婴儿期调节性T细胞和Th17细胞的刻板性扩张因HIV暴露和肠道上皮损伤而受到干扰

Stereotypic Expansion of T Regulatory and Th17 Cells during Infancy Is Disrupted by HIV Exposure and Gut Epithelial Damage.

作者信息Sonwabile Dzanibe, Katie Lennard, Agano Kiravu, Melanie S S Seabrook, Berenice Alinde, Susan P Holmes, Catherine A Blish, Heather B Jaspan, Clive M Gray
PMID34819390
期刊J Immunol
发布时间2022-01-01
DOI10.4049/jimmunol.2100503

实验完整度

研究包含纵向队列、流式细胞术、ELISA、多重免疫分析和多变量统计模型,但未进行功能性实验验证机制。

主要模型

婴儿外周血样本 脐带血样本

重点核对

样本量:共36名婴儿,iHEU 20名,iHUU 16名 采样时间点:出生(<12小时)、7周、15周、36周 HIV暴露分组:iHEU-s(妊娠前启动cART)和iHEU-i(妊娠期间启动cART) Treg细胞定义为CD4+CD25+CD127-FoxP3+,Th17细胞定义为CD4+CCR6+CCR4+CD161+ 血浆分析物:CCL17、iFABP、IL-7、CCL20等10种趋化因子/细胞因子

摘要

很少有研究调查新生儿和儿童早期阶段的免疫细胞发育,这个时期感染易感性往往增加。在这里,我们评估了两种关键的T细胞群——调节性T(Treg)细胞和Th17细胞——在人类生命最初36周内的动态变化。首先,我们观察到脐带血与出生后12小时内采集的外周血之间CD4+ T细胞表型存在明显差异,表明脐带血不能作为新生儿血液的替代品。其次,Treg和Th17细胞在生命的前36周内以同步方式扩张。然而,比较在子宫内暴露于HIV但未感染的婴儿(iHEU)与未暴露于HIV的未感染对照婴儿(iHUU),出生时外周血Treg细胞频率较低,导致扩张延迟,并在36周时再次下降。关注出生事件时,我们发现共表达CCR4和α4β7的Treg细胞与血浆中CCL17(CCR4的配体)和肠脂肪酸结合蛋白(iFABP)、IL-7和CCL20的浓度呈负相关。这与Th17细胞形成对比,后者与这些血浆分析物呈正相关。因此,尽管在出生后的头几个月内这两种细胞亚群都表现出刻板性扩张,但出生时Th17与Treg细胞的平衡遭到破坏,这可能是由于肠道损伤和新生儿Treg细胞从血液循环归巢到肠道所致。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
在生命最初36周内,Th17和Treg细胞的发育动态如何,以及子宫内HIV/抗逆转录病毒暴露如何影响这种平衡?
核心机制
HIV/ART暴露可能通过肠道上皮损伤导致Treg细胞从外周血归巢至肠道,从而破坏Th17/Treg平衡,表现为Treg细胞减少和Th17/Treg比率增加。
主要证据
流式细胞术显示iHEU出生时Treg细胞频率较低,且CCR4+ Treg细胞与CCL17、iFABP呈负相关;iHEU出生时血浆iFABP和CCL17水平升高;整合分析显示Treg细胞与iFABP等负相关,而Th17细胞正相关。
研究意义
研究揭示了早期免疫发育的关键窗口,并指出HIV暴露可能通过肠道损伤影响免疫平衡,为改善iHEU婴儿的健康干预提供了理论基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

队列建立与样本采集

建立纵向队列,收集婴儿出生后不同时间点的外周血和脐带血,用于分析免疫细胞发育。

招募36名婴儿(iHEU 20名,iHUU 16名),在出生、7周、15周和36周采集外周血,另在出生时采集脐带血样本。全血经固定和冷冻保存。

2

流式细胞术分析CD4+ T细胞亚群

测定外周血中Treg和Th17细胞的比例和表型特征,并比较iHEU与iHUU之间的差异。

使用多色流式细胞术对解冻后的全血细胞进行免疫表型分析,定义Treg细胞为CD4+CD25+CD127-FoxP3+,Th17细胞为CD4+CCR6+CCR4+CD161+,并检测α4β7、CCR7等归巢标记。同时使用FlowSOM和层次聚类进行无监督聚类分析。

3

血浆生物标志物检测

评估肠道损伤(iFABP)和相关趋化因子/细胞因子浓度,并分析其与Treg/Th17细胞频率的关系。

使用ELISA试剂盒定量iFABP浓度,使用10重免疫分析定量CCL17、CCL22、CXCL10、CCL20、CCL25、IL-6、IL-7、IL-17A、IL-10和IL-27浓度。

4

多变量统计和多组学整合分析

整合细胞频率和血浆蛋白数据,识别区分iHEU和iHUU的关键预测因子,并评估关联关系。

使用R软件进行统计分析,包括Mann-Whitney U检验、Friedman检验、广义线性混合模型、PERMANOVA、sPLS-DA和ROC分析,使用mixOmics包整合数据。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
肝素钠采血管----
BD FACS裂解液BD Biosciences--
二甲基亚砜--67-68-5
BD LSR II流式细胞仪BD Biosciences--
FlowJo软件Tree Star Inc.--
iFABP ELISA试剂盒Elabscience--
10重免疫分析试剂盒R&D systems--
Biorad-200 Luminex平台Biorad--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
样本采集与处理
样本类型:外周血和脐带血;采集时间:出生<12小时、7周、15周、36周;抗凝剂:肝素钠;固定:BD FACS裂解液;冷冻保存:-80°C/-180°C
阅读提示:Methods: Whole blood collection, Study participants
流式细胞术分型
抗体面板、荧光染料、仪器设置、门控策略(Treg: CD4+CD25+CD127-FoxP3+;Th17: CD4+CCR6+CCR4+CD161+)
阅读提示:Methods: Flow cytometry analysis; Figure S1A
血浆生物标志物检测
ELISA试剂盒、稀释比例、重复数;多重免疫分析检测的10种分析物、稀释比例
阅读提示:Methods: Quantification of intestinal fatty acid binding proteins using ELISA; Quantification of chemokine and cytokine concentrations using multiplex immunoassay
统计分析
统计检验方法(Mann-Whitney U, Friedman),多重比较校正方法(Bonferroni, FDR),GLMM模型,sPLS-DA,ROC分析
阅读提示:Methods: Statistical analysis