综述:长寿命浆细胞的发育轨迹

【字体: 时间:2025年09月30日 来源:Frontiers in Immunology 5.9

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  本综述系统探讨了长寿命浆细胞(LLPCs)的发育路径与维持机制,重点揭示了其从诱导部位(如脾脏和淋巴结)到效应部位(如骨髓)的迁移与成熟过程,强调了转录因子KLF2、表面标记TIGIT+和整合素β7hi在LLPC前体筛选中的关键作用,并讨论了骨髓微环境(如APRIL/BAFF信号)对浆细胞长期存活的调控,为疫苗设计和自身免疫病治疗提供新视角。

  

2 诱导部位的浆细胞命运决定

传统观点认为长寿命浆细胞(LLPCs)主要来源于T细胞依赖性抗原应答中的生发中心(GCs),但近年研究挑战了这一认知。研究发现,即便在T独立免疫应答中,骨髓中仍可检测到LLPCs的存在。例如,IgM型LLPCs富集于公共克隆,这些克隆通过T细胞非依赖途径分化,并对自身抗原或微生物抗原具有亲和力。直接证据来自Koike等人的研究,他们证明不经过生发中心的浆细胞也能在骨髓中持久存在,其衰减动力学与GC来源的浆细胞相似。
近期研究进一步在次级淋巴器官(SLOs)中识别出具有骨髓向性的浆细胞亚群,这些细胞可能是LLPCs的前体。Manakkat Vijay团队通过NP-KLH免疫模型发现,脾脏中TIGIT+浆细胞能够产生骨髓浆细胞。过继转移实验显示,免疫后期(第35天)生成的浆细胞比早期(第21或28天)生成的细胞更能维持血清抗体反应并定植于骨髓。单细胞RNA测序和BCR测序分析确认TIGIT+脾脏浆细胞是骨髓浆细胞的前体。TIGIT缺失会损害浆细胞的生成,其机制与TIGIT调控浆细胞增殖能力相关:TIGIT+浆细胞表现出更强的增殖活性,而TIGIT缺陷型浆细胞周期进展受阻。
另一项研究则聚焦于整合素β7hi浆细胞亚群。新生成的抗原特异性IgG+浆细胞中,整合素β7hi群体更倾向于从SLOs迁移至骨髓。转录组分析和克隆追踪表明,这一亚群高表达转录因子KLF2——一个调控免疫细胞分化和迁移的关键因子。条件性敲除Klf2会损害浆细胞从SLOs的迁出和后续的骨髓归巢。尽管整合素β7本身并非必需,但其下游效应分子S1PR1被确定为调控浆细胞迁出的核心因子。此外,整合素β7hi浆细胞还高表达CD11b,共同促进其迁出。
TIGIT+与整合素β7hi群体很可能存在重叠:整合素β7hi细胞同样处于活跃增殖状态(Ki67hi),且TIGIT在整合素β7hi细胞中高表达,并在KLF2缺陷型浆细胞中下调。功能上,Klf2缺失会削弱流感疫苗接种后浆细胞向骨髓的迁移,导致抗HA IgG抗体反应持久性下降和对流感病毒的保护性减弱。在上游调控方面,Foxo1可能通过结合Klf2启动子区域调节其表达,但具体信号通路仍需进一步解析。
基于上述发现,我们提出一个工作模型:浆细胞命运早期由KLF2表达决定。疫苗接种或感染后,SLOs中诱导出一群依赖KLF2、具有迁出倾向的浆细胞亚群,其特征为高表达整合素β7、CD11b、S1PR1和TIGIT。缺乏足够KLF2的细胞无法迁出并发生原位凋亡。S1PR1通过感知S1P梯度驱动浆细胞进入血液,但其内化是进入骨髓的前提。进入循环后,浆细胞响应骨髓产生的趋化因子CXCL12归巢至骨髓。在生存龛位中,它们通过接收微环境提供的APRIL、BAFF等关键生存信号,逐步成熟为LLPCs。

3 浆细胞的时间戳记分析

研究LLPCs的长期存活机制一直面临挑战,主要因其罕见且缺乏区别于短寿命浆细胞(SLPCs)的特异性表面标记。以往研究多依赖抗原特异性浆细胞检测或血清抗体水平测量,但这些方法无法区分新生成与已存在的细胞。另一策略是使用BrdU等胸腺嘧啶类似物标记新生成浆细胞并进行追踪,但该方法无法与转录组分析等分子技术兼容。
突破性进展来自遗传学浆细胞命运图谱技术——即浆细胞“时间戳记”(timestamping)。多个研究团队独立开发了他莫昔芬诱导型Cre重组酶(CreERT2)转基因小鼠系,该酶由浆细胞特异性基因(如Ighj或Prdm1)驱动。当与Cre依赖的报告基因 allele(如Rosa26-LSL-tdTomato)联用时,他莫昔芬处理可永久标记当时存在的浆细胞。通过追踪报告基因阳性细胞,能够鉴定在数月后仍存的LLPCs,而报告阴性群体则包含不同年龄的新生浆细胞。
时间戳记研究揭示了多个新发现:第一,稳态浆细胞持续由新生群体补充,其中部分逐渐分化为LLPCs;第二,模型抗原免疫后,LLPCs从免疫早期即以恒定速率在骨髓中累积,无明显时间偏好性;第三,骨髓浆细胞在成熟状态和免疫球蛋白亚型上高度异质,LLPCs包含转录特征独特的IgA、IgM和IgG亚群;第四,LLPCs具有独特的基因表达特征和表面标记,可与普通浆细胞或SLPCs区分;第五,浆细胞在骨髓微环境中逐渐丧失运动性,LLPCs呈现固着于生存龛位的静止状态。

4 骨髓中浆细胞存活的调控

时间戳记技术为解答另一个长期存在的问题提供了新视角:新生成浆细胞如何在与已存在细胞共存的情况下于骨髓中持续存活?以往有两种互斥模型:一是可饱和龛位模型,认为骨髓中存在有限数量的生存位点,新来细胞必须竞争并取代原有细胞才能存活;二是无限龛位模型,主张新细胞可占据未填充或新生成的龛位,无需直接竞争。
近期研究支持后者。Koike等人发现早期(前GC)和晚期(后GC)浆细胞在骨髓中的持久性无显著差异,表明到达时间并不决定生存。此外,稳态浆细胞的绝对数量随年龄逐渐增加,说明龛位容量并未随时间饱和。Robinson团队也发现,改变新生成浆细胞的输入量(增多或减少)并不影响已标记细胞的更替速率。这些结果表明,至少在家稳态条件下或模型抗原免疫后,骨髓浆细胞的更替主要受细胞内在因素调控,而非直接竞争有限资源。但不同抗原类型或佐剂是否会改变这一动态仍属未解问题。
骨髓生存龛位在支持浆细胞存活能力上的异质性也可能存在。Jing等人发现LLPCs更常以簇状形式存在,而普通浆细胞则分散。这种簇状聚集依赖于造血来源的APRIL,急性抑制APRIL会破坏簇状结构并动员浆细胞。巨核细胞是骨髓中APRIL的重要来源,血小板生成素(TPO)激活巨核细胞可增强疫苗诱导抗体滴度的持久性,表明巨核细胞构成LLPC生存龛位的核心组分。此外,最近的交互组学分析提示,不同浆细胞亚群可能依赖不同的细胞互作伙伴,意味着其骨髓滞留机制比既往认知更为多样。这些发现指向骨髓内存在功能特化的微环境,其精确结构和组织方式有待空间转录组学等新技术解析。

5 结论与未解问题

越来越多证据逐渐揭示LLPCs的发育路径。一个新兴核心概念是:浆细胞的长寿命特性在其诱导部位生成早期即被“印刻”。根据BCR信号和T细胞帮助的强度,活化B细胞产生一小部分定向于浆细胞谱系的前体细胞。但其后代仍保持异质性,仅部分具备成为骨髓驻留LLPCs的潜力。这些LLPC前体细胞在外部生存龛位中经过进一步塑造,逐渐获得长寿命所需特征。总体而言,诱导部位的早期印刻和效应部位的后续细化共同协作,最终建立真正的LLPCs。
多个关键问题尚待解答:第一,诱导部位生成LLPC前体(如TIGIT+或整合素β7hi细胞)的调控机制需进一步阐明。核心问题在于哪些信号诱导这些前体?它们是否在前浆细胞阶段即已指定,还是在浆细胞身份确立后才出现?此外,类似前体是否存在于其他抗体亚型或不同解剖诱导部位?第二,不同抗原形式或佐剂是否影响LLPC前体的生成或其细胞内在长寿性?这可能解释为何疫苗抗体应答持久性存在差异,解答此问题有望指导设计能提供终身保护的新一代疫苗。第三,骨髓生存龛位的精确特征和潜在异质性需被界定,高分辨率单细胞空间组学技术将不可或缺。最后,驱动LLPC在龛位内成熟的信号和分子通路仍有待发现。候选调控因子包括APRIL、BAFF、代谢物或黏附分子,它们对LLPC成熟和存活的具体贡献需进一步确定。澄清这些未解问题不仅对合理设计诱导长效体液免疫的疫苗至关重要,也为治疗自身抗体驱动性自身免疫病提供新策略。
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