白细胞介素-9在肺孢子菌感染免疫中促进巨噬细胞募集的机制研究

Pneumocystis pneumonia (PCP) is an opportunistic infection commonly seen in immunosuppressive population. However, the immune reaction during PCP has yet to be elucidate. Our previous study has shown an increased number of Th9 cells in the lung of PCP hosts and a suppresive impact of IL-9 in the clearance of cyst. Further study has revealed more macrophage recruitment in the airway of IL-9 knockout mice compared to the wild-type ones after pneumocystis infection, accompanied by an elevated exprssion of CXCL14 in the IL-9 knockout mice. Given the impact of CXCL14 in macrophage accumulation, we therefore propose that the mechanism of IL-9 accelerating macrophage recruitment is that IL-9 can promote CXCL14 production in lung epithlium. Our study will test the function of macrophage as well as epithelium in the lung by construct IL-9 knockout and wild-type PCP mice to verify previous hypothesis.

肺孢子菌肺炎（PCP）是常见于免疫抑制患者的机会性感染，具有很高的致死率，然而目前其免疫机制尚未阐明。我们的前期研究发现PCP宿主Th9细胞显著升高，其分泌的IL-9在感染后早期抑制肺孢子菌的清除。进一步功能研究发现，IL-9敲除小鼠感染肺孢子菌后早期，气道内巨噬细胞募集较野生型小鼠增多，同时与巨噬细胞趋化相关的细胞因子CXCL14分泌增加。据此我们推断IL-9可能通过影响肺组织上皮细胞分泌CXCL14进而影响巨噬细胞免疫反应，最终导致肺孢子菌清除减缓。本研究拟通过构建IL-9敲除PCP小鼠、野生型PCP小鼠及回输CXCL14的野生型PCP小鼠模型，以及IL-9对巨噬细胞功能及肺泡上皮细胞分泌CXCL14影响的体外实验，明确PCP感染免疫中IL-9对巨噬细胞免疫功能的影响及可能机制。

研究背景：随着免疫抑制剂的广泛使用，肺孢子菌肺炎在非HIV患者中的发病率逐渐增高，病死率可达20%-80%，显著高于HIV患者。然而，宿主感染肺孢子菌后的免疫机制并不完全清楚。本研究运用单细胞转录组及T细胞免疫组库测序明确宿主在感染肺孢子菌过程中肺组织免疫细胞的转录组及免疫组库变化。.研究方法：以气管内滴注含有肺孢子菌的PBS构建肺孢子菌肺炎小鼠模型，在小鼠感染肺孢子菌后0 - 5周，流式细胞术分选小鼠肺组织CD45+ 免疫细胞，使用10x Genomics平台进行单细胞转录组及免疫组库测序，分析各类免疫细胞亚群在肺孢子菌肺炎感染过程中的数量、转录组及相互作用变化规律；分析T细胞免疫组库特征；进一步使用免疫荧光、流式细胞术明确Trem2hi 间质巨噬细胞在肺孢子菌肺炎中的变化规律。.研究结果：共获得58,009个高质量CD45+细胞进行单细胞分析，发现：1.在固有免疫方面，髓系细胞的组成及功能在感染肺孢子菌后出现显著变化，其中间质巨噬细胞尤其是Trem2hi 间质巨噬细胞亚群在感染后显著增多，其在溶酶体、吞噬体、活性氧反应和调节T细胞分化等通路显著富集；Trem2hi 间质巨噬细胞可能由Ly6C+单核细胞分化而来，多个转录因子可能调控这一分化过程。2. 在适应性免疫方面，T细胞的组成及功能在感染肺孢子菌后出现显著改变，效应CD4+ T细胞显著增多；免疫组库发现，宿主感染肺孢子菌后，克隆性T细胞主要由高表达T细胞活化基因的CD4+ T细胞构成；CD4+ T细胞在感染肺孢子菌后TCR的多样性降低，而CD8+ T细胞的TCR多样性增加，Th17细胞是主要的克隆性CD4+ T细胞；此外，分析肺孢子菌感染过程中不同时间点中TCRβ的V/D/J单个基因、V-J基因组合、V-D-J基因组合，发现TCRβ的V/D/J基因利用率在感染后出现了显著的改变，由此提示CD4+ T细胞是宿主抵御肺孢子菌感染的主要T细胞亚群。.研究结论：宿主在感染肺孢子菌后免疫细胞的组成及功能发生了显著改变，尤其是巨噬细胞和CD4+ T细胞，Trem2hi 间质巨噬细胞可能在肺孢子菌肺炎中起着重要作用。克隆性T细胞主要由CD4+ T细胞构成，其多样性在感染肺孢子菌后降低。