胞內分枝桿菌感染對小鼠肺CD3+CD4+、CD3+CD8+T 細胞表達的影響

張麗嬌 雷敏 劉寧 侯冰 郭銅 薛思明

（長春師范大學生命科學學院 130032）

在人類中，非結核分枝桿菌（NTM）是一個重要的臨床問題，與顯著的發病率有關，其發生率在全世界范圍內都在增加[1]。CD4+T 細胞的免疫作用在分枝桿菌感染中起至關重要的作用。結核分枝桿菌感染巨噬細胞，MHC 分子負責將菌體抗原遞呈，CD4+T 細胞接收信息，相關的細胞因子IFN-γ、TNF-α 大量分泌[2-4]。而有研究表明，CD8+T 細胞在被菌體感染后也會出現IFN-γ 等細胞因子，CD8+T 細胞的免疫作用在菌體感染中也不容忽視[5-7]。有必要進一步研究CD4+、CD8+T 細胞在NTM 感染過程中的功能。本實驗從牛頜下腺淋巴結中分離出一種胞內分枝桿菌，旨在比較胞內分枝桿菌與BCG 菌株的感染特性和宿主免疫機制。

1 材料與方法

1.1 實驗材料、試劑

C57BL/6 小鼠，雌性，4 周齡，北京華阜康生物科技股份有限公司；TNF-α、IFN-γ、IL-10、IL-12 的ELISA 檢測試劑盒，R&D 公司；BCG 菌株、胞內分枝桿菌，由吉林農業大學免疫與微生物實驗室提供；膠原酶XI，Sigma 公司；7H9 培養基、CD3 抗體 (Rat Anti-Mouse)、CD4 抗體 (Rat Anti-Mouse)、CD8 抗體(Rat Anti-Mouse)、BD 公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 胞內分枝桿菌在小鼠肺內的增殖

用對照菌株BCG 和分離的胞內分枝桿菌腹腔感染小鼠（1×106菌體/小鼠）。感染過程設15、30、45 和60d 4 個檢測時間段，并設空白對照組。每個時間點共有5 只動物受到感染。通過用稀釋的肺臟勻漿在7H9 培養基上檢測細菌增殖率。

1.2.2 流式細胞術檢測小鼠肺CD3+CD4+、CD3+CD8+T 細胞的變化

肺組織用膠原酶XI 消化，得到肺單細胞懸液[8-9]。細胞（1×105/管）在4℃條件下用分別用CD3 抗體、CD4 抗體、CD8 抗體單克隆抗體孵育20min[10]。流式細胞術分別檢測染菌后15、30、45 和60d CD3+CD4+、CD3+CD8+T 細胞比例。

1.2.3 Elisa 法檢測血清中IFN-γ、TNF-α、IL-12、IL-10 的表達

收集小鼠血清并在-80℃冷凍，用Elisa 試劑盒檢測IFNγ、TNF-α、IL-12、IL-10 的表達。

1.3 統計學處理

Graphpad Prism 5.0 軟件作圖并分析數據。C6 流式軟件制作流式圖，用T 檢驗比較組間差異。＜0.05 表示有差異，用*表示；＜0.01 表示差異顯著，用**表示，＜0.001 表示差異極顯著，用***表示。

2 結果

2.1 胞內分枝桿菌在小鼠肺內的增殖

感染胞內分枝桿菌和BCG 菌株導致15d 時肺部嚴重感染（見圖1），但細菌數量逐漸減少，到60d 時基本清除（見圖2）。感染胞內分枝桿菌組的細菌數量大于BCG 菌株組（＜0.01）（見圖2）。

圖1 小鼠感染菌體15d 后肺組織抗酸染色切片（×200）

2.2 流式細胞術檢測小鼠肺CD3+CD4+、CD3+CD8+ T細胞的變化

在感染胞內分枝桿菌的小鼠中，CD3+CD4+T 細胞大量涌入，與其他組相比，30d 的數量達到最高水平（＜0.010），然后下降（圖3）。但BCG 感染組CD3+CD4+T 細胞并沒有迅速減少（圖3）。胞內分枝桿菌組在45、60d 時CD3+CD8+T 細胞的數量最多，與其他組相比（＜0.010）（圖4）。這些結果與15d 時組織病理學分析相一致，我們觀察到更多的胞內分枝桿菌感染小鼠的淋巴細胞損傷。

圖3 胞內分枝桿菌感染對小鼠肺CD3+CD4+T 細胞表達的影響

圖4 胞內分枝桿菌感染對小鼠肺CD3+CD8+T 細胞表達的影響

2.3 Elisa 法檢測血清中IFN-γ、TNF-α、IL-12、IL-10 的表達

在感染小鼠的血清中，IFN-γ、TNF-α、IL-12、IL-10 的表達表明從感染第15 天開始，感染胞內分枝桿菌小鼠的血清中含有更多的IFN-γ。30d 胞內分枝桿菌的IFN-γ 水平高于其他組（＜0.001），45、60d 時IFN-γ 表達下降明顯。進一步分析顯示，TNF-α 和IL-12 的表達結果與IFN-γ 相似。此外，感染胞內分枝桿菌的小鼠中IL-10 高于BCG 組和空白對照組，特別是在30d 后IL-10 表達下降不明顯（＜0.001）（如圖5）。

圖5 胞內分枝桿菌感染對小鼠IFN-γ、TNF-α、IL-12、IL-10 表達的影響

3 討論

在過去的幾十年里，研究者已經闡明對NTM 感染所激活的宿主免疫機制，但研究成果有限[11,12]。還需要進一步研究來調查NTM 的流行病學、臨床表現和宿主免疫機制，特別是CD4+T、CD8+T 細胞相關的免疫機制，CD4+T 細胞在感染過程中主要對機體進行免疫保護，并分泌保護細胞因子，而CD8+T 細胞在感染過程中主要起毒性殺傷及抑制作用。

通過菌體增殖實驗證實，胞內分枝桿菌與BCG 相比在肺部生長得更快，特別是15d 時數量較多，抗酸染色也觀察到感染小鼠肺內菌體。但數量不斷減少，在感染60d 時數量已經非常少。這可能與機體免疫機制及菌體毒力相關，有些菌體被排出體外，有些菌體存活下來，對機體造成損傷。

該項研究調查了宿主對胞內分枝桿菌感染的CD4+T、CD8+T 細胞相關的免疫機制。結果表明，在15d 后，肺部感染因胞內分枝桿菌誘導的CD4+T 細胞保護反應而減慢，并有高水平的TNF-α、IL-12 和IFN-γ 產生。但在30d 后，CD4+T反應隨著CD8+T 細胞反應的大量出現而下降。一些免疫抑制性細胞因子，如IL-10，隨著感染時間的延長表達量并沒有下降，IL-10 先前已被證實，在分枝桿菌感染期間對TNF-α 和IFN-γ 的產生有副作用[13]；因此，我們觀察到從第30 天開始，TNF-α 和IFN-γ 的誘導率較低，這可能與高水平的IL-10 產物出現有關。而BCG 組在感染全過程都以CD4+T 細胞反應為主，同時抑制CD8+T 細胞反應，并且相應細胞因子的表達也是這個趨勢。說明在不同菌體感染機體過程中，CD4+T 細胞及CD8+T 細胞相應的免疫作用也不同，這也能與菌體毒力等因素有關。這些研究有助于提高我們對NTM 的深入理解，為治療NTM 感染提供堅實的實驗室基礎。