首先研究人员对鱼体内工作的适应性免疫系统进行了成像

威斯康星大学麦迪逊分校研究人员的一项新研究首次展示了非哺乳动物物种适应性免疫系统的作用。这一进展对一系列科学目标具有潜在影响，从改进野生动物疫苗到更好地了解基本疾病过程以及可能的适应性免疫本身的进化。

这项最近发表在《美国国家科学院院刊》上的研究以非凡的视觉细节追踪免疫细胞在斑马鱼体内的运动，揭示了细胞在斑马鱼身体周围的系统循环——这是一种以前从未被记录过的现象。

像许多科学发现一样，研究人员最初并没有着手去做。

“这完全是无意的，”领导这项工作的医学微生物学和免疫学系博士后研究员TannerRobertson说。罗伯逊是一名免疫学家，之前曾使用小鼠模型研究人类疾病。小鼠是一个有用的模型，部分原因是，作为哺乳动物，它们与人类共享淋巴结网络。豆形器官在哺乳动物的适应性免疫系统中起着关键作用。许多其他动物的情况并非如此，包括斑马鱼。

“斑马鱼让我感到困惑的事情之一，来自小鼠模型，”罗伯逊说。“他们没有淋巴结，那么他们的适应性免疫系统是如何工作的呢?”

几乎所有脊椎动物都有适应性免疫系统，由专门的细胞和抵御病原体的解剖网络组成。在人类和其他哺乳动物中，淋巴结和淋巴管构成了物理基础设施，抗病原体T细胞和其他免疫细胞通过这些基础设施穿过身体并寻找传染原。

另一方面，虽然鸟类、爬行动物、两栖动物和有颚鱼类也有适应性免疫系统，但它们缺乏淋巴结来收集和移动免疫细胞到全身。迄今为止，这些抗感染系统的结构以及它们在非哺乳动物中的工作方式仍然相对不透明。

“很难理解在没有淋巴结的情况下，它们的适应性免疫系统是如何工作的，”罗伯逊说，因此他着手尝试这样做。

罗伯逊和他的同事使用复杂的成像装置和经过基因改造以在成年后保持透明的斑马鱼，能够追踪表达荧光蛋白的免疫细胞在斑马鱼中穿行。

他们发现了一个组织严密的免疫细胞网络。特别是，他们记录了T细胞通过鱼鳞之间形成的口袋在斑马鱼身体周围移动。在这些口袋中，荧光细胞呈现为有规律地重复的菱形图案，反映了鳞片本身的形状。

“我们发现这些细胞可以在这个称为集体迁移的过程中移动，这是细胞快速移动的一种非常有效的方式，”威斯康星大学麦迪逊分校医学微生物学和免疫学以及儿科教授AnnaHuttenlocher说，她为Robertson提供了这项研究的建议.

之前的研究表明，包括哺乳动物在内的其他动物体内的T细胞可能以类似的方式在体内迁移，但研究人员从未直接观察到这种现象。

“据我们所知，从未在任何生物体中观察到将T细胞组织成重复模式的网络，”Huttenlocher说。

研究人员发现，这种有序的T细胞流动功能类似于哺乳动物的淋巴结。当鱼被感染时，T细胞的行为发生转变，因此它们不再在斑马鱼体内连续循环，而是在寻找抗原时变得更加随机。

虽然这项新研究揭示了适应性免疫系统如何在斑马鱼中发挥作用，但它也向研究人员提出了许多令人兴奋的问题。

“这是我认为我们产生的问题比我们回答的更多的项目之一，”罗伯逊说。“我们不知道我们在这里描述的网络是否存在于其他动物身上。它正在解决一个关于免疫系统进化方式的重要学术问题。”