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条件反射调控免疫调节四种模式

2023-08-21 14:21

在时间上分离的两种刺激会引起不同的结果。在小鼠和人类髓系细胞中,通过TLRs的低剂量初级刺激可以诱导训练,从而增强对二次刺激反应的炎症细胞因子的产生。

条件反射是由先前经验塑造的行为适应,涉及学习和记忆,将刺激与适当的反应联系起来。

免疫系统参与条件反射的受体

人体内的微生物数量可能超过了人类细胞的数量,是体内持续存在的刺激因素,调节着免疫系统应答,这取决于刺激的种类、剂量和暴露时间。

这些刺激非常多样化,但通常可分为代谢物、外来分子模式和抗原。宿主体内有多种受体(化合物感受器受体、模式识别受体、抗原受体等)感知这些刺激,并调节免疫系统。

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来自微生物群的次生代谢物与化学感觉感受器有关。短链脂肪酸(如丁酸盐)结合T细胞上的G蛋白偶联受体(GPCRs),以诱导调节性T细胞(Treg)分化。此外,来自小鼠微生物组的内含物参与芳基烃受体(AhR),促进上皮内淋巴细胞的发育。 微生物组还通过模式识别受体直接识别的保守分子模式来调节先天免疫系统。 此外,适应性免疫系统可以通过结合免疫调节信号和抗原识别来适应微生物组的调节。B细胞直接识别抗原,而T细胞则与经典MHC分子和非经典CD1和MR1所提呈的抗原片段相互作用。 最后,微生物组抗原和外来分子模式通过识别抗原和/或补体复杂抗体的受体介导先天和适应性免疫系统之间的串扰。

剂量和暴露时间决定条件反射的结果

细胞对来自微生物组的刺激的反应高度依赖于环境,并受到可变暴露的影响。常见下面四种模式。

模式1

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在典型的剂量反应方案中,细胞短暂暴露于增加浓度的刺激下,会导致恢复基线前最大反应成比例增加(剂量依赖关系)。比如:用外源分子模式刺激Toll样受体(TLRs)后,哺乳动物髓系细胞中产生炎症因子。

模式2

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对应激源细胞进行间歇性刺激,根据不同的剂量和时间导致不同的结果。外部应激源可能对哺乳动物细胞有明显的毒性,导致毒性和细胞死亡。另外,低剂量的应激源和足够的恢复时间可以诱导毒物兴奋效应(hormesis),一种细胞保护性应激反应。例如宾主共栖生物及其对哺乳动物宿主细胞的影响。

模式3

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用两种或两种以上的刺激物刺激哺乳动物免疫细胞,可以产生加性效应或协同作用,诱导不成比例的高反应。例如同时用多个TLR配体刺激的小鼠和人类髓系细胞,产生炎症细胞因子。

模式4

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在时间上分离的两种刺激会引起不同的结果。在小鼠和人类髓系细胞中,通过TLRs的低剂量初级刺激可以诱导训练,从而增强对二次刺激反应的炎症细胞因子的产生。相反,通过TLRs的中高剂量初级刺激可引起对二次级刺激的耐受,从而导致炎症因子的产生减少。在人类和小鼠接种疫苗的情况下,也观察到了训练和耐受性。

参考资料

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Marx, V. (2022) The chemistry of microbiome-host togetherness. Nat. Methods 19, 274–279

Gems, D. and Partridge, L. (2008) Stress-response hormesis and aging: "that which does not kill us makes us stronger". Cell Metab. 7, 200–203

Schlechte, J. et al. (2022) Long-distance relationships - regulation of systemic host defense against infections by the gut microbiota. Mucosal Immunol. 15, 809–818

Geckin, B. et al. (2022) Trained immunity: implications for vaccination. Curr. Opin. Immunol. 77, 102190

Daniel B. Graham and Ramnik J. Xavier,Conditioning of the immune system by the microbiome,Trends in Immunology, Month 2023, Vol. xx, No. xx https://doi.org/10.1016/j.it.2023.05.002

来源:闲谈 Immunology

2023-08-12

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