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JCI Insight | 胎儿肠道中B细胞淋巴生成的保守相互作用

JCI Insight | 胎儿肠道中B细胞淋巴生成的保守相互作用
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本研究揭示了胎儿肠道中B细胞发育的分子与细胞机制,并证明该过程依赖于淋巴样组织诱导细胞(LTi)和淋巴管内皮细胞(LECs)提供的细胞因子如TSLP和IL-7。这些发现挑战了传统B细胞发育模型,并为理解黏膜免疫系统的早期形成提供了新视角。

 

文献概述
本文《Conserved interactions with stromal and immune cells coordinate de novo B cell lymphopoiesis in fetal intestines》,发表于JCI Insight杂志,回顾并总结了胎儿小肠作为新生B细胞发育微环境的分子与细胞机制。研究使用单细胞RNA测序、空间转录组学、免疫荧光和高维流式细胞术等方法,系统分析了人和小鼠胎儿小肠中的B细胞发育轨迹及其与基质和免疫细胞的相互作用。研究进一步揭示了胎儿小肠中B细胞发育的保守机制,并强调了LTi细胞在这一过程中的关键作用,不同于胎儿肝脏中的发育过程。文章为理解肠道免疫系统的胚胎起源提供了重要线索。

背景知识
近年来,已有研究逐步揭示胎儿期免疫系统的复杂性,而B细胞在出生前的发育及其在肠道中的微环境调控仍不完全清楚。传统观点认为B细胞主要在骨髓和胎儿肝脏中发育,而最新证据表明小肠也可支持B细胞的从头生成。该研究通过人和小鼠模型,系统性地解析了胎儿小肠中支持B细胞发育的细胞类型和信号通路,如CXCR4-CXCL12、IL-7R-IL-7、TSLP等。这些因子在骨髓B细胞发育中已有描述,但其在胎儿小肠中的来源和作用尚不明确。此外,LTi细胞在次级淋巴器官形成中的作用已被广泛研究,但其在B细胞发育中的角色此前未被揭示。因此,本研究不仅填补了关于胎儿小肠B细胞发育机制的空白,也为未来研究肠道免疫系统的早期发育及其与微生物组的互作提供了理论基础。

 

基因敲除小鼠:通过基因敲除技术,使小鼠全身组织和细胞中不表达目标基因,适用于研究基因的全身功能。条件性基因敲除小鼠:利用Cre-LoxP系统实现特定组织或细胞中基因敲除,避免胚胎致死问题,适用于研究基因在特定组织或时期的生理功能。

 

研究方法与实验
研究团队利用单细胞RNA测序(scRNA-Seq)、空间转录组学、免疫组化和高维流式细胞术对人和小鼠胎儿小肠组织进行系统分析。通过建立严格的免疫表型鉴定标准,他们追踪了从共同淋巴祖细胞(CLPs)到成熟B细胞的完整发育轨迹。同时,他们使用RNAscope和免疫荧光技术验证了关键基因(如RAG2、CD19、CXCR4、IL7R)的表达及其在组织中的定位。为了探究LTi细胞在B细胞发育中的作用,研究还使用RORγt缺陷小鼠模型,分析B细胞发育的缺陷及其空间分布变化。

关键结论与观点

  • 胎儿小肠中存在完整的B细胞发育轨迹,包括CLPs、pro-B、pre-B和成熟B细胞,且与骨髓中发育路径相似。
  • 小肠基质细胞和淋巴管内皮细胞(LECs)高表达CXCL12、IL-7和TSLP,这些因子在骨髓B细胞发育中已知具有关键作用。
  • LTi细胞在胎儿小肠中与发育中的B细胞共定位,并通过LTα-LTBR信号促进其成熟,而在胎儿肝脏中该作用不明显。
  • 敲除RORγt的小鼠中,B细胞在小肠中的发育显著减少,且B-1a细胞比例下降,表明LTi细胞在小肠B细胞发育中具有组织特异性功能。
  • 胎儿小肠中的B细胞主要定位于黏膜下层,并与LYVE1+ LECs和RORC+ LTi细胞空间上接近,提示存在特定微环境支持其发育。
  • 人和小鼠胎儿小肠中B细胞发育路径和调控机制具有高度进化保守性,为理解人类肠道免疫发育提供了实验依据。

研究意义与展望
本研究揭示了胎儿小肠作为B细胞发育的新位点,并阐明了其与骨髓发育路径的共性与差异。LTi细胞和淋巴管内皮细胞在该过程中的关键作用,为黏膜免疫系统的胚胎起源提供了机制解释。未来研究可进一步探究这些发育中的B细胞在出生后免疫稳态和疾病易感性中的作用,以及该发育程序是否在早产儿或免疫缺陷个体中异常,从而影响肠道免疫应答的建立。此外,本研究也为开发靶向黏膜免疫调控的治疗策略提供了潜在分子靶标。

 

免疫系统人源化小鼠模型:提供huHSC-C-NKG小鼠等多种免疫系统重建模型,支持全免疫系统发育,包括T、B、NK、DC、单核及粒细胞等,适用于肿瘤免疫、自身免疫疾病、病毒感染等研究。

 

结语
综上,本研究通过多组学与组织定位分析,揭示了胎儿小肠作为新生B细胞发育位点的分子与细胞调控机制。研究不仅挑战了传统B细胞发育模型,还确立了LTi细胞在该过程中不可或缺的角色。这些发现为理解肠道免疫系统的早期形成、以及在发育异常或免疫缺陷疾病中的潜在机制提供了新的框架,也为未来开发基于肠道免疫微环境的干预策略提供了理论基础。

 

文献来源:
Kimberly A Carroll, Weihong Gu, Long Phan, Liza Konnikova, and Shruti Sharma. Conserved interactions with stromal and immune cells coordinate de novo B cell lymphopoiesis in fetal intestines. JCI Insight.