系统性红斑狼疮中T/B细胞黏附动力学特性及其对病理性抗体产生的影响机制

Molecular dissection of how T cell activation promoting B cell functionality will provide important clues to the pathogenesis of autoantibody-involved autoimmune diseases. In the present study, by using biomechanics based micropipette adhesion frequency system we intend to determine the adhesion kinetics of CD4+T and B cells under systemic lupus erythematosus while affinity constant of important adhesion and costimulatory molecules will be assayed. Furthermore, antibody production will be evaluated by using in vitro CD4+ T/B coculture system and lupus-like animal models as well as its cellular and molecular mechanisms accordingly. This will become the first example that the clinical immunological questions are dissected through combination of immunology and biomechanics strategies. More imortantly, the affinity constants we obtain will be prone to model T/B interaction from the aspects of molecular mechanics, which might provide quantitative criteria for the selection of therapeutic targets in clinic.

系统性红斑狼疮患者外周高水平抗核抗体/免疫复合物表明自身反应性B细胞的异常/过度活化，T细胞在其中的作用机制还不甚明了。本项目围绕"系统性红斑狼疮CD4+ T/B相互作用模式在病理性抗体产生中的影响"的研究目标，利用新近建立的以生物力学原理为基础的微吸管黏附系统分析SLE患者中CD4+T细胞和B细胞的黏附特性，解析病理状态下参与T/B相互作用的重要分子的黏附动力学参数，并通过体外细胞共培养和狼疮样实验动物模型，阐述T/B细胞异常黏附作用对病理性抗体产生的影响及其相关细胞和分子机制。本研究首次将生物力学的研究手段用于解释临床免疫学的基础问题，并将利用测定获得的参与T/B细胞黏附的重要黏附分子和共刺激分子的黏附动力学参数（亲和力常数）建立T/B细胞相互作用模型，有望为筛选有效的治疗靶点提供更为客观和量化的理论依据。

系统性红斑狼疮（SLE）作为一种由病理性抗体介导的自身免疫性疾病，B细胞的异常活化是其重要的免疫学特征，而对B细胞异常活化过程中T-B细胞相互作用模式的解析是阐明SLE免疫学病理机制的重要途径。本研究首先分析了CD4 T细胞和B细胞表面关键黏附分子对和共刺激分子对的表达特征，结果显示，SLE患者外周CD4 T细胞和B细胞均存在异常活化的状态，同时两类细胞表面协同刺激分子对的表达，包括PD-1/PD-L1, ICOS/ICOSL，OX40/OX40L及CD40/CD40L的表达也均呈现上升趋势，上述表型分析结果强烈提示CD4 T细胞和B细胞通过这些分子对在细胞表面表达的增强提高两类细胞间的相互作用的可能性，从而参与SLE病理过程中B细胞的异常活化。为此，我们后续采用了微吸管技术分析了这些分子参与CD4 T细胞和B细胞黏附的动力学特征，结果显示ICAM及其配体、ICOS/ICOSL和PD-1/PD-L1在CD4 T细胞和B细胞早期黏附阶段发挥重要的作用，而B细胞活化的关键共刺激分子CD40/CD40L的相互作用在黏附阶段不明显，但是对于B细胞的活化则具有重要的作用，由此为CD4 T细胞和B细胞相互作用的早期阶段不同分子对的作用模式提供了直接证据；对其中的PD-1/PD-L1信号通路是否参与B细胞活化和抗体产生进行深入研究，结果显示阻断PD-1分子的作用可以提高B细胞产生抗体能力，造成生发中心CD4 T细胞富集增加，其中的分子机制在于PD-1阻断后可以上调CD4 T细胞表面ICOS的表达，从而促进CD4 T 细胞和B细胞的相互作用。同时，我们发现活化CD4 T细胞和B细胞相互作用后诱导产生了一群新的B细胞亚群CD19hiB细胞，该群细胞表现为高度活化状态，并和SLE外周抗体水平呈现明显正相关，为SLE中CD4 T细胞与B细胞之间异常相互作用后导致的B细胞异常活化提供了新的细胞学机制。.本项目首次采用微吸管技术在单细胞水平测定CD4 T细胞和B细胞间的黏附频率，从T-B细胞相互作用的早期阶段，即细胞黏附阶段证明了SLE患者CD4 T 细胞辅助B细胞能力的增强，这种辅助能力的增强又与B细胞的活化分化（CD19hiB细胞功能亚群）有关，也与其抗体产生能力增强密切相关，由此提出通过干预细胞相互作用的治疗新策略，有望推广到其他免疫性疾病中。