有意思的关系:干细胞与驻留免疫细胞的相互作用
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在维持组织完整性和再生修复方面,干细胞起着关键职责,而驻留免疫细胞作为干细胞微环境中关键组成部分,显著影响干细胞行为,互相配合,奏起再生之美。
撰文:挑食的免疫喵
首发:闲谈 Immunology
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免疫细胞调节干细胞行为
大量免疫细胞驻留在组织中,对器官稳态起着至关重要的作用。免疫细胞和干细胞在组织损伤修复中相互作用,而且免疫细胞参与维持干细胞的稳态。在正常生理条件下,可以有效调节干细胞主要是两种组织驻留的免疫细胞——巨噬细胞和调节性T细胞(Treg)。
巨噬细胞
除了对HSC的影响外,CD169巨噬细胞在骨髓中也支持HSC后代的扩增,特别是发育为红细胞。它们通过形成“红母细胞岛”,由红祖细胞组成,通过多个受体-配体相互作用连接到中央巨噬细胞。这些有趣的结构充当红细胞生成的种子,当微小的龛(micro-niches)因CD169巨噬细胞耗竭而被破坏时,造血应激的恢复受到阻碍。虽然巨噬细胞和红细胞之间的交流回路尚不清楚,但可以控制红细胞的成熟。
调节T细胞
其他驻留免疫细胞
免疫细胞与干细胞在伤口修复中的相互作用密切。当组织屏障被破坏时,干细胞必须尽快修复损伤以限制病原体侵入,损伤敏感的干细胞可能会发出紧急呼叫,招募免疫细胞,聚焦到伤口部位,并级联放大再生反应。
机体通过炎症反应保护自己,其招募的免疫细胞主要包括Th17细胞,Th1细胞,Th2细胞。Th17反应引起中性粒细胞的募集和细胞外病原体的清除;Th1反应激活巨噬细胞以应对细胞内病原体;Th2反应对蠕虫清除至关重要。在特定环境中,干细胞调控其行为,增强组织完整性,调节机体免疫防御。
寄生虫感染导致Th2分泌的白介素-13(IL-13)富集,这向肠道干细胞发出信号,以驱动簇细胞和杯状细胞的分化,进而分泌粘液以辅助寄生虫的排出,并起到增强Th2反应的作用。此外,在积极反应过程中,效应细胞定位于干细胞附近,形成“炎症微环境”,并指导干细胞的行为。因此,肠道干细胞表达多种炎症介质的受体,使它们能够适应其特定的炎症环境。
慢性炎症
免疫豁免
身体的上皮组织,也有保护自身干细胞的方法。毛囊干细胞生态位,免疫豁免的场所,表达低水平的免疫应激分子和大量的Treg细胞。这种排斥炎症的避难所可能会被旺盛的免疫反应淹没。在这种炎症环境中,免疫信号也可以是保护性的。消除对稳态生态位信号(如Wnt)的要求,通过混合炎症信号来指导它们的行为,可能代表干细胞适应炎症应激,保持组织完整性。干细胞的免疫特权地位与其活性水平有关。
除了招募免疫细胞,干细胞自身也可避开环境的影响,包括病原体的入侵。干细胞表面表达模式识别受体(PAMPs和DAMPs),在病毒刺激下,会上调抗病毒干扰素刺激基因, 对抗病毒。
大脑中的神经干细胞表达一系列Toll样受体(TLRs),通过配体阵列感知微生物和损伤信号。一些神经发育障碍与早期病原体暴露有关,这表明神经祖细胞上不适当的TLRs激活,可能会产生致病后果。
造血干细胞可能是对环境最敏感的组织干细胞,其快速反应对生物体的生存至关重要。因此,干细胞与其宏观和微观环境高度一致,并表达了无数的TLRs,使其能够从正常分化的选择中迅速改变。造血干细胞通过增加巨噬细胞等先天免疫效应,可以增强全身免疫,以迅速应对威胁。作为处在时刻运动中的干细胞,造血干细胞巡视身体,并驻留在骨髓以外的niche中,如肺 。对于遇到的威胁第一时间做出反应。
干细胞具有先天感知作用:第一,是病原体检测系统;第二,指导免疫细胞的行为。来自受损组织的信号,需要在干细胞内进行抗病原和再生反应的合作。在病原体或损伤期间,协同刺激干细胞上的天然传感器,这对于触发免疫——干细胞信号是必要的,以确保快速和有效地恢复组织稳态。
干细胞寿命比较长,他们会经历很多炎症,并且保留炎症的记忆。干细胞可以是训练免疫的一部分,对于非特异性的刺激存在免疫记忆。
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