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结核病(TB)严重威胁全球健康,为探究抗体对结核分枝杆菌(Mtb)的免疫作用,研究人员用改良体外分枝杆菌生长抑制试验(MGIA)研究 TB 患者、感染者及健康人血清。结果发现血清可影响 Mtb 生长,与 Fc 受体(FcR)介导的吞噬作用相关。这为 TB 免疫研究提供新思路。
结核病(Tuberculosis,TB)一直是全球公共卫生领域的重大挑战,它是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)感染引起的传染病,在全球范围内广泛传播,严重威胁着人类的生命健康。传统观念认为,针对 TB 的免疫保护主要由 T 细胞介导,然而近年来,B 细胞和抗体在 TB 感染过程中的作用逐渐受到关注。尽管已有研究表明 B 细胞和抗体可能参与 TB 的免疫反应,但对于它们在控制结核分枝杆菌生长方面的具体机制,以及不同 TB 疾病状态下抗体功能的差异,仍存在许多未知之处。在这样的背景下,来自荷兰莱顿大学医学中心(Leiden University Medical Center)等机构的研究人员开展了一项深入研究,相关成果发表在《iScience》杂志上,为揭示 TB 免疫反应的奥秘提供了新的线索。
为了深入探究抗体在控制结核分枝杆菌生长中的功能及其潜在机制,研究人员从意大利罗马国家传染病研究所招募了 30 名不同状态的个体,包括 8 名活动性 TB 患者、8 名潜伏感染(TBI)者、8 名已接受 TB 治疗者和 6 名健康对照(HC),收集他们的血清样本。研究人员采用了多种关键技术方法:一是改良的分枝杆菌生长抑制试验(MGIA),用该试验评估血清对卡介苗(Bacillus Calmette-Guerin,BCG)生长的抑制能力;二是利用流式细胞术检测 Fc 受体(FcR)在免疫细胞上的表达情况;三是通过抗体耗竭实验和 FcR 阻断实验,研究抗体和 FcR 在调控 BCG 生长中的作用;四是运用 Luminex 多重检测技术分析细胞因子和趋化因子的浓度;五是采用糖基化分析技术研究抗体的糖基化特征。
研究结果如下:
- 抗原特异性抗体反应在不同 TB 疾病状态下无差异:研究人员通过对血清中总抗体和 PPD 特异性抗体浓度进行分析,并结合抗体糖基化谱,发现不同 TB 疾病状态下,抗原特异性抗体的类别或亚类分布以及糖基化谱并无明显差异。这一结果表明,仅通过检测抗原特异性抗体的水平,可能无法准确反映抗体在 TB 免疫中的功能差异。
- 血清可影响分枝杆菌生长控制,且与分泌的分析物浓度相关:在 MGIA 实验中,研究人员发现添加不同个体的血清后,对 BCG 生长的控制程度各不相同。部分血清能显著抑制 BCG 生长,而部分血清则效果不佳。进一步研究发现,多种可溶性分析物(如 CCL2、CCL21 等细胞因子和趋化因子)的浓度与 BCG 生长控制呈正相关,这表明血清可能通过激活免疫细胞来发挥对分枝杆菌生长的调控作用。
- FcR 表达谱具有异质性并影响 BCG 生长控制:研究人员检测了 11 名匿名血库供者外周血单个核细胞(PBMCs)中 FcγRI、II、III 和 FcαRI 在单核细胞、B 细胞和 NK 细胞上的表达情况。结果显示,单核细胞上 FcR 的表达最为复杂,且不同 PBMC 供者之间 FcR 的表达存在差异。这种差异可能与不同供者对 BCG 生长调控能力的不同有关,例如 PBMC E 对血清介导的 BCG 生长调节最不敏感,其总单核细胞中 FcγRI 和 FcγRII 表达水平较低,而非经典单核细胞中 FcγRI 和 FcγRII 表达水平较高的 PBMC A 则表现出更强的调节能力。
- 吞噬作用作为 Fc 介导的效应功能有助于分枝杆菌生长控制:研究人员通过在 MGIA 实验中加入 FcR 阻断试剂和进行抗体耗竭处理,发现阻断 FcR 和耗尽抗体后,BCG 生长抑制能力增强,但同时细胞因子和趋化因子的浓度显著降低,这表明抗体可能通过与 FcR 相互作用,触发免疫细胞的激活,进而促进 BCG 的吞噬和生长控制。在 THP - 1 细胞实验中,研究人员发现具有最佳 BCG 生长控制能力的血清,其促进 BCG 吞噬的能力也最强,且这种吞噬作用可被 FcR 阻断部分抑制,被抗体耗竭后则显著降低。此外,研究人员还发现 MGIA 结果与某些 IgG 糖基化结构存在显著相关性,吞噬评分与总 IgG - Fc 的糖基化结构也存在相关性。
研究结论和讨论部分指出,该研究表明血清在体外可调控 BCG 生长,这种调控作用与抗体和 FcR 介导的吞噬作用密切相关。血清中细胞因子和趋化因子水平的变化,反映了免疫细胞在血清作用下的激活状态,而 FcR 表达的异质性则进一步影响了血清对 BCG 生长的调控效果。这一研究成果为深入理解 TB 免疫反应机制提供了重要依据,有助于开发更有效的 TB 诊断方法和治疗策略。然而,该研究也存在一些局限性,如血清样本量有限、部分血清缺乏 PPD 特异性糖基化谱数据、实验使用 BCG 而非毒力更强的 Mtb 等。未来的研究需要进一步克服这些局限性,以更全面地揭示抗体在 TB 免疫中的作用机制。