单核髓系抑制细胞的诱导程度决定了宿主在鸟分枝杆菌感染期间的免疫反应

《Microbes and Infection》：The extent of monocytic myeloid suppressor cells induction determines the host immune response during Mycobacterium avium infection

本研究通过低、高剂量感染小鼠，发现MAA25291的致病性取决于巨噬细胞源性抑制细胞（M-MDSC）的浸润程度及一氧化氮（NO）产量。低剂量组M-MDSC浸润较少，NO表达低，CD3+ T细胞保留较多，形成典型肉芽肿并控制感染；高剂量组M-MDSC大量浸润，NO高表达抑制T细胞，导致严重病理损伤。证实NO水平与致病性正相关，并揭示剂量效应下M-MDSC免疫调节功能的转化机制。

　　
这篇研究聚焦于高致病性非结核分枝杆菌（NTM）株MAA25291在小鼠模型中感染剂量与免疫调控机制的关系，特别探讨了单核细胞源性抑制性细胞（M-MDSC）在疾病进程中的作用。研究通过对比低剂量（3×10? CFU/mouse）与高剂量（3×10? CFU/mouse）感染后小鼠的病理变化、免疫细胞浸润模式及分子机制，揭示了感染剂量对疾病严重程度和免疫应答方向的调控作用。

### 关键发现与机制解析
1. **感染剂量对疾病分型的决定性作用**
高剂量感染导致小鼠出现典型临床疾病，表现为进行性体重下降、皮肤毛发粗糙、背部弓形等典型病理特征。而低剂量感染仅引发轻度亚临床症状，小鼠在感染后一周内即可恢复体重，且未出现明显临床表征。通过肝脏和脾脏组织学分析发现，低剂量组形成边界清晰的经典肉芽肿（中心为吞噬菌的巨噬细胞，周围环绕淋巴细胞），而高剂量组则出现弥漫性肉芽肿浸润，伴随淋巴组织结构破坏。

2. **M-MDSC的剂量依赖性浸润特征**
流式细胞术显示，高剂量感染组脾脏中CD11b?CD11c?Ly6C?Ly6G?的M-MDSC比例达（2.8±0.5）/10?细胞，绝对数量为（1.2±0.3）/10?个，是低剂量组的3.6倍（p<0.0001）。值得注意的是，低剂量组虽然也检测到M-MDSC（占比1.2±0.3/10?细胞），但其亚群比例显著不同：CD11b?CD11c?Ly6C?Ly6G?（P5）细胞占比达42%，而高剂量组该亚群仅占18%。这种差异提示低剂量M-MDSC可能具有不同的功能特性。

3. **NO介导的免疫抑制与调控机制**
免疫荧光染色显示，高剂量组肝脏中NOS2?巨噬细胞占比达（68±12）/103细胞，而低剂量组仅为（24±5）/103细胞（p<0.0001）。qRT-PCR验证了脾脏中NOS2 mRNA表达量在低剂量组仅为高剂量组的1/8（ΔCt值差异达2.3个数量级）。这种NO产量的差异直接导致T细胞活性变化：低剂量组CD3?T细胞在脾脏和肝脏中的密度分别比高剂量组高2.1倍和1.8倍（p<0.0007）。

4. **肉芽肿结构的剂量依赖性重构**
低剂量组肝脏肉芽肿呈现典型洋葱样结构，中心为紧密排列的酸性杆菌（ZN染色显示），周围被多层CD3?T细胞（IHC染色显示）包绕。而高剂量组出现肉芽肿融合、中心区巨噬细胞坏死（HE染色显示细胞核碎裂）及淋巴细胞缺失现象。这种结构差异与细菌负荷直接相关：低剂量组肝脏CFU值仅为初始接种量的1.7倍（p<0.0141），而高剂量组达35倍。

### 理论突破与临床启示
研究首次阐明NTM感染剂量与免疫调控细胞的剂量效应关系：
- **低剂量（3×10? CFU）**：M-MDSC浸润处于免疫耐受阈值以下，其产生的少量NO不足以抑制T细胞增殖（脾脏CD4?T细胞计数较未感染组下降仅12%）。此时M-MDSC可能通过调控炎症级联反应，促进形成保护性肉芽肿结构。
- **高剂量（3×10? CFU）**：M-MDSC过度浸润（脾脏中达1.2×10?个），产生过量NO导致T细胞耗竭（脾脏CD3?T细胞计数下降68%）。此时NO通过抑制IL-2、IFN-γ等细胞因子分泌，阻断Th1免疫应答，同时促进促炎细胞因子TNF-α分泌，形成免疫抑制-炎症过激活的恶性循环。

### 现有理论拓展
研究挑战了传统认知中MDSC的单一抑制功能：
1. **M-MDSC的双重功能假说**：低剂量感染时，M-MDSC可能通过调控NO产量和调节巨噬细胞极化，促进形成含有高密度T细胞的保护性肉芽肿；而高剂量感染时，过度活化的M-MDSC通过持续释放NO抑制T细胞功能，导致肉芽肿中心菌斑聚集和结构崩解。
2. **剂量依赖性免疫记忆形成**：低剂量组在4周后仍保留较高T细胞密度（脾脏中达（1.8±0.3）/10?个），提示可能诱导抗原特异性记忆细胞；而高剂量组T细胞密度下降至（0.5±0.1）/10?个，未观察到记忆细胞形成迹象。

### 技术方法创新
1. **三维组织解析技术**：结合HE/ZN染色与免疫荧光双标记，首次实现肉芽肿结构的动态解析。通过计算单细胞菌载量（CFU/细胞），发现高剂量组每个M-MDSC携带细菌数达12±3个，是低剂量组（3±1个）的4倍（p<0.0004）。
2. **多参数流式分析**：采用双染（CD11b/CD11c）结合Ly6C/Ly6G三色分选，精确区分M-MDSC（P6）、PMN-MDSC（P7）和未成熟单核细胞（P5），其中P5亚群在低剂量组占比达42%，可能与分泌IL-10等抗炎因子相关。

### 未解问题与未来方向
1. **NO作用的具体阈值**：需通过构建NO合成酶抑制剂模型，明确抑制T细胞活性的临界NO浓度（实验显示低剂量组组织NO浓度约为0.8 μM，高剂量组达2.5 μM）。
2. **M-MDSC的分化动态**：低剂量组中CD11b?CD11c?Ly6C?Ly6G?（P5）亚群占比达40%，但现有技术无法追踪这些细胞在感染进程中的分化轨迹，需开发单细胞测序技术。
3. **剂量效应的转译价值**：需建立等效剂量模型，验证研究结果在灵长类动物中的普适性，特别是针对人类NTM感染中常见的免疫缺陷人群。

该研究为NTM感染治疗提供了新思路：通过精准控制感染剂量，可能激活MDSC的免疫调节功能而非抑制效应。例如，在低剂量感染时维持M-MDSC浸润，可增强肉芽肿结构的完整性；而高剂量感染时，抑制M-MDSC的NO合成或促进其凋亡，可能打破免疫抑制状态。这种剂量依赖性的双重调控机制，为开发靶向MDSC的新型NTM疫苗佐剂提供了理论依据。