浆细胞样树突状细胞在系统性及呼吸道病毒感染中的非必需性与有害性作用——基于新型pDC缺失小鼠模型的机制研究

本期推荐：为解决浆细胞样树突状细胞(pDCs)在抗病毒免疫中作用机制的长期争议，研究人员通过构建新型pDC特异性缺失小鼠模型（SiglechiCre×Pacsin1LSL-DTA），发现pDCs在MCMV系统性感染中虽为主要I型干扰素(IFN-I)来源却非必需，而在流感病毒(IAV)和SARS-CoV-2呼吸道感染中反而加剧免疫病理损伤。该研究颠覆了pDCs始终发挥保护作用的传统认知，为靶向干预病毒性肺炎提供了新视角。

　　

在抗病毒免疫研究领域，浆细胞样树突状细胞(plasmacytoid dendritic cells, pDCs)长期以来被视为抗病毒防御的关键卫士。这类细胞具有独特的分子表达特征和专业化的功能特性，能够通过TLR7/TLR9-MyD88-IRF7信号通路快速产生大量I型和III型干扰素(IFN-I/III)，被认为是机体抵抗病毒感染的第一道防线。然而，这一传统认知背后存在着显著的科学争议：虽然pDCs在体外表现出强大的抗病毒潜力，但在体内病毒感染模型中的作用却缺乏确凿证据。许多遗传学操作或药理学干预手段在靶向pDCs的同时，也会影响其他免疫细胞的功能，导致研究结果解释上的困难。特别是在人类研究中发现，携带TLR7、MYD88、IRAK4或IRF7功能缺失突变的患者，虽然pDCs产生IFN-I的能力受损，但对大多数病毒感染的易感性并未增加，仅对流感病毒(IAV)和SARS-CoV-2例外。这种矛盾现象提示我们需要重新审视pDCs在抗病毒免疫中的实际作用。

为了突破这一研究瓶颈，法国马赛大学免疫学研究中心的科研团队在《Nature Immunology》上发表了一项开创性研究。他们通过交叉遗传学策略，构建了世界上首例能够特异性、持续性缺失pDCs的小鼠模型——pDC-less小鼠。这种新型模型为解决pDCs在病毒感染中的功能争议提供了理想工具，使研究人员能够首次在不受其他细胞类型干扰的情况下，精确评估pDCs在多种病毒感染模型中的作用。

研究团队采用的关键技术方法主要包括：基因工程小鼠模型构建（利用pDCs特异性共表达的Siglech和Pacsin1基因调控白喉毒素A亚基表达）、 Shield Bone Marrow Chimera (SBMC) 局部骨髓重建技术、多参数流式细胞术、体内病毒感染模型（包括MCMV系统性感染和IAV/SARS-CoV-2呼吸道感染）、高通量细胞因子检测、激光共聚焦显微成像以及转录组测序分析。

pDC-less小鼠的构建与表征

研究人员利用pDCs特异性共表达Siglech和Pacsin1基因的特性，将Cre-loxP系统与白喉毒素A亚基(DTA)表达策略相结合，成功构建了pDC-less小鼠（Siglech^iCre×Pacsin1^LSL-DTA）。这种新型模型小鼠在淋巴和非淋巴器官中均完全缺失pDCs，而其他免疫细胞群体（包括常规树突状细胞cDC1s和cDC2s、单核细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等）的发育和功能未受影响。仅过渡型树突状细胞(tDCs)数量略有减少，这与pDCs和tDCs共享前体细胞的生物学特性一致。pDC-less小鼠生长发育正常，在无特定病原体环境中保持健康状态，表明pDCs在稳态条件下对宿主健康并非必需。

pDCs在MCMV系统性感染中非必需

在鼠巨细胞病毒(MCMV)系统性感染模型中，pDCs被认为是IFN-I的主要细胞来源。研究证实，感染后1.5天，pDC-less小鼠血清中IFNα和IFNβ水平确实降至检测不到的水平，而其他促炎细胞因子产生不受影响。令人惊讶的是，尽管缺乏pDCs来源的IFN-I，pDC-less小鼠仍能有效控制病毒复制和传播，存活率与对照组相当。进一步机制研究表明，pDC缺失不影响干扰素刺激基因(ISGs)在脾脏、肝脏和肺脏中的诱导表达，也不影响自然杀伤(NK)细胞和常规树突状细胞(cDCs)的活化状态。这些结果明确表明，在MCMV系统性感染中，尽管pDCs是IFN-I的主要来源，但它们对建立保护性固有和适应性抗病毒免疫并非必需。

pDCs在呼吸道IAV感染中的有害作用

与MCMV感染模型中的非必需角色相反，pDCs在呼吸道IAV感染中表现出明显的有害作用。当感染致病性H3N2 A/Scotland/20/74流感病毒株时，pDC-less小鼠的存活率显著高于对照组。使用hBDCA2-DTR小鼠模型进行pDCs特异性耗竭实验也验证了这一发现。值得注意的是，pDCs缺失并不影响病毒复制控制或ISGs诱导，表明其有害作用并非通过影响固有抗病毒免疫实现。研究人员还发现在表达功能性Mx1抗病毒限制因子的小鼠中，pDCs缺失同样不影响宿主对IAV的抵抗力，这与先前研究认为pDCs通过诱导Mx1表达发挥保护作用的观点相悖。

机制深入研究表明，IAV感染引起的威胁生命的肺炎是由pDCs、TLR7、IFN-I和IFNγ应答共同促进的，而宿主抵抗力的维持依赖于Stat1和IFN-III应答。利用IFNβ^EYFP报告基因小鼠和SCRIPT小鼠（Siglech^iCre;Pacsin1^LSL-tdT;Ifnb^EYFP）进行的时空动态分析发现，肺脏pDCs在感染后期（第4天）在高度炎症区域大量聚集并产生IFNα，而IFNβ和IFN-III主要由其他细胞类型产生。

pDCs来源的IFN-I是IAV感染中有害作用的关键介质

为明确pDCs来源的IFN-I在IAV感染中的具体作用，研究人员开发了pDC-Shield Bone Marrow Chimera (SBMC)技术。该技术通过局部照射pDC-less小鼠的后腿并移植供体骨髓细胞，实现了pDCs的特异性重建。利用这一技术，他们发现选择性缺失pDCs中的Tlr7、Myd88或Irf7信号显著提高小鼠对呼吸道IAV感染的耐受性。具体而言，移植Irf7^KO骨髓细胞的SBMC小鼠肺中Ifna1、Ifna2和Ifna5表达完全缺失，IFNα蛋白水平显著降低，而Ifna4和Ifnb1诱导不受影响。这些结果明确证明，pDCs通过TLR7-MyD88-IRF7信号通路产生特定IFNα亚型是IAV诱导肺免疫病理损伤的关键介质。

pDCs缺失减轻IAV感染引起的肺免疫病理损伤

组织病理学分析显示，IAV感染后第8天，对照组小鼠肺部出现明显的支气管间质性肺炎，伴有支气管上皮细胞变性和肺泡炎症，而pDC-less小鼠肺部病理改变显著减轻。肺组织完整性分析表明，pDC-less小鼠支气管上皮细胞连续性更好，肺通透性降低。细胞因子分析发现，尽管感染早期（第3天）细胞因子产生无显著差异，但在感染后期（第8天），pDC-less小鼠支气管肺泡灌洗液(BAL)中CXCL10、CCL2、IFNγ和IL-10水平显著降低，而TNF、IL-6和CCL5水平不变。这表明pDCs缺失主要通过减少促进急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的细胞因子产生，提高宿主对感染后期阶段的耐受性。

pDCs在SARS-CoV-2感染中的作用具有性别差异性

在SARS-CoV-2感染模型中，研究结果呈现出更为复杂的局面。表达人ACE2受体的K18:hACE转基因小鼠感染SARS-CoV-2后，pDCs缺失在雄性小鼠中提高存活率，而在雌性小鼠中不影响存活率，表明pDCs的有害作用存在性别差异。值得注意的是，IFN-I应答和TLR7信号在雌雄小鼠中均发挥保护作用，提示TLR7的保护作用可能通过pDCs以外的其他细胞类型（如单核细胞/巨噬细胞）实现。病毒载量分析表明，不同基因型小鼠的病毒控制能力无显著差异，存活率差异主要源于免疫病理损伤程度的不同。

讨论与意义

这项研究通过创新性的遗传学模型和多种技术手段，彻底改变了我们对pDCs在抗病毒免疫中作用的传统认知。研究表明，pDCs在系统性MCMV感染中虽然是IFN-I的主要来源，但对宿主抵抗力和病毒控制并非必需；而在呼吸道IAV和SARS-CoV-2感染中，pDCs反而通过产生特定IFNα亚型加剧免疫病理损伤。这些发现解释了为什么针对TLR7-MyD88-IRF7信号通路的人类遗传缺陷主要增加对细菌而非病毒的易感性，以及为什么严重COVID-19患者常出现循环pDCs减少和功能耗竭——这可能反映了pDCs向感染组织的募集和活化，在那里加剧有害炎症反应。

研究的临床意义在于为靶向干预病毒性肺炎提供了新策略。传统上，增强pDCs的IFN产生能力曾被提议作为治疗严重呼吸道感染的方法，但本研究结果警示这种策略可能产生有害后果。相反，选择性抑制pDCs等有害细胞来源的IFN-I/III产生，同时保留保护性细胞来源的功能，可能成为更安全有效的治疗策略，避免使用糖皮质激素或JAK-STAT抑制剂等广谱免疫抑制药物带来的副作用。

这项研究还提出了许多值得进一步探索的科学问题：pDCs在进化上保守的专业化IFN产生功能究竟在什么情况下对宿主有利？pDCs是否在保护免疫特权器官（如眼部HSV-1感染中的角膜）中发挥不可替代的作用？是否通过诱导全身性抗病毒状态预防致命性重叠感染？是否通过优化适应性免疫记忆形成增强对二次感染的抵抗力？这些问题的解答将深化我们对pDCs生物学功能的理解，为未来抗病毒免疫治疗策略的开发提供重要理论基础。

总之，这项研究不仅提供了 rigorously评估pDCs功能的新工具——pDC-less小鼠和SBMC技术，更重要的是挑战了免疫学领域长期存在的教条，揭示了病毒感染的免疫应答中存在更为复杂的细胞类型特异性分工和时空动态调控机制。这些发现促使我们重新审视靶向干扰素通路治疗病毒性疾病的策略，推动领域向更加精确、细胞类型特异性的免疫干预方向发展。