IL-10缺陷小鼠对约氏疟原虫感染的早期增强控制独立于IFN-γ、IL-12及体液免疫应答

《Infection and Immunity》：Early enhanced control of Plasmodium yoelii infection in IL-10-deficient mice is independent of IFN-γ, IL-12, and the humoral response

　　

疟原虫感染的结局取决于对消除寄生虫所需的强烈促炎反应的及时调节，若该反应未被适当控制，将导致组织损伤。白细胞介素-10 (IL-10) 是一种重要的调节性细胞因子，可在多种疟原虫感染期间防止免疫病理学损伤；然而，这种保护是以降低寄生虫控制效力为代价的。血液期约氏疟原虫 (Plasmodium yoelii) 感染证实了这一点，在缺乏IL-10的情况下，小鼠表现出较低的寄生虫负荷。然而，在缺乏IL-10时限制寄生虫负荷的免疫组分仍知之甚少。 abolishing IL-10 led to a predicted increase in TH1 polarization and a higher production of IL-12 and interferon-γ (IFN-γ). 然而，这些细胞因子产生的增强并不能解释Il10?/?小鼠中所见到的寄生虫控制改善。 IL-10信号的缺失减少了脾脏中生发中心B细胞和浆母细胞的积累，表明IL-10在支持体液免疫应答中发挥作用。然而，尽管B细胞对生存至关重要，但它们在IL-10缺陷小鼠的早期寄生虫控制中并未发挥关键作用。此外，缺乏IFN-γ和B细胞的Il10?/?小鼠能够限制早期寄生虫扩增，表明IL-10在寄生虫控制中抑制了超越B细胞和IFN-γ功能的宿主保护性途径。

疟疾由疟原虫感染引起，尽管已有治疗手段且部分非洲国家引入了疫苗，它仍是许多发展中国家导致死亡的主要原因。控制血液期疟原虫感染主要涉及脾脏内介导的1型辅助性T细胞 (TH1) 应答和促进抗体产生的滤泡辅助性T细胞 (TFH) 应答。在TH1应答中，极化的CD4⁺ T细胞是干扰素-γ (IFN-γ) 的主要来源，IFN-γ作为促炎细胞因子，参与招募和激活炎性单核细胞以清除寄生虫。TFH应答则支持B细胞活化、类别转换和分化。抗炎细胞因子白细胞介素-10 (IL-10) 在防止包括疟疾在内的多种疾病模型发生免疫病理损伤中起关键作用，但其保护机制常常以牺牲有效的寄生虫控制为代价。在约氏疟原虫 (P. yoelii) 感染中，IL-10的产生导致寄生虫负荷增加，这一现象同样存在于人类间日疟原虫和恶性疟原虫感染中。因此，探究如何操纵IL-10以在不引发致命组织损伤的前提下增强寄生虫控制，对于未来疟疾治疗和预防策略具有重要意义。基于此背景，研究人员开展了相关研究并将其成果发表在《Infection and Immunity》上。

研究人员使用了包括野生型 (WT) C57BL/6J、Il10^?/?、μMT、Ifngr1^?/?以及自研的μMT/Il10^?/?和Ifngr1^?/?/Il10^?/?小鼠作为实验样本队列，所有小鼠均在阿肯色大学医学科学中心 (UAMS) 的无特定病原体设施中饲养。通过腹腔注射非致死型P. yoelii 17X感染的红细胞 (pRBCs) 建立原发及继发感染模型。研究采用流式细胞术进行脾脏免疫细胞表型分化和细胞内因子染色分析，结合组织病理学H&E染色评估肝脏与肺部病理变化，并利用酶联免疫吸附试验 (ELISA) 和多重组检测分析血清细胞因子及特异性抗体水平，同时使用ELISpot检测抗体分泌细胞。此外，通过体内抗体阻断技术中和特定细胞因子及受体以验证其功能。

消除IL-10可改善约氏疟原虫感染的控制而不引发致死性免疫病理损伤。研究人员监测了WT和Il10^?/?小鼠的寄生虫负荷，发现Il10^?/?小鼠显著偏低，且此现象并非由网织红细胞可用性缺陷引起。血液学分析表明，尽管两组均出现贫血，但WT小鼠的贫血更为严重。肝脏与肺部的H&E染色结果显示，Il10^?/?小鼠虽然存在持续较长的炎症反应，但并未出现致死性组织坏死。这表明在缺失IL-10时增强感染控制并不以严重组织病理损伤为代价。

约氏疟原虫感染期间IL-10的缺失导致脾脏TH1应答升高。研究人员评估了感染后第5天和第14天的脾脏CD4⁺ T细胞。结果发现，在第5天，IL-10虽未影响T-bet和CXCR6的表达，但显著抑制了IFN-γ的产生和系统性IL-12p40及TNF-α的分泌；到了第14天，Il10^?/?小鼠的抗原经历型CD4⁺ T细胞中T-bet和CXCR6的表达显著升高，且系统IFN-γ维持高水平，表明IL-10能够防止持续的TH1极化及其相关促炎因子的过量产生。

IL-10支持约氏疟原虫感染期间的浆母细胞和生发中心 (GC) 应答。研究人员在感染后第7天和第14天观察脾脏体液免疫应答。结果显示，第7天Il10^?/?小鼠浆母细胞显著减少，第14天时CD38^?GL7⁺ GC B细胞和GC TFH细胞也显著降低，证明IL-10在促进这些反应中起支持作用。然而，针对MSP-1的特异性IgM和IgG滴度及抗体分泌细胞 (ASCs) 数量在两组间无差异，且Il10^?/?小鼠在继发感染中能完全提供保护，表明受抑制的体液免疫并未对长效免疫保护造成不良影响。

在Il10^?/?小鼠中，B细胞对生存至关重要但对早期寄生虫控制无作用。研究人员通过比较WT、Il10^?/?、μMT及μMT/Il10^?/?小鼠发现，在感染前两周，Il10^?/?和μMT/Il10^?/?小鼠的寄生虫负荷均显著低于对照组，说明早期控制并不依赖B细胞。然而，两周后μMT/Il10^?/?小鼠因缺乏B细胞失去对感染的控制最终死亡，证实B细胞在后期感染清除中至关重要。

IL-10信号缺失时，增强的IFN-γ和IL-12产生对改善寄生虫控制并非必需。研究人员利用Ifngr1^?/?Il10^?/?小鼠及抗体阻断实验证实，阻断IFN-γ信号并未削弱Il10^?/?小鼠的早期寄生虫控制能力。同样，在Il10^?/?小鼠中阻断IL-12p75，或同时阻断IFN-γ和IL-12，均未导致寄生虫负荷增加。此外，在缺乏B细胞的μMT/Il10^?/?小鼠中阻断IFN-γ依然能维持早期控制。这表明在IL-10缺失时，IFN-γ和IL-12均非早期控制寄生虫所必需。

在讨论部分，研究人员总结得出，IL-10的产生在约氏疟原虫感染期间对宿主与寄生虫的控制产生负面影响。IL-10能够限制持续的TH1极化及促炎细胞因子的过量分泌，但它并非防止致死性组织病理损伤的决定性因素。研究强调，IL-10促进脾脏GC和浆母细胞反应，但不影响宿主产生具有长效保护功能的抗体应答。最关键的是，在IL-10缺陷小鼠中，针对寄生虫的早期控制并不依赖于B细胞、IFN-γ和IL-12。这意味着IL-10可能抑制了独立于B细胞和IFN-γ之外的其他宿主保护性途径。未来探究究竟是何种细胞群或细胞因子在早期限制寄生虫扩增，将有助于研发通过疫苗或治疗手段调节宿主应答并增强保护性免疫的新策略，从而减轻疟疾带来的负担。