Cell子刊：颠覆常规！首次发现角膜存在T细胞，保护眼睛免受病毒感染

2022-05-31 12:05

身体的所有器官或组织都具有针对病原体的免疫保护功能，眼也不例外。

眼睛由视网膜、虹膜和最前面的一层角膜组成。角膜微环境具有抗炎性和免疫抑制性。有几种机制可以保护人们免受病原体入侵，包括单纯疱疹病毒（HSV）在内的眼部感染过程中，T细胞被招募到组织中，并能诱发免疫病理病变，如基质性角膜炎。在HSV感染的临床阶段，CD4+T细胞协调了疾病的许多方面。CD8+T细胞也会浸润角膜，有助于角膜的病毒控制。

目前还不知道感染后是否会在角膜上形成记忆T细胞，以及这些细胞是否会分化成可促进局部免疫的TRM细胞（组织驻留记忆T细胞）。

在一项新的研究中，研究人员发现巡视和抗击病毒感染的记忆T细胞存在于角膜中，颠覆了目前认为T细胞不存在于健康角膜中的观点，这扩大了我们对眼睛产生免疫反应应对感染的了解。相关研究结果发表在2022年5月24日的期刊上。

为了研究T细胞对角膜单纯疱疹病毒（HSV）感染的反应，研究人员利用了特征明确的T细胞受体转基因小鼠。gDT-II CD4+ T细胞在感染后5天进入角膜。病毒特异性T细胞数量在10天后在角膜达到峰值，然后在第14天收缩，并持续了至少4周。

接着从感染HSV的小鼠身上分离出角膜，并通过共聚焦显微镜检查该组织。到第6天，CD8+和CD4+ T细胞进入角膜邻近的边缘地带。然后观察到这些细胞逐渐向角膜中央迁移。到第10天，观察到中央角膜内有大量的CD8+和CD4+T细胞。

为了更好地定义感染期间T细胞对角膜的浸润，研究人员使用眼内双光子显微镜来观察活体小鼠的T细胞。在感染的第5天，我们观察到CD4+和CD8+T细胞都在角膜上。到了第7-10天，在角膜上观察到大量的效应T细胞。角膜基质和上皮组织区的T细胞都是运动的。进入角膜上皮的T细胞表现出树枝状的形态。因此，角膜浸润性T细胞是感染期间招募的高度动态群体，在反应的效应阶段大量聚集。

T cell responses and memory in the cornea during ocular HSV infection

随后，研究人员使用体内共聚焦显微镜（IVCM）对6名健康志愿者的鼻内侧、角膜旁的轮状细胞进行延时成像，每6-8分钟拍摄一次同一角膜区域的图像，持续30-46分钟。成像显示，在4/6的角膜中，有稀疏的、细长的树突的细胞，运动量很小；这些细胞类似于小鼠中也被描述过的DCs（巨噬细胞和树突状细胞）。令人震惊的是，6/6志愿者的角膜有更小的、不那么细长的树突状免疫细胞，它们具有高度的运动性。这些人类免疫细胞与在小鼠身上观察到的角膜T细胞非常相似。虽然还需要进一步的工作来确认这些细胞的身份，但这表明运动的免疫细胞在人类的健康角膜上巡逻，它们可能有助于局部免疫。

小鼠感染HSV 4周后，角膜上持续存在数量较多的T细胞，这促使研究人员去探究记忆T细胞群是否在这个部位形成并持续存在。

研究人员对至少30天前感染HSV的小鼠的角膜全贴面制备进行了成像。在上皮层和角膜基质层中都观察到了用双光子显微镜成像的记忆T细胞，上皮层的T细胞始终显示出网状细胞的形态。细胞表现出持续的缓慢运动，平均速度为6.06μm/min。研究发现，在中央角膜观察到的几乎50%（44%±10%）的记忆性gBT-I细胞位于上皮层内。

(A）mT/mG小鼠角膜的整装共聚焦成像；(B) HSV感染32天后小鼠角膜的双光子显微成像。上图为x-y方向，下图为x-z方向。比例尺，20μm。

驻留在组织中的记忆T细胞表达典型的标志物CD69，上皮组织（即皮肤表皮）中的TRM细胞表达整合素CD103。经过分析表明，TRM细胞在病毒感染消退后在角膜上形成，并表明CD103表达的异质性可能是由于细胞在角膜上皮的定位。

为了确定记忆时T细胞在角膜的驻留情况，研究人员使用抗Thy1抗体处理小鼠以消耗循环T细胞。为了进一步研究角膜记忆CD8+T细胞是否再循环，用免疫调节药物FTY720治疗记忆小鼠，这是一种抑制淋巴细胞从LNs排出并诱导淋巴细胞减少的鞘氨醇1-磷酸受体激动剂。治疗4周后，脾脏和血液中的CD8+T细胞减少。然而，治疗后角膜中的T细胞数量没有减少。这些数据共同支持了记忆型CD8+T细胞常驻角膜的结论。

总之，研究表明，角膜TRM的形成需要本地抗原呈递的CD103表达。研究人员不知道哪些细胞向角膜中的T细胞呈递抗原，角膜中受感染的上皮细胞可能向T细胞呈递抗原。在没有抗原刺激的情况下，由LPS或CpG或缺乏认知抗原的病毒诱导的炎症信号不足以诱导大量角膜TRM细胞形成。这可能是受到普遍抗炎的角膜微环境的影响。尽管如此，研究发现角膜TRM细胞可以在原地对抗原作出快速反应，循环中的抗原特异性和旁观者记忆T细胞在二次挑战中被迅速招募到角膜上。值得注意的是，被招募的记忆细胞形成二级CD103+TRM细胞也需要局部抗原识别。

图片来自Cell Reports, 2022, doi:10.1016/j.celrep.2022.110852。

综上，研究的图像显示小鼠的眼睛中产生了长期存活的记忆T细胞来对抗感染。在这种病毒被消除后，这些记忆T细胞仍留在角膜上，以抵御未来出现的任何HSV再次感染。对健康人的眼睛进行的高级成像也显示了在角膜上巡逻的免疫细胞。

研究作者Scott Mueller说：“这些发现对于了解眼睛如何抵御危险感染具有重要意义。同时，也可帮助了解眼睛过敏等慢性疾病，因为多余的T细胞或会导致患该病。”

参考资料：

Joon Keit Loi et al. Corneal tissue-resident memory T cells form a unique immune compartment at the ocular surface. Cell Reports, 2022, doi:10.1016/j.celrep.2022.110852.

撰文｜小耳朵/John

编辑 | 小耳朵

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来源: qq

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