绘制人结核杆菌肉芽肿免疫调控网络

撰文 | 雪月

责编 | 兮

每年结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis Mtb）感染导致150万人死亡。但是对于人类免疫系统对Mtb作出的应答反应还未完全阐明，导致开发宿主导向疗法受到阻碍。结核分枝杆菌吸入肺中，被巨噬细胞吞噬，触发免疫反应，形成肉芽肿。肉芽肿是一种由巨噬细胞、粒细胞、淋巴细胞和成纤维细胞组成的动态空间结构。肉芽肿一方面将感染部位与未受累肺部组织隔离开来限制传播，另一方面，肉芽肿部位上调的耐受途径会限制结核杆菌清除。

肉芽肿的组成具有高度变异性。即使在单个个体中，感染也会导致具有不同的组织学特征的肉芽肿。每个肉芽肿会随着时间独立变化。在非人灵长类动物感染模型中，每个单个个体有超过十个肉芽肿，每个肉芽肿的炎症特征、大小和细菌生态学差异很大。

近日，来自斯坦福大学的 Michael Angelo 团队在Nature Immunology 上发表题为The immunoregulatory landscape of human tuberculosis granulomas 的文章，绘制了人结核杆菌肉芽肿免疫调控网络。

作者首先检测了人结合肉芽肿中的免疫细胞组成。组织样本来自于接受治疗患者的石蜡包埋样本。石蜡包埋样本来自于南非晚期结核病切除组织；美国致死结核并患者尸检肺组织。样本采集部位包括肺、胸膜腔、淋巴结、椎骨以及子宫内膜。

作者对样本进行MIBI-TOF成像，抗体包括免疫细胞和非免疫细胞谱系标志物和免疫活性标志物，包括淋巴细胞、巨噬细胞、粒细胞、以及上皮细胞等。标记之后为了提取到单个细胞的信息，作者对每张图像使用FlowSOM进行表型分析。结果表明在肉芽肿中，T细胞和髓系细胞占主要。通过不同的标志物，髓系细胞又可以区分为巨噬细胞、DC和单核细胞。作者还统计了γδT细胞占0.1%，CD209+DC 0.2%，Treg 1%。这表明该方法能识别丰度较低的细胞群。与此前报道一致，活动性肉芽肿中血管增加，内皮细胞占比3.7%。而成纤维细胞和上皮细胞比例因病变而异。作者将检测到的94%，约39709个单细胞归为19个细胞群。作者细致分析了19个细胞群与TB疾病状态之间的关系发现，全面的细胞普查可以揭示不同类型的肉芽肿，主要由免疫细胞频率决定。

接下来作者分析了肉芽肿中空间结构和功能的关联。作者进行了空间富集化分析，量化了两种标志物出现的一起的频率。空间性分析揭示了在整体分析水平上无法鉴定到的特征，即肉芽肿中存在空间相互协作的细胞反应。例如一些肉芽肿会表现出纤维化伤口愈合反应，而在这些部位中CD163+M2样巨噬细胞会和成纤维细胞空间分布较近。

通过评估免疫活性标志物PD-L1 IDO1等，作者发现肉芽肿中的髓系细胞起到免疫抑制作用，而分布在肉芽肿中的淋巴细胞的激活则是零星分布。最后作者又分析了健康个体和结核病患者外周血转录图谱，以分析外周血免疫激活情况。作者发现结核病感染时肉芽肿和外周血的免疫状态同步，二者存在相关性。

本研究进行了结核杆菌感染后肉芽肿中的细胞组成的分析、空间分布图谱的绘制和免疫调节途径探索，并建立了肉芽肿与外周免疫反应之间的联系，为开发以宿主为导向的免疫疗法提供了免疫学基础知识。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41590-021-01121-x

制版人： 十一

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