皮肤自主抗体生成机制及其免疫调节功能研究
皮肤自主抗体生成机制及其免疫调节功能研究
Skin autonomous antibody production regulates host-microbiota interactions
文章题目：Skin autonomous antibody production regulates host-microbiota interactions
期刊：Nature
发表日期：2024.12
研究背景与意义
皮肤作为人体最大的器官，不仅是物理屏障，还在免疫防御中扮演关键角色。共生菌与宿主皮肤的相互作用一直是免疫学研究的热点。本研究深入探讨了皮肤共生菌如何通过复杂的免疫细胞网络，启动并调控体液免疫反应，揭示其在局部及全身免疫保护中的重要作用，为理解皮肤免疫稳态及开发新型免疫治疗策略提供了重要理论依据。
研究结果
表皮葡萄球菌诱导抗体形成
研究发现，成年无特异性病原体（SPF）小鼠皮肤允许新的共生菌（如表皮葡萄球菌）长期定植。在局部定植表皮葡萄球菌后，2周内即可检测到特异性血清抗体反应，并持续200天，主要以IgG为主。这种抗体反应具有高度特异性，不与其他分支和种类共生菌发生交叉反应。进一步实验表明，新定植共生菌诱导的抗体反应不依赖宿主微生物群，可被动获得，且是在早期生命后获得形成的特异免疫反应。利用缺乏Tfh和滤泡调节T细胞（TFR）的敲除鼠（Bcl6floxCd4cre）和Il21r-/-、Cd40lg-/-敲除小鼠，研究发现皮肤共生菌非炎性定植驱动的全身性持久IgG抗体反应依赖T细胞。
皮肤定植诱导调节性T细胞向滤泡辅助T细胞转换
与皮肤共生菌定植诱导的全身抗体反应一致，B细胞在皮肤逐渐积累，45天后开始出现共生菌特异性抗体分泌的浆细胞。同时，皮肤和淋巴结中TFH（PD-1+CXCR5+FOXP3−）和TFR（PD-1+CXCR5+FOXP3−）增加，而皮肤中调节性T细胞（Treg）减少。研究者利用Foxp3eGFP-Cre-ERT2×Rosa26tdTomato小鼠，通过他莫昔芬诱导标记体内Treg的命运，发现共生菌定植后皮肤和cLN中超过90%的TFH细胞来源于失去FOXP3表达的Treg细胞，这可能促进局部抗体反应。
皮肤定植诱导三级淋巴器官形成
以往研究表明皮肤恶性肿瘤和炎性疾病会诱导形成生发中心（GC），但非炎性条件下是否形成尚不清楚。研究者利用BCL6-YFP报告小鼠模型，在真皮层中观察到局部共生菌定植后TLOs形成，且TLOs形成与GC关键决定因素（IL-21R、CD40L或TFH细胞）相关。根据TFH细胞的CD35染色，发现皮肤和cLN形成的TLOs具备经典GC的特征——分为CD35+亮区和CD35−暗区。定植后14天，80% B细胞获得经典IgD-CD38-GL-7+ GCB细胞表型，且GCB细胞表型的获得不依赖宿主微生物群。BCR测序确定皮肤BCR多样性低而克隆性高，且皮肤BCR不与淋巴结和脾脏共享克隆型。通过对循环CD45标记显示，皮肤B细胞并不来自循环，提示形成皮肤TLOs的这些B细胞可能是皮肤驻留B细胞。
皮肤具备自主抗体生成系统
为探究皮肤组织是否能独立于次级淋巴结构支持体液反应，研究者使用FTY720阻断淋巴细胞从淋巴结迁出后再进行定植共生菌，发现血清IgG1和IgG3显著降低，但IgG2b和IgG2c无明显影响，暗示IgG2b和IgG2c抗体产生与淋巴细胞转运到cLN无关。进一步对Lta-/-小鼠进行脾切除术，以完全消除所有传统淋巴器官的潜在贡献。在没有次级淋巴器官支持下，IgG1和IgG3反应被进一步消除，暗示次级淋巴器官参与IgG1和IgG3产生以响应皮肤微生物群定植。然而IgG2b和IgG2c无明显影响，TLOs仍然能够响应微生物结合而形成。在共生菌定植后皮肤表面也能检测到IgG2b和IgG2c，但无法检测到IgG1或IgG3，并且皮肤的抗体反应依赖于TFH细胞。通过对皮肤B细胞的单细胞测序进一步证实，在共生菌定植后皮肤B细胞的表型更倾向于GCB样和滤泡B样和成熟B样，这些B细胞与TLOs形成相关。总之，皮肤具备自主形成TLOs结构并产生IgG2b和IgG2c抗体的功能。
共生菌诱导的抗体反应介导宿主保护
细菌的全身抗体反应有助于防止由屏障突破、医疗设备或免疫抑制导致的潜在感染。研究者在局部皮肤定植共生菌45天后进行尾静脉注射相同菌属，发现在脾脏和肝脏等各种器官中检测到细菌，此前有局部定植共生菌的小鼠全身组织中细菌负荷显著降低。但在B细胞反应缺陷小鼠（μMT）或TFH细胞缺陷小鼠（Bcl6floxCd4cre）全身组织中细菌负荷与皮肤不定植共生菌相似，表明这种保护性免疫是抗体介导的。在缺乏次级淋巴器官的Lta-/−小鼠中，细菌负荷显著降低，表明皮肤限制性抗体的产生足以防止全身感染，不需要次级淋巴器官加持。总之，预先存在的体液免疫是宿主保护的决定因素。
全文总结
皮肤接触新共生菌（如表皮葡萄球菌）后，通过朗格汉斯细胞启动两套免疫反应：一是淋巴结反应，形成经典生发中心，产生IgG1/IgG3抗体，提供全身保护；二是皮肤自主反应，在真皮层形成“临时免疫指挥部”（三级淋巴组织），局部生成IgG2b/IgG2c抗体，直接控制菌群平衡。这项研究揭示了皮肤不仅是防御城墙，更是自带兵工厂的智能要塞。未来可通过调节皮肤免疫微环境，实现“以菌治菌”的精准医疗，为皮肤相关疾病的治疗和预防提供新思路。