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阴性选择是T细胞发育过程中关键步骤之一。经历了阳性选择的具有自身MHC(Major histocompatibility complex,主要组织相容性复合体)限制性的T细胞,通过阴性选择的机制,建立胸腺中枢耐受。在该过程中,能够识别自身抗原的T细胞,通过克隆删除的形式得以清除。胸腺基质细胞,特别是胸腺髓质上皮细胞(Medullary thymic epithelial cells,mTEC),对于T细胞的阴性选择是十分重要的。在阴性选择过程中,mTEC能够表达趋化因子招募经历过阳性选择的T细胞进入髓质区,与此同时胸腺髓质上皮细胞还能够表达自身抗原,直接或间接地(将抗原传递给树突状细胞)递呈抗原给T细胞,诱导T细胞阴性选择,建立胸腺中枢耐受,保护机体免受自身免疫病。 早期的研究结果显示淋巴毒素,淋巴毒素受体(Lymphotoxin-lymphotoxin betareceptor,LT-LTβR)信号通路对于mTEC的发育十分重要,在缺失LT或LTβR的基因敲除小鼠中,mTEC的数量显著下降,功能也受到影响。但是,由于LTβR细胞表达谱的广泛性,目前并不清楚LTβR直接或间接调节mTEC的发育,以及LTβR如何影响mTEC的发育。为此,我们构建了上皮细胞缺失LTβR的条件性基因敲除小鼠(Conditional knockout mice,cKO小鼠, Ltbrflox/floxK14Cre),验证上皮内源性LTβR对于mTEC的发育的作用。结果显示,在这种上皮细胞条件性缺失LTβR的小鼠中,mTEC的数目也是显著下降的,说明LTβR在mTEC上皮细胞的发育过程中,直接发挥作用。LTβR的两个配体分子LT和LIGHT曾被报道对于mTEC的发育起重要作用,然而关于它们在何种细胞上表达其重要作用却鲜有报道,我们通过混合骨髓移植的方法构建了T细胞上缺失LT以及同时缺失LT和LIGHT分子的嵌合体小鼠,最终结果表明,T细胞上表达的LT和LIGHT协同调节mTEC的发育过程。 我们进一步研究LTβR是通过何种机制影响到mTEC的发育。我们发现在上皮细胞细胞特异性敲除LTβR的成年小鼠中,无论是mTEC的增殖,还是凋亡,和野生型对照相比都没有显示出可能导致细胞数量减少的缺陷。甚至,条件性敲除小鼠中mTEC的凋亡甚至比野生型还要少,这可能是由于负反馈补偿机制所致。我们检测更早时期(胚胎期和新生期)的小鼠,也获得了类似的结果。这些结果表明,LTβR可能并不是通过直接调控mTEC的增殖和凋亡,从而导致cKO小鼠中mTEC数量下降的。 除了胸腺髓质上皮细胞自身的增殖和凋亡以外,影响其细胞库数目的另一方面的原因就是上游胸腺髓质上皮祖细胞(Medullary thymic epithelial cell progenitor,mTECp)的数目及向下游mTEC的分化。首先,Claudin34和SSEA-1(SSEA-1也被称作CD15或者Fut4)这两个分子被用来作为mTECp细胞的分子标记物。而胚胎期和新生期一周内的祖细胞对于成年小鼠中mTEC的尤为重要。关于这群mTECp细胞的分子调节机制,目前尚未有报道。我们发现,在新生期的条件性敲除小鼠中,其mTECp细胞的数目是下降的,根据这一结果,我们推断LTβR条件性敲除小鼠中mTEC数目的下降很有可能是由于其祖细胞在新生期就出现下降所导致。其次,通过对mTEC特异性转录因子的筛选,我们发现缺失LTβR的mTEC细胞内这些特异性转录因子的表达是下降的,反之,通过抗体激活LTβR信号通路能够提高这些特异性转录因子的表达,这一结果提示我们LTβR可能也在mTECp细胞向mTEC的分化过程中起推动作用。 组织特异性抗原(Tissue specific antigens,TSA)的表达是mTEC功能的重要体现,cKO小鼠mTEC的下降,最终导致胸腺内TSA表达水平的下降。为了进一步研究mTEC缺陷对胸腺细胞阴性选择的影响,我们将OT-I的骨髓移植到cKO和对照小鼠背景下的Rip-mOVA(Rat insulin promoter driven membraneovabulmin)小鼠内,分析OT-IT细胞在胸腺髓质上皮细胞缺失或者不缺失LTβR情况下,遇到OVA后的克隆删除情况。结果发现在条件性敲除小鼠中成熟的OT-IT细胞是增多的,也就说明条件性敲除小鼠存在阴性选择方面的缺陷。综上所述,我们发现上皮来源的LTβR对胸腺髓质上皮细胞的发育十分关键,但是LTβR并不影响胸腺髓质上皮细胞的增殖与凋亡。我们首次发现了能调节mTECp细胞的分子-LTβR。mTEC细胞数目的下降最终导致cKO小鼠胸腺内TSA表达的减少以及T细胞阴性选择的缺陷。