PD-1/PD-L通路抑制小胶质细胞M1极化对脑型疟的免疫治疗研究

Cerebral malaria is one of the most serious complications of Plasmodium falciparum infection. The main pathological changes of cerebral malaria are cerebral microcirculatory disturbance and immune pathological damage. The results show that the aggregation of macrophages in the brain is an important cause of the disease. Brain tissue resident macrophages that microglial cells with M1 polarization first triggered brain inflammation in cerebral malaria and the sequelae of nervous system, but its specific pathogenesis is still unclear Our previous study through upregulation of PD-1/PD-L negative immune regulatory pathway in treatment of cerebral malaria that PD-1 deficiency can accelerate cerebral malaria; raised the pathway can alleviate cerebral injury The study group speculated that up regulation of this pathway can inhibit microglia M1 polarization, thereby reducing the level of inflammation in the brain, to reduce the damage of neurons and brain vascular endothelium. Therefore, this study intends to use the mouse cerebral malaria model completed the following research: clear microglia in cerebral malaria; the preliminary to clarify the influence of PD-1 deletion cerebral malaria on microglia polarization and its function; immune cerebral malaria treatment we try to up regulation of PD-1 pathway inhibition of microglia M1 polarization the. To elucidate the cellular and molecular mechanisms of the pathological damage of cerebral malaria, and to provide new ideas for the prevention and treatment of cerebral malaria.

脑型疟是恶性疟原虫感染最严重的并发症之一。脑微循环障碍和免疫病理损伤是脑型疟最主要的病理变化。研究表明：巨噬细胞在脑部聚集引发炎症是脑型疟神经系统病变的重要原因。脑组织定居巨噬细胞即小胶质细胞，以M1极化最先引发脑实质炎症，可参与脑型疟和神经系统后遗症发生，但其具体致病机制仍不清楚。课题组前期通过上调PD-1/PD-L免疫负调控通路治疗脑型疟的研究发现，PD-1缺失可加速脑型疟发生；而上调该通路可缓解脑病理损伤。我们推测，上调该通路可抑制小胶质细胞M1极化，进而降低脑部炎症水平，减轻神经元和脑血管内皮损伤。因此，本研究拟利用小鼠脑型疟模型完成以下研究：①明确小胶质细胞参与脑型疟发生；②初步阐明脑型疟发生中PD-1缺失对小胶质细胞极化及其细胞行为的影响；③探索上调PD-1通路抑制小胶质细胞M1型极化的脑型疟免疫治疗方法。阐明脑型疟脑实质病理损伤的细胞和分子机制，有望为脑型疟防治提供新的思路。

由恶性疟虫感染引起的脑型疟是重症疟疾常见的死亡原因之一。目前其治疗仍局限于青蒿素类药物和紧急支持治疗。研究表明，脑微循环障碍和炎症反应过激是导致脑型疟血脑屏障损伤的重要原因。目前外周免疫细胞对血脑屏障的损伤过程研究较多，但中枢神经系统的免疫应答及调控机制并不清楚，临床上也没有针对神经损伤的防治方法。.小胶质细胞作为脑内唯一的固有免疫细胞，具有免疫调节的潜在功能。本研究证实，实验型脑型疟（ECM）小鼠脑内小胶质细胞活化相关转录因子持续升高；脑内小胶质细胞占比和数目感染后增加；细胞增殖信号增多；巨噬细胞趋化因子转录上调。进一步研究发现，ECM小鼠脑内小胶质细胞的CD45表达增加，而Cx3Cr1-GFP的表达随感染下降；脑干区小胶质细胞的分群和表达谱明显区别于生理状态。以上结果表明ECM可诱导小胶质细胞活化并参与脑内免疫微环境的构建，且活化的小胶质细胞表达谱具有特殊性。.研究表明，疟原虫特异性CD8+T细胞与脑血管内皮的相互作用与ECM相关。本研究也证实ECM死亡与脑干CD8+T细胞浸润有关，针对CD8+T细胞的免疫调节成为脑型疟研究的新方向。本研究通过脑干单细胞测序发现，ECM小鼠脑干区浸润的CD8+T细胞高表达PD-1，而小胶质细胞则是脑内表达PD-L1的主要细胞，其活化伴随PD-L1的上调。因此小胶质细胞具有通过PD-1/PD-L1通路抑制CD8+ T细胞炎性功能的可能。.采用鞘内注射重组腺病毒的方法，特异性增强脑内PDL1-IgGFc表达，可提高小鼠存活率，减轻血脑屏障开放程度，降低脑内炎性因子转录水平，减少神经细胞凋亡和髓鞘损伤；同时小胶质细胞的增殖减少，巨噬细胞趋化因子表达升高；增强脑内PDL1-IgGFc表达也可增加小胶质细胞活化。进一步研究发现，青蒿素联合鞘内注射PDL1-IgGFc的治疗效果优于单用二者。本研究结果可为脑型疟的早期预防和免疫辅助治疗提供新的思路。