B细胞通过神经递质乙酰胆碱调节肺部抗病毒炎症反应

B cells modulate lung antiviral inflammatory responses via the neurotransmitter acetylcholine

作者信息Antonio Cembellin-Prieto, Zheng Luo, Heather Kulaga, Nicole Baumgarth
PMID40263611
发布时间2025-05
DOI10.1038/s41590-025-02124-8

实验完整度

包含细胞培养、基因敲除小鼠、过继转移、流式细胞术、单细胞RNA测序、免疫荧光成像和病毒感染模型等多层级验证,明确功能与机制验证。

主要模型

C57BL/6小鼠流感A/PR8感染模型 ChAT-GFP报告小鼠 B细胞特异性ChAT敲除小鼠(ChatBKO) 骨髓巨噬细胞培养

重点核对

感染剂量:10 PFU A/PR8经鼻内感染 B细胞特异性ChAT敲除(mb-1Cre+/−ChATfl/fl)或对照(mb-1Cre−/−ChATfl/fl) 检测时间点:感染后1天、7天、10天 关键对照:T细胞特异性ChAT敲除(ChatTKO)及TNF阻断处理 主要检测指标:肺病毒载量、TNF产生、IM/AM活化标志物

摘要

先天免疫防御的快速启动对于感染宿主早期控制病毒复制至关重要,但也可能导致不可逆的组织损伤,尤其是在呼吸道。必定存在敏感的调节因子来调节炎症,同时控制感染。在本研究中,我们确定了产生乙酰胆碱(ACh)的B细胞是这种早期调节因子。通过胆碱乙酰转移酶(ChAT)-绿色荧光蛋白(GFP)报告小鼠,我们证明B细胞是呼吸道中产生ACh最多的白细胞群,在感染甲型流感病毒之前和之后均是如此。在B细胞中缺乏ChAT(ChatBKO)的小鼠,其产生ACh的能力被禁用,但缺乏T细胞ChAT(ChatTKO)的小鼠则不然,显著、选择性地直接抑制了表达α7-烟碱型ACh受体的间质巨噬细胞(而非肺泡巨噬细胞)的活化及其分泌肿瘤坏死因子(TNF)的能力,同时在感染后1天更好地控制了病毒复制。相反,通过单克隆抗体阻断TNF则在该时间点增加了病毒载量。到感染后第10天,ChatBKO小鼠表现出局部和全身炎症增加,肺上皮修复迹象减少,尽管病毒载量和病毒清除率相似。因此,B细胞是即时早期调节级联反应的关键参与者,该级联反应在病毒感染后控制肺组织损伤,将平衡转向减少炎症,但代价是早期病毒复制增强。

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
B细胞产生的乙酰胆碱(ACh)如何调节肺部炎症反应和流感病毒复制?
核心机制
B细胞通过乙酰胆碱(ACh)作用于间质巨噬细胞(IM)上的α7nAChR,抑制其活化、TNF产生及NF-κB通路,从而抑制炎症并影响早期病毒控制。
主要证据
在B细胞特异性ChAT敲除(ChatBKO)小鼠和过继转移模型中,IM的TNF产生增加、病毒载量降低;scRNA-seq显示IM中TNF信号和凋亡通路上调;α7nAChR缺陷证实受体依赖性。
研究意义
揭示了B细胞通过ACh调节肺IM功能的细胞和位置特异性调节轴,为控制呼吸道感染中的炎症-病毒平衡提供新的治疗靶点。

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

体外验证ACh对巨噬细胞TNF产生的抑制作用

检测ACh是否直接抑制肺巨噬细胞(IM和AM)的TNF产生

分离C57BL/6小鼠肺白细胞或IM,用LPS刺激,加入不同浓度ACh,流式检测TNF产生

2

体内验证ACh处理对流感感染的影响

评估ACh局部给药对流感感染后肺部炎症和巨噬细胞活化的影响

C57BL/6小鼠感染A/PR8,同时鼻内给予ACh+PB,感染后1天流式检测肺巨噬细胞亚群和活化标志物

3

验证TNF在早期病毒控制中的作用

确定TNF是否对早期控制流感病毒复制至关重要

用抗TNF单抗或同型对照处理C57BL/6小鼠,感染后1天检测肺病毒载量;并用ccr2−/−小鼠检测巨噬细胞迁移的影响

4

鉴定肺内ChAT+白细胞的主要类型

确定肺和胸膜腔中产生ACh的主要白细胞群

使用ChAT-GFP报告小鼠,流式分析肺、胸膜腔、脾和淋巴结中ChAT-GFP+细胞的表型,并评估感染后变化

5

验证B细胞源性ACh对早期病毒载量的影响

在小鼠模型中验证B细胞产生的ACh是否影响流感病毒复制

比较ChatBKO小鼠与对照小鼠在感染后1天的肺病毒载量,并分析T细胞敲除(ChatTKO)作为对照

6

评估B细胞缺失对巨噬细胞活化的影响

确定B细胞是否通过ACh调节肺巨噬细胞的活化和TNF产生

比较野生型、μMT−/−(B细胞缺陷)和ChatBKO小鼠在感染后1天的IM和AM的TNF产生及活化标志物表达

7

验证B细胞源性ACh对后期炎症和组织修复的影响

评估早期ACh缺乏是否影响感染后期(7-14天)的炎症和组织修复

在感染后7、10、14天分析ChatBKO和对照小鼠的免疫细胞浸润、基因表达、组织病理和病毒清除

8

稳态下B细胞源性ACh对髓系细胞转录组的影响

评估B细胞特异性ChAT缺失对未感染小鼠肺髓系细胞转录组的影响

对对照组和ChatBKO小鼠的肺细胞进行scRNA-seq,分析细胞亚群和差异基因表达及通路富集

9

验证ACh通过α7nAChR直接作用于IM

确认ACh通过α7nAChR直接作用于IM以调节TNF产生

将WT或α7nAChR缺陷(acra7−/−)的IM过继转移至受体鼠,感染后检测TNF产生;进行细胞共转移实验

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
RPMI-1640培养基Gibco21870076
DMEM/F12培养基----
胎牛血清Gibco16140071
青霉素-链霉素-谷氨酰胺Gibco10378016
96孔圆底板Falcon353077
gentleMACS M管Miltenyi130-093-236
DNA酶IWorthington-BiochemLS002139
I型胶原酶Worthington-BiochemLS004196
抗生物素微珠Miltenyi Biotec--
Live/Dead可固定Aqua或近红外染料Thermo Fisher ScientificL34967或L34994
Fc受体阻断剂(抗CD16/32)in-house--
脂多糖Sigma-AldrichL6511
布雷菲德菌素ASigma-AldrichB6542
溴吡斯的明Milipore SigmaP9797-1G
抗TNF单克隆抗体Bio X CellBE0058
无关大鼠IgGBio X CellBE0088
RNeasy试剂盒QIAGEN69504
QIAamp病毒RNA试剂盒QIAGEN52904
Applied Biosystems QuantStudio 5/6 Flex实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
Tissue-Tek OCT包埋剂Sakura4583
冷冻切片机LeicaCM1850
山羊血清Invitrogen01-6201
大鼠抗B220抗体BioLegend103202
兔抗F4/80抗体Cell Signaling Technology30325T
山羊抗大鼠647二抗InvitrogenA21247
山羊抗兔546二抗InvitrogenA10010
DAPISigma-Aldrich--
Aqua-Mount封片剂epredia--
Zeiss 780 LSM共聚焦显微镜Zeiss--
生物素化抗同型抗体----
链霉亲和素-辣根过氧化物酶----
Molecular Devices SpectraMax M5酶标仪Molecular Devices--
Multi-Screen HA过滤板----
AID EliSpot读板系统Autoimmune Diagnostika--
eF670染料Thermo Fisher Scientific65-0840-85
CellTrace Violet染料Thermo Fisher ScientificC34571
碘化丙啶Miltenyi Biotec130-093-233

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
小鼠模型
品系、年龄、性别、SPF条件、光照周期、温度、湿度
阅读提示:Methods: Mice
病毒感染
病毒株(A/PR8)、剂量(10 PFU或100 PFU)、给药途径(鼻内)、体积(40μl)
阅读提示:Methods: Influenza infections
B细胞特异性ChAT敲除
Cre重组酶表达(mb-1Cre)、floxed Chat等位基因、对照(Cre阴性)
阅读提示:Methods: Mice
ACh处理
ACh浓度、PB浓度(1mM)、给药方案(感染前12h、感染时、感染后24h)、给药途径(鼻内)
阅读提示:Methods: In vivo treatments
TNF阻断
抗TNF单抗剂量(100mg)、给药途径(鼻内或腹腔)、对照组(同型IgG)
阅读提示:Methods: In vivo treatments
巨噬细胞功能检测
LPS浓度(100ng/ml)、培养时间(4小时)、Brefeldin A存在
阅读提示:Methods: Macrophage cultures and ex vivo restimulation
组织处理和流式染色
肺消化酶浓度、消化时间(25分钟)、温度(37°C)、Fc阻断、活/死染料
阅读提示:Methods: Tissue processing and flow cytometry staining
scRNA-seq
细胞活力(>90%)、过滤标准(UMI>500, features>250, mito<25%)
阅读提示:Methods: ScRNA-seq
过继转移
IM纯度(>75%)、细胞数量、转移途径(鼻内)、转移体积(20μl)
阅读提示:Methods: Adoptive transfer experiments