多因子检测:呼吸免疫
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肺是人体重要的呼吸器官,每一次的呼吸都有肺的参与。气流经过呼吸道进入肺,而上呼吸道长期暴露于病毒、细菌、粉尘等有害环境中。为了抵抗这些有害物质肺也有自己的免疫机制。

 

肺的先天防御机制包括结构成分、咳嗽反射、粘膜纤毛清除、上皮屏障、体液因子(表面活性蛋白,补体蛋白,抗菌肽)和固有免疫细胞包括:上皮细胞、巨噬细胞、单核细胞、树突状细胞、嗜中性粒细胞、自然杀伤细胞和肥大细胞。
肺的适应性免疫细胞包括:T淋巴细胞,B淋巴细胞。

 

固有免疫


上皮细胞 ·

呼吸道上皮是抵御环境伤害的第一道防线,特别是病原体、受刺激的有毒颗粒和过敏原。气道上皮由多种特殊的上皮细胞类型组成,例如支气管上皮中的纤毛,粘液,杯状细胞和基底细胞,以及肺泡上皮中的I型和II型细胞。气道上皮细胞并不仅仅是作为物理屏障阻碍潜在的有害物质的进入,而且在液体平衡方面、代谢、清除吸入抗原、调节免疫和炎症反应的免疫细胞分泌炎症介质和招募等方面均发挥重要作用。
病毒感染上皮细胞可以产生与过敏性炎症相互作用的细胞因子,例如IL-25和IL-33,诱导Th2途径(包括先天性以及与抗原特异性Th2细胞相关的途径),并导致与Th2相关的炎症,嗜酸性粒细胞增多以及IL-4,IL-5,IL-13和粘蛋白产生增加。

呼吸道上皮的功能是对吸入性刺激产生反应,并进行协调。1. 呼吸上皮细胞形成物理和机械屏障,保护呼吸刺激。2. 呼吸上皮细胞表达受体和配体,与邻近的上皮细胞、呼吸免疫细胞和吸入刺激物如呼吸病原体相互作用。3. 呼吸道上皮细胞分泌细胞因子、趋化因子和抗菌肽等可溶性因子,促进呼吸道宿主防御。


巨噬细胞 ·

肺泡巨噬细胞(AMs)是最丰富的免疫细胞类型。它们是肺中最突出的吞噬细胞和抗原呈递细胞,与上皮细胞一起构成抵抗感染和有害物质的一线防御。除了免疫监视,对感染的反应和微生物清除外,它们的功能还包括清除细胞碎片,维持肺组织稳态和协调炎症消退。

烟雾暴露小鼠肺泡巨噬细胞受到不可分型流感嗜血杆菌的刺激后,炎症介质如MCP-1、MCP-3、MCP-5、IP-10和MIP-1γ的水平升高,而促炎细胞因子,即TNF-α、IL-1β、IL-6的表达较细菌刺激的对照组小鼠降低。


树突细胞 ·

树突状细胞是最重要的抗原呈递细胞,它位于免疫系统固有部分和适应性部分。人的DCs可分为传统DCs或髓系DCs (mDCs)和浆细胞样DCs (pDCs)。树突状细胞控制抗原特异性t细胞的分化和活化,以应对病原体。这是由抗原提呈、共刺激分子表达和免疫刺激细胞因子释放介导的。根据这些信号的特征,DCs可能决定T细胞的免疫分化。

在呼吸道病毒感染中,如流感病毒感染,DCs向肺引流淋巴结的迁移负责诱导CD8+ T细胞的抗病毒应答,并依赖于趋化因子受体CCR7和补体的的激活。CD103+DC对CD8+ T细胞的抗病毒反应特别重要,因为它们具有交叉表达抗原的能力。它们被流感病毒感染,这使得病毒抗原在向肺淋巴转移时能够有效地交叉呈递到幼稚T细胞。

适应性免疫

T Cells·

T细胞在细胞介导的适应性免疫中起着核心作用。Th1细胞产生干扰素-γ,IL-2和TNF-β,它们激活巨噬细胞并负责细胞介导的免疫和吞噬细胞依赖性保护反应。Th2细胞的特征在于IL-4,IL-5,IL-10和IL-13的产生,它们负责增强抗体的合成,嗜酸性粒细胞的活化以及对几种巨噬细胞功能的抑制,从而提供不依赖吞噬细胞的保护性反应。

调节性T细胞是调节免疫系统,维持自身抗原耐受性和预防自身免疫性疾病的T细胞亚群。Treg具有免疫抑制作用,通常抑制或下调效应T细胞的诱导和增殖。许多研究表明,吸烟会导致Treg失衡。一项关于COPD中T淋巴细胞表型的研究表明,与健康吸烟者相比,COPD患者CD4+ CD25+ Treg细胞显着下调。

辅助性T细胞,由于产生IL-17而被命名。IL-17A是一种主要由Th17细胞释放的促炎细胞因子。它是公认的细胞免疫调节剂,因为它具有刺激上皮和间充质细胞中继发性促炎性趋化因子和生长因子表达的能力,从而介导嗜中性粒细胞的募集和活化以及嗜中性粒细胞和巨噬细胞的积累。IL-17A参与了哮喘的发病机制。与对照组相比,哮喘患者的血嗜酸性粒细胞、痰液和支气管肺泡灌洗标本中IL-17A表达升高。在变应原诱导的气道炎症过程中,IL-17A启动肺泡巨噬细胞和中性粒细胞的招募,并调节气道对甲基胆碱的高反应性。此外,IL-17似乎在激活过敏原特异性免疫反应中的t细胞方面发挥了关键作用,因为IL-17缺陷小鼠表现出t依赖性抗体生产减弱,以及接触、延迟型和气道超敏反应。

肺宿主防御中的主要CD4+ T细胞亚群。DC呈递抗原后,Naive CD4+ T细胞由细胞因子IL-12,IL-4,TGF-β/ IL-6,及TGF-β可分化为Th1,Th2,Th17和Treg细胞。如图所示,这些效应T细胞在介导肺部宿主防御中起关键作用。


B Cells ·

B细胞作为适应性免疫系统的重要组成部分。它们负责分泌抗体和细胞因子,并参与抗原呈递过程。最近的一项研究表明,与健康对照相比,COPD患者外周血中的(记忆)B细胞计数降低,同时Treg数量同时增加。吸烟增加了气道B细胞的沉积,降低了外周血中记忆B细胞的频率,下调了IgA,IgG和IgM的分泌,但增加了IgE的产生,可能导致了过敏性疾病。


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多因子检测

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Human Luminex Chemokine LX-171AK99MR2 6Ckine/CCL21,BCA-1/CXCL13,CTACK/CCL27,ENA-78/CXCL5,Eotaxin/CCL11,Eotaxin-2/CCL24,Eotaxin-3/CCL26,Fractalkine/CX3CL1,GCP-2/CXCL6,GM-CSF,Gro-α /CXCL1,Gro-β/CXCL2,I-309/CCL1,IFN-I,IL-18,IL-2,IL-4,IL-6,IL-8/CXCL 8,IL-10,IL-16,IP-10/CXCL 10,I-TAC /CXCL11,MCP-1 /CCL2,MCP-2 /CCL8,MCP-3 /CCL7,MCP-4 /CCL13,MDC/CCL 22,MIF,MIG/CXCL19,MIP-1α/CCL3,MIP-1δ/CCL15,MIP-3a/CCL20,MIP-3β/CCL19,MPIF-1/CCL23,SCYB16/CXCL 16,SDF-1α+β/CXCL12,TARC/CCL17,TECK/CCL25,TNF-α
Human Luminex Cytokine LX-M500KCAF0Y FGF basic, Eotaxin, G-CSF, GM-CSF, IFN-γ, IL-1β, IL-1rα, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-9, IL-10, IL-12(p70), IL-13, IL-15, IL-17, IP-10, MCP-1(MCAF), MIP-1α, MIP-1β, PDGF-BB, RANTES, TNF-α, VEGF
Human MSD Proinflammatory LX-K15049D-1  IFN-γ, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12p70, IL-13, TNF-α
Mouse Luminex Chemokine LX-12009159 BCA-1/CXCL13, CTACK/CCL27, ENA-78/CXCL5, Eotaxin/CCL11, Eotaxin-2/CCL24, Fractalkine/CX3CL1, GM-CSF, I-309/CCL1, IFN-γ, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IL-16, IP-10/CXCL10, I-TAC/CXCL11, KC/CXCL1, MCP-1/CCL2, MCP-3/CCL7, MCP-5/CCL12, MDC/CCL22, MIP-1α/CCL3, MIP-1β/CCL4, MIP-3α/CCL20, MIP-3β/CCL19, RANTES/CCL5, SCYB16/CXCL16, SDF-1α/CXCL12, TARC/CCL17, TNF-α
Mouse Luminex Cytokine LX-M60009RDPD IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-9, IL-10, IL-12 (p40), IL-12 (p70), IL-13, IL-17A, Eotaxin, G-CSF, GM-CSF, IFN-γ, KC, MCP-1 (MCAF), MIP-1α, MIP-1β, RANTES, TNF-α
Mouse MSD Proinflammatory LX-K15048D-1 IFN-γ, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IL-12p70, KC/GRO, TNF-α
Rat Luminex Cytokine LX-12005641 G-CSF, GM-CSF, GRO/KC, IFN-γ, IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-10, IL-12(p70), IL-13, IL-17A, IL-18, M-CSF, MCP-1, MIP-1α, MIP-3α, RANTES, TNF-α, VEGF
Rat MSD Proinflammatory LX-K15059D-1  IFN-γ, IL-1β, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IL-13, KC/GRO, TNF-α
Human Luminex Cytokine Th1/Th2  LX-M5000005L3 GM-CSF, IFN-γ, IL-2, IL-4, IL-5, IL-10, IL-12 (p70), IL-13, TNF-α
Human Luminex Treg cytokines LX-171AL003M IL-2,IL-10,IL-12 (p40),IL-12 (p70),IL-19,IL-20,IL-22,IL-26,IL-27 (p28),IL-28A / IFN-λ2,IL-29 / IFN-λ1,IL-35
Human Luminex Th1/Th2 LX-LKTM008 GM-CSF,IFN-gamma,IL-1 beta/IL-1F2,IL-2,IL-4,IL-5,IL-6,IL-10,IL-12 p70,IL-13,TNF-alpha
Human Luminex Th9/Th17/Th22 LX-LKTM009 CCL20/MIP-3 alpha,CD40 Ligand/TNFSF5,GM-CSF,IFN-gamma,IL-1 beta/IL-1F2,IL-2,IL-4,IL-5,IL-6,IL-10,IL-12 p70,IL-13,IL-15,IL-17/IL-17A,IL-17E/IL-25,IL-33,TNF-alpha
Human MSD Th17 LX-K15085D-1 IL-17A, IL-21, IL-22, IL-23, IL-27, IL-31, MIP-3α
Human Luminex T Cell LX-HSTCMAG-28SK-21 Fractalkine/CX3CL1,GM-CSF,IFNγ,IL-1β,IL-2,IL-4,IL-5,IL-6,IL-7,IL-8/CXCL8,IL-10,IL-12(p70),IL-13,IL-17A/CTLA8,IL-21,IL-23,I-TAC/CXCL11,MIP-1α/CCL3,MIP-1β/CCL4,MIP-3α/CCL20,TNFα
Human Luminex Th17 LX-HTH17MAG-14K-25 GM-CSF,IFNγ,IL-1β,IL-2,IL-4,IL-5,IL-6,IL-9,IL-10,IL-12(p70),IL-13,IL-15,IL-17A/CTLA8,IL-17E/IL-25,IL-17F,IL-21,IL-22,IL-23,IL-27,IL-28A/IFNλ2,IL-31,IL-33/NF-HEV(mature),MIP-3α/CCL20,TNFα,TNFβ/Lymphotoxin-α(LTA)
Human Luminex CD8+ T Cell LX-HCD8MAG-15K-17 sCD137/4-1BB/TNFRSF9,IL-4,IL-5,sFAS/TNFRSF6,sFasL,GM-CSF,Granzyme A ,GranzymeB,IFNγ,IL-2,IL-6,IL-10,IL-13,MIP-1α/CCL3, MIP-1β/CCL4,Perforin TNFα 
Mouse Luminex Cytokine Th1/Th2  LX-M6000003J7 IL-2, IL-4, IL-5, IL-10, IL-12 (p70), GM-CSF, IFN-γ, TNF-α
Mouse Luminex Cytokine Th17 LX-M6000007NY IL-1β, IL-6, IL-10, IL-17A, IFN-γ, TNF-α
Mouse Luminex High Sensitivity T Cell LX-MHSTCMAG-70K GM-CSF, IFNγ, IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-10, IL-12 (p70), IL-13, IL-17A, KC/CXCL1, LIX, MCP-1, MIP-2, TNF-α
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流 / 式 / 细 / 胞 / 术

参考文献
[1]Yvonne J. Huang. The respiratory microbiome and innate immunity in asthma. Curr Opin Pulm Med. 2015 Jan; 21(1): 27–32.
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[3]Kong Chen, Jay K. Kolls. T Cell–Mediated Host Immune Defenses in the Lung. Annu Rev Immunol. 2013; 31: 605–633.

 

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基因水平:PCR Array、RT-PCR、PCR、单细胞测序
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细胞水平:细胞染色、细胞分选、细胞培养、细胞功能
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数据分析:流式数据分析、组化数据分析、多因子数据分析

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