研究人员表明,天生免疫训练,也称为训练免疫(TRIM),会在实验性牙周炎和炎症性关节炎模型中导致骨量丧失加剧。
临床研究长期以来一直关注如何利用免疫系统的作用。从疫苗到免疫疗法,研究人员利用他们对免疫系统的知识开发治疗以治疗或预防从流感到自体免疫疾病和癌症的疾病。
现在,来自宾夕法尼亚大学牙科医学院的研究人员和国际合作伙伴调查了在两个慢性炎症性疾病(牙周炎和关节炎)的实验性模型中训练天生免疫系统的效果。他们发现这种“训练”的免疫,或者说是TRIM,导致这些模型中的骨量丧失增加。这项研究发表在Developmental Cell。
之前的方法主要集中在适应性免疫系统上,即“记住”以前威胁并在再次遇到时发起特定攻击的免疫系统的分支。身体还具有一个天生免疫分支,长期以来被认为是免疫系统的第一线、一般攻击分支,没有能力记住以前的攻击或在重新受到挑战时做出不同的反应。
“如果你去看看免疫学教科书 — 即使是今天 — 它可能会告诉你天生免疫没有记忆;它的反应在第二次不会改善,”宾夕法尼亚大学牙科医学院基础与转化科学系的托马斯·W·埃文斯百年教授乔治·哈杰欣加利斯说道。
哈杰欣加利斯指出,这种信念在过去十年中受到了挑战。研究表明,天生免疫系统在再次遭受同样或不同刺激时可以更强烈地反应 — 换句话说,它可以被“训练”。
重要的是,这些研究还表明,“训练”天生免疫系统具有有益效果,例如在某些实验模型中具有抗肿瘤活性和增强对抗感染的反应。
但是炎症 — 即天生免疫系统对有害刺激的自然反应 — 也可能加重症状甚至导致疾病,这证明在开发基于免疫的疗法时需要更好地理解免疫系统。增加的反应并不总是有益的。
“训练性天生免疫(TRIM)已成为一个重要的免疫学原则,挑战了将记忆限制于适应性免疫的教条,”哈杰欣加利斯说。“因此,更好地理解TRIM对于适当地利用它以获得人类疾病的治疗益处至关重要。”
哈杰欣加利斯团队与来自德累斯顿工业大学的特里安塔菲洛斯·查瓦基斯领导的合作实验室一起,利用从某些真菌中提取的β-葡聚糖诱导TRIM,并测量在炎症性牙周炎和关节炎模型中生成的破骨细胞,这些细胞在生长和愈合过程中重吸收骨骼。
“我们发现这种处理使破骨前体在面临像关节炎这样的炎症挑战时更容易分化为破骨细胞,”查瓦基斯说。
“因此,尽管TRIM可以带来有益的效果 — 保护免受感染和癌症 — 我们的结果表明,先前感染的记忆也可能促进炎症性疾病和炎症性骨量丧失障碍之间的共病,”哈杰欣加利斯补充道。
然而,他们的研究表明,β-葡聚糖仅增加了发生骨量丧失的机会 — 它并不会导致实际的骨量丧失。只有在存在第二次炎症刺激(如关节炎或牙周炎)的情况下,才会发生骨量丧失。
“这种对[二次挑战]的要求体现了训练免疫的概念 — 训练刺激导致未来事件的准备状态,”哈杰欣加利斯说。
重要的是,这些结果反驳了最初刺激推动TRIM是有益或不适应(有害)的观点,因为β-葡聚糖在哈杰欣加利斯和查瓦基斯之前的研究中导致了有益的TRIM(例如,肿瘤生长抑制)。
“我们的发现表明,TRIM出现时的背景决定了功能结果是保护性还是有害的,”查瓦基斯说。
“考虑到TRIM诱导剂的预防或治疗应用时,TRIM的双刃剑特性尤为重要,”哈杰欣加利斯补充道。
乔治·哈杰欣加利斯是宾夕法尼亚大学牙科医学院基础与转化科学系的托马斯·W·埃文斯百年教授。
特里安塔菲洛斯·查瓦基斯是德国德累斯顿工业大学临床化学和实验医学研究所的教授和主任。
其他作者包括宾夕法尼亚大学和四川大学牙科医学院的王辉;宾夕法尼亚大学牙科医学院的阿尼莎·U·沙赫;宾夕法尼亚大学牙科医学院和上海交通大学的李晓飞;四川大学的王军和叶玲;德累斯顿工业大学的诺拉·哈克、马尔科·巴罗维奇、阿德琳娜·博特扎图、金正仁、贝蒂娜·格尔肯、艾卡特里尼·哈齐奥安诺、永井康介、曼吉什·T·贾伊卡尔、马尔蒂娜·劳纳和本·维洛克斯;德累斯顿工业大学和放射性药物癌症研究所的莉迪亚·卡拉法提;德累斯顿工业大学和国家肿瘤疾病中心德累斯顿合作中心的朱莉亚·特里马里奥和申艳;以及拉德布德大学医疗中心和波恩大学的米哈伊·G·内特亚。
此项工作得到了来自病理生化与分子诊断基金会(支持N.H.)、德国研究共同体(支持T.C.、L.K.、M.R.和B.W.的SFB-TRR369)及美国国立卫生研究院(支持G.H.的DE031206和DE033643)的资助支持。T.C.还得到了欧洲研究理事会(LOSYSINCHRON)、萨克森州科学、文化和旅游部(SMWK)以及德国研究共同体(SFB-TRR332)的支持。