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天然免疫在新冠病毒感染中的作用

发布时间:2023-09-20

免疫系统是身体的卫士,由免疫细胞、免疫器官、免疫物质组成,和外来病原体和体内变异细胞做斗争,维持人体内环境的健康。


免疫系统有两个分支,即天然免疫系统和特异性免疫系统。天然免疫系统是人生下来就有的。特异性免疫系统是人生下来之后在生存过程中逐渐获得的。


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天然免疫系统主要由一些具有吞噬、杀伤、消化和清除作用的细胞和介质(如细胞因子和酶)组成,比如巨噬细胞、杀伤细胞(NK细胞)、中性粒细胞、补体等。杀伤细胞和中性粒细胞释放出来的具有消化功能的酶、以及补体也都是天然免疫系统的重要组成部分。


在严重急性呼吸综合征-冠状病毒2(SARS-CoV-2)感染期间,先天免疫中活化的巨噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞和自然杀伤细胞是抵御感染的第一道防线。这些免疫效应细胞捕获并摄取病毒,杀死被感染的上皮细胞,或产生抗病毒细胞因子。先天免疫防御网络在抑制SARS-CoV-2等呼吸道病毒的复制、感染建立和致病机理中发挥着至关重要的作用。有证据表明,衰老、肥胖和精神疾病会导致先天免疫力减弱,这些因素都与2019冠状病毒病(COVID-19)的感染率升高和疾病的严重程度进展有关。相反,营养元素、中药和热休克蛋白激活先天免疫反应可显著减缓COVID-19疾病进展。


上述研究成果于2023年9月在Biosafety and Health期刊上发表“Role of innate immunity in SARS-CoV-2 infection”的综述报道[1],王子豪博士为第一作者,中国科学院微生物研究所孟颂东研究员为通讯作者。文章基于现有的研究结果介绍了先天免疫在抵抗SARS-CoV-2感染中发挥的作用,以及适应性免疫、衰老、营养元素、饮食、肥胖、中药、神经免疫和热休克蛋白对先天免疫的影响。


热休克蛋白家族(HSPs)对先天免疫至关重要,这使得它们对预防SARS-CoV-2感染发挥不可替代的作用。在SARS-CoV-2感染早期,热休克蛋白被上调,作为损伤相关的分子模式(DAMPs),释放到细胞外空间,向先天免疫细胞,特别是树突状细胞和巨噬细胞发出显著的外周细胞损伤信号。因此,热休克蛋白进一步对抗原呈递的激活具有重要的生理意义。热休克蛋白与CD14、CD91、TLR2和TLR4受体相互作用,介导巨噬细胞和树突状细胞产生TNF-α、IFN-α、IL-1β、IL-6、IL-12和GM-CSF等细胞因子[2-4]。此外,热休克蛋白还可以刺激树突状细胞的成熟和迁移,打开Toll/IL-1信号通路,并引起快速的钙通量、I-κBα磷酸化和NF-κB活化[2]。在感染的后期,热休克蛋白家族也可以作为疾病进展严重程度的标志[5]。因此,热休克蛋白在先天免疫的激活中起着至关重要的作用。


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孟颂东团队二十多年来从事热休克蛋白gp96的免疫学功能研究,该团队研究发现,相比于天然免疫,gp96在特异性免疫中发挥更显著的作用,其能结合多种病毒和肿瘤抗原,促进抗原呈递,诱导机体产生特异性免疫反应,有效清除病毒和肿瘤细胞,治疗感染和癌症。同时高剂量的热休克蛋白gp96还能增加调节性T细胞的数量,增强调节性T细胞的功能,帮助机体恢复免疫稳态,治疗自身免疫性疾病。


参考资料:

[1] Z. Wang, F. Cheng, Y. Xu, X. Li, S. Meng, Role of innate immunity in SARS-CoV-2 infection, Biosafety and Health. (2023) https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.bsheal.2023.08.005.

[2] R.P. Wallin, A. Lundqvist, S.H. Moré, A. von Bonin, R. Kiessling, H.G. Ljunggren, Heat-shock proteins as activators of the innate immune system, Trends Immunol. 23 (3) (2002) 130-5, https://doi.org/10.1016/s1471-4906(01)02168-8.

[3] R.M. Vabulas, P. Ahmad-Nejad, C. da Costa, T. Miethke, C.J. Kirschning, H. Häcker, H. Wagner, Endocytosed HSP60s use toll-like receptor 2 (TLR2) and TLR4 to activate the toll/interleukin-1 receptor signaling pathway in innate immune cells, J Biol Chem. 276 (33) (2001) 31332-9, https://doi.org/10.1074/jbc.M103217200.

[4] A. Asea, S.K. Kraeft, E.A. Kurt-Jones, M.A. Stevenson, L.B. Chen, R.W. Finberg, G.C. Koo, S.K. Calderwood, HSP70 stimulates cytokine production through a CD14-dependant pathway, demonstrating its dual role as a chaperone and cytokine, Nat Med. 6 (4) (2000) 435-42, https://doi.org/10.1038/74697.

[5] J. Danladi, H. Sabir, Innate immunity, inflammation activation and heat-shock protein in COVID-19 pathogenesis, J Neuroimmunol. 358 (2021) 577632, https://doi.org/10.1016/j.jneuroim.2021.577632.