TLR5 激活呼吸道上皮细胞：鼻内佐剂鞭毛蛋白调控 Th17 免疫应答的关键机制

为探究鼻内佐剂鞭毛蛋白对 CD4+T 细胞应答的影响及机制，研究发现其优先诱导 Th17 免疫应答。

　　在人体的免疫系统中，黏膜免疫作为抵御病原体入侵的首道防线，其重要性不言而喻。大多数病原体偏爱通过黏膜途径侵入人体，这使得黏膜疫苗成为构建有效免疫防御的关键一环。非复制性亚单位疫苗虽然安全性较高，但往往需要佐剂的助力才能成功激发抗原特异性免疫反应。鞭毛蛋白作为一种细菌鞭毛的主要结构蛋白，同时也是一种独特的病原体相关分子模式（PAMP），其鼻内佐剂活性备受关注，它能显著增强黏膜和全身的抗原特异性抗体反应，提升疫苗对多种病原体的防护效力。

然而，鞭毛蛋白对 CD4⁺T 细胞分化的影响及潜在机制却如同迷雾，尚未完全明晰。CD4⁺T 辅助（Th）细胞是免疫系统的关键组成部分，在协调适应性免疫反应中发挥着核心作用。它们能够分化为不同的亚群，如 Th1、Th2 和 Th17 细胞，各自承担着独特的免疫功能。此前的研究发现，鞭毛蛋白经不同途径免疫会引发不同的 Th 亚群反应，鼻内免疫时其对 CD4⁺T 细胞分化的影响及机制仍有待深入挖掘。此外，在鞭毛蛋白发挥鼻内佐剂作用的过程中，呼吸道上皮细胞（RECs）和树突状细胞（DCs）的具体作用及相互关系也尚不明确。

为了揭开这些谜团，武汉科技大学医学院等机构的研究人员开展了深入研究。他们的研究成果发表在《Respiratory Research》上，为理解黏膜免疫机制和开发更有效的黏膜疫苗提供了重要依据。

研究人员采用了多种关键技术方法。在动物实验方面，选用了 6 - 8 周龄的 C57BL/6 小鼠等多种品系小鼠，并构建了 OT-II 小鼠来源的 CD4⁺T 细胞过继转移模型以及经典的鼻内免疫模型。在蛋白相关实验中，利用亲和层析技术制备并纯化了多种重组蛋白，包括全长鞭毛蛋白（SF）等，并对其纯度和活性进行了严格验证。细胞实验技术上，运用了组织淋巴细胞分离、DC 与 CD4⁺T 细胞共培养、RECs 条件培养基制备等方法，还通过流式细胞术分析细胞的增殖和分化情况，借助 RNA 测序和定量 RT - PCR 分析基因表达变化 。

研究结果主要如下：

• 鼻内 TLR5 激活优先促进 Th17 反应：通过 OT-II 小鼠来源的 CD4⁺T 细胞过继转移模型和经典鼻内免疫模型，研究发现鞭毛蛋白能以 TLR5 依赖的方式强烈刺激抗原特异性 CD4⁺T 细胞增殖，且优先增强 Th17 免疫应答，对 Th1 和 Th2 应答影响较小。在过继转移模型中，SF 诱导的增殖 CD4⁺T 细胞比例比添加 SFΔ90 - 97 的抗原组高 1.5 倍，OVA + SF 组的 IL-17A 产生显著高于 OVA + SFΔ90 - 97 组；在经典鼻内免疫模型中，SF - P24 免疫组的 IL-17A 产生明显高于 P24 单独免疫组。
• TLR5 激活的 RECs 调节呼吸道 DCs 促进 Th17 细胞分化：研究发现鼻内鞭毛蛋白促进激活的 DCs 向颈部淋巴结（CLN）迁移，并增强其激活标记物的表达。从免疫小鼠 CLN 中分离的 CD11c⁺DCs 与 OT-II 小鼠来源的初始 CD4⁺T 细胞共培养结果显示，OVA + SF - DC 能显著促进 CD4⁺T 细胞增殖和 Th17 细胞分化。
• TLR5 激活的 RECs 通过分泌 GM-CSF 调节 DCs 促进 Th17 细胞应答：研究人员建立了 BMDC 条件培养和共培养模型，发现 TLR5 激活的 RECs 分泌 GM-CSF，激活 BMDCs，GM-CSF 中和抗体可阻断这一激活过程。REC - SF 条件培养的 DC（REC - SF - DC）比其他条件培养的 DC 更能促进 CD4⁺T 细胞增殖和 Th17 细胞分化，阻断 GM-CSF 后，这种促进作用减弱。
• TLR5 激活的 RECs 直接调控 Th17 分化：在体外 REC - DC - CD4⁺T 共培养系统中添加 REC 条件培养基实验表明，RECs 能直接参与 Th17 分化。添加 REC - SF 培养基显著增加了 IL-17A⁺细胞的频率，而添加 REC - M 培养基则无明显影响。
• TLR5 激活的 RECs 来源的 IL-6 在 Th17 分化中起关键作用：对 RECs 进行转录组测序和 RT - qPCR 分析发现，IL-6 在鞭毛蛋白刺激 RECs 后表达显著上调。在共培养系统中阻断 IL-6，显著减弱了 REC - SF - DC 诱导的 Th17 分化，IL-6 中和组的 IL-17A⁺细胞频率甚至低于 REC - M - DC 组。
• TLR5 激活的 RECs 调节的 DC 分泌的 IL-6 对 Th17 分化也至关重要：对 REC 条件培养的 DC 进行 RT - qPCR 和 ELISA 分析发现，REC - SF - DC 分泌的 IL-6 明显增多。在体外和体内 DC - CD4⁺T 共培养系统中阻断 IL-6，均抑制了 Th17 细胞的诱导。

综合来看，该研究明确了鼻内佐剂鞭毛蛋白优先诱导 Th17 免疫应答，RECs 在这一过程中通过间接（分泌 GM-CSF 调节 DCs）和直接（分泌 IL-6）途径发挥关键作用。这一发现不仅加深了人们对黏膜免疫机制的理解，更为基于鞭毛蛋白的黏膜疫苗设计提供了重要的理论基础，有助于开发更高效、更安全的黏膜疫苗，为预防和控制呼吸道感染等相关疾病带来新的希望。