外周Treg库被消耗，难以形成免疫记忆和建立有效的过继免疫应答。这一反应模式与RSV诱导Teff的经典初次和再次反应模式不同。应对再次抗原刺激，机体内发挥调控作用的Treg主要来自于胸腺新输出。由于胸腺功能随年龄增长的退化，新输出Treg在数量和能力上难以满足调控功能的需求，表现出免疫效应和免疫病理的失衡，是免疫性组织损伤和呼吸道高敏的主要发生因素之一。.我们的研究阐明了Treg反应模式的机制。在无持续抗原刺激的情况下，外周Treg向耗竭（exhausted）的终末（terminally differentiated）细胞分化，经凋亡途径被清除，导致外周Treg库的耗竭和缺失，不能建立有效的免疫记忆。应对再次感染，胸腺新输出的Treg对大量扩增的Teff及其效应的调控有限，容易发生炎症反应导致组织免疫病理损伤。虽然我们也观察到外周的部分CD4 Teff也能转化为表达Foxp3的T细胞，但这种转化的“Treg”在数量和功能上难以弥补胸腺新输出的不足，对免疫应答的调控作用微弱，不能在功能上替代胸腺内发育成熟的Treg。重建外周的Treg调控系统仍需恢复胸腺的功能和输出。.本项目的研究成果为了解FI－RSV加重自然感染的病理机理，解释以RSV为代表的病原微生物感染后易发哮喘、喘息等呼吸道高敏的原因提供了可靠的理论指导，为提高疫苗的安全性指出了方向，为临床干预手段的发展提出了方向。