北京大学杨竞团队研发免疫器官全组织3D成像技术丨CellPress论文速递

神经系统对机体免疫系统的调节正逐渐被人们发现并认可，神经系统与免疫系统的相互影响已成为深入研究生理与病理状态下免疫系统调节机理的重要切入点，并且特定神经系统的免疫调节功能极有可能为多种免疫疾病的治疗提供全新的治疗思路与治疗方案。1979年伊始，传统的免疫组化技术帮助人们发现了啮齿类动物的脾脏、淋巴结及胸腺等经典免疫器官中神经分布的存在 [2][3][4][6][7][8][9][12]。然而，基于组织切片的传统免疫组化技术不能呈现神经分布完整而立体的结构，现有报道中关于神经系统在免疫器官与组织中的分布及功能仍存在争论，对于神经系统与免疫系统的特定联系仍需要进一步的探索。

近日，北京大学的杨竞博士团队在Cell Press细胞出版社旗下Cell Reports期刊以“Panicle-Shaped Sympathetic Architecture in the Spleen Parenchyma Modulates Antibacterial Innate Immunity”为题发表了检测免疫器官中神经分布的最新全组织3D成像技术ImmuView，首次在完整的小鼠脾脏中观察到呈圆锥花序样的神经纤维分布。

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ImmuView技术实现了未经切片处理的免疫器官的全组织免疫荧光成像，以此技术为基础，杨竞团队首次揭示了在重要免疫器官脾脏中呈圆锥花序样分布的交感神经，并进一步发现上述神经分布状态负调节脾脏抗细菌的固有免疫应答，并且神经递质去甲肾上腺素可以通过β2肾上腺素受体在细胞水平抑制细菌脂多糖（LPS）诱导的固有免疫应答。

ImmuView技术实现

免疫器官全组织免疫染色与3D成像

目前，CLARITY、iDISCO+、CUBIC、Ce3D等成像技术实现了脑组织等多种组织的3D可视化[1][5][10][11]。但是，免疫器官脾脏中富集含有大量血红蛋白的红细胞，而血红蛋白的光吸收能力使得脾脏的全组织3D成像仍然充满挑战。杨竞博士及其团队开发的全新成像方法ImmuView有效地消除了血红蛋白等富含亚铁血红素的分子，实现脾脏的全组织免疫标记和3D图像，并将此技术应用于淋巴结、派氏结和胸腺等其他免疫器官与组织中。

在ImmuView技术中，待研究的组织首先被固定，经蔗糖或双氧水脱色后，进行全组织免疫标记，随后进行光学透明化的处理，最终的组织样本可以通过共聚焦显微镜或激光片层显微镜成像观察。

利用ImmuView技术对脾脏进行3D成像分析，杨竞团队发现脾脏内神经纤维呈圆锥花序样分布，并主要由交感神经组成，而副交感神经在经典免疫器官中鲜少存在。霍乱毒素B（CTB）的追踪实验提示一种参与神经发育的关键的神经营养因子受体TrkA可能调节脾脏中交感神经的分布。酪氨酸羟化酶（TH）是交感神经的特异性标记，采用Th-cre; TrkAfl/fl小鼠在交感神经中条件性敲除TrkA后，脾脏中神经纤维明显减少，说明脾脏内交感神经的分布的建立过程依赖于TrkA。

为进一步明确免疫器官内神经分布的功能，杨竞团队采用ImmuView技术分析脾脏中滤泡结构，并通过流式细胞术（FACS）分析B细胞、T细胞和巨噬细胞等主要淋巴细胞的数量，通过肿瘤坏死因子α（TNFα）、干扰素β（IFNβ）、白介素6（IL6）等细胞因子的水平及对于大肠杆菌（E.coli）的清除探索脾脏对抗细菌感染的固有免疫应答。缺失交感神经分布的Th-cre; TrkAfl/fl小鼠脾脏内，募集中性粒细胞而上调抗细菌的固有免疫应答水平，说明脾脏内交感神经分布对其免疫功能的负调节作用。同时，交感神经的神经递质去甲肾上腺素通过调节β2肾上腺素受体及其下游蛋白激酶A（PKA）信号，抑制中性粒细胞招募从而有效地抑制抗细菌的固有免疫应答，这些研究成果完善了免疫器官内神经-免疫调节的机制。

脾脏内交感神经负调节抗细菌的固有免疫应答

杨竞博士团队开发了全新的免疫器官全组织免疫标记和3D成像技术，为脾脏等免疫器官的功能研究提供了全新的思路与方案，强调了交感神经信号与脾脏固有免疫之间的独特联系，明确了免疫器官内交感神经分布的生理意义，对深入理解神经-免疫调节有重要的意义。

论文主要作者

关于 杨竞 博士

杨竞博士于2009年在美国德克萨斯大学西南医学中心获得博士学位，随后跟随Marc Tessier-Lavigne教授分别在美国基因泰克公司及洛克菲勒大学开展博士后研究工作。2015年入职北京大学生命科学学院任助理教授，同时受聘为北京大学IDG麦戈文脑科学研究所研究员和北京大学－清华大学生命科学联合中心。杨竞博士的主要研究领域为神经生物学、代谢生理学和免疫学。其团队通过开发全组织免疫染色和3D成像技术体系，并结合多种免疫相关疾病动物模型，探索脾脏、肺、消化道、皮肤等器官和组织中神经-免疫调节的生理或病理机制。杨竞博士曾获得国家自然科学基金委“优秀青年科学基金”，并在Cell、Neuron、Science和Proc Natl Acad Sci USA等国际著名学术期刊上发表论文十余篇。

相关论文信息

论文原文刊载于Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell Reports上，点击“阅读原文”或扫描下方二维码查看论文

论文标题：

Panicle-Shaped Sympathetic Architecture in the Spleen Parenchyma Modulates Antibacterial Innate Immunity

论文网址：

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(19)30721-1

DOI:

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.05.082

参考文献 （上下滑动查看）

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