研究人员构建了pAAV IL-12质粒载体,并进行了AAV病毒包装,然后他们将AAV IL-12注射到小鼠体内,并观察给药1-8周后的病理变化,以确定实验性AIH(eAIH)模型的适当终点(其中AAV病毒包装服务由赛业生物提供)。他们在4周内观察到血清谷丙转氨酶(ALT)、IgG、抗核抗体水平升高以及界面性肝炎增加,且ALT和AST(谷草转氨酶)在4周时达到峰值。因此,他们在第4周开展了病理学分析,发现小鼠肝脏和脾脏中CD4+ T细胞和CD8+ T细胞的数量增加,其他特征也与AIH患者一致。这些结果表明,AAV IL-12模型适用于探索AIH病理学中的相关机制。
以往的研究显示,利用CD20抗体清除B细胞对难治性AIH患者有效果。于是,研究人员也在AAV IL-12模型中研究了CD20抗体对肝炎的疗效。CD20抗体治疗导致肝脏和脾脏中的B细胞减少,肝炎在部分程度上改善。值得注意的是,他们观察到血清IgG水平下降。CD20抗体治疗降低了记忆性T细胞的数量,但不影响肝髓系细胞的数量。这些结果表明,B细胞在肝炎的发展过程中起着致病作用。
由于脾脏中的B细胞丰度很高,研究人员推测该器官中的B细胞尤其具有致病作用。为了弄清这一点,他们从注射了AAV IL-12的小鼠脾脏中分离出B细胞,将其过继转移至脾切除小鼠体内(图1)。虽然脾切除术降低了ALT水平,但致病性B细胞的过继转移会逆转这种改善。肝组织学和肝颗粒酶B+CD8+ T细胞的数量表现出类似的趋势,而肝CD4+ T细胞的数量没有变化。由此可见,脾脏B细胞通过扩增CD8+ T细胞(CTL)在肝炎的发展过程中发挥作用。
图1 致病性B细胞的过继转移加重了脾切除小鼠的肝炎[1]
之后,通过RNA测序分析,研究人员发现致病性B细胞中IL-15的表达显著上调。IL-15是一种众所周知的细胞因子,促进记忆性CD8+ T细胞和CTL的维持和增殖。因此,他们推测B细胞来源的IL-15在诱导CTL及eAIH的后续发展中起关键作用。在小鼠脾脏中,B细胞大约占表达IL-15的免疫细胞的55%。在eAIH小鼠的肝脏/脾脏CD4+和CD8+ T细胞中,IL-15受体的表达升高,表明对IL-15信号传导更加敏感。此外,他们还观察到,eAIH小鼠脾脏中的B220+ B细胞和CD8+ T细胞彼此相邻,这表明它们之间存在直接的相互作用。
为了验证CTL增殖和肝炎发展是否依赖于IL-15,他们通过体内实验研究了IL-15中和的效果。与预期一致,在注射IL-15抗体后,小鼠的血清ALT水平显著降低,脾细胞数量减少,而肝脏单核细胞(LMNC)不受影响,表明IL-15抗体对脾脏的作用更强。同样地,脾脏和肝脏中的总CD8+ T细胞和颗粒酶B+ CD8+ T细胞数量也减少,表明IL-15中和可抑制脾脏和肝脏CTL,从而改善肝炎。
4 IL-15+ B细胞与CD40L+CD8+ T细胞相互作用
为了验证B细胞与CD8+ T细胞之间的相互作用,研究人员将来自eAIH小鼠的脾脏CD8+ T细胞与分离自eAIH或对照小鼠的脾脏B细胞进行共培养。他们发现,与致病性B细胞的共培养可诱导CD44+CD8+ T细胞的增殖,而对照B细胞则不能(图2)。值得注意的是,IL-15的中和抑制了CD44+CD8+ T细胞的增殖。这些结果表明,来源于脾脏B细胞的IL-15促进了记忆性CD8+ T细胞的增殖和维持。
那么,B细胞中的IL-15是如何上调的?后续的分析发现,IFN-γ和CD40抗体的联合刺激可上调小鼠脾脏B细胞中Il15、Cxcl10和Csf1的基因表达,这表明CD40L+细胞在诱导IL-15+ B细胞的过程中发挥重要作用(图2)。流式分析表明,eAIH中的脾脏CD8+ T细胞表现出CD40L表达上调。这些结果共同表明,脾脏IL-15+ B细胞和CD40L+ CD8+ T细胞相互作用以获得病理功能。
图2 IL-15+ B细胞与CD40L+CD8+ T细胞相互作用[1]
研究人员假设,记忆性CD8+ T细胞和CTL在脾脏B细胞诱导下增殖,随后迁移到肝脏造成肝细胞损伤。他们发现,在发炎肝脏的CD8+ T细胞中,趋化因子受体CXCR3的表达明显增加。CXCR3配体在肝脏中的基因表达也增加,其中Cxcl9的上调最为显著。CXCL9的中和可改善eAIH。CXCL9抗体治疗明显降低了肝脏颗粒酶B+ CD8+ T细胞和IL-15Ra+ CXCR3+ CD8+ T细胞的数量,表明CXCL9/CXCR3轴在肝炎发展中起着关键作用。
最后,为了探索这些结果的转化潜力,研究人员还分析了患者的临床样本。他们发现,AIH患者血清中存在高浓度的IL-15和IL-15+ B细胞,并与ALT水平呈正相关。此外,他们还观察到CD40L+IL-15Ra+记忆性T细胞的诱导,表明在AIH患者中存在与IL-15+ B细胞的相互作用。这些结果支持在AIH患者中进行转化研究和靶向治疗。