Science解密免疫细胞迁移机制

由奥地利科学技术研究所助理教授Michael Sixt领导的一个研究小组，提供了免疫细胞如何寻路穿过组织机制的新认识。这些研究发现提供了首个证据，表明细胞沿着组织中固定的化学信号浓度梯度实现了定向迁移。长期以来人们一直认为应是如此，但从未通过实验进行证实。相关论文发表在1月17日的《科学》（Science）杂志上。

免疫细胞时常在我们的身体中巡逻，以巡查细菌、病毒等外源侵入物。为此，它们离开血液，积极地爬行穿过组织，最终通过淋巴管重新进入血液循环。Michael Sixt实验室的研究人员阐析了细胞如何受到引导通过如皮肤等组织的机制。

研究人员认为，免疫细胞是通过“触摸”或“嗅”的方式来感知它们的环境：它们利用粘附受体与结缔组织蛋白等结构分子结合。或是它们利用专门的表面受体“嗅到”溶解性信号分子。尤其是溶解性分子，被认为是充当了定向信号，因为这些免疫细胞倾向于更密集地靠近溶解性分子生成地。就如同闻香寻花一样，免疫细胞能够沿着这样的溶解性梯度往下走。研究人员曾在细胞培养物实验中证实触觉和嗅觉这两种机制的作用。但目前对于真正组织中细胞导向发挥功能的机制仍不清楚。

根据新研究，小鼠皮肤中的免疫细胞采用了一种组合策略。它们跟随着指引信号梯度，这些信号并非是溶解性的，而是固定在结缔组织的糖分子上。在他们最新发表的研究工作中，Michael Sixt研究小组将树突状细胞和信号分子——趋化因子CCL21进行了显像，记录了细胞导航通过活组织的影像。研究人员发现趋化因子是由淋巴管专门生成。从淋巴管到周围组织，趋化因子分布形成了一个浓度梯度。

与奥地利科学技术研究所的两位物理学家Robert Hauschild和Tobias Bollenbach合作，他们绘制出了趋化因子分布的定量图谱，并比较了细胞的迁移路线。观察结果与定量预测相吻合：一个细胞可通过比较其表面上的趋化因子浓度来找到下一个淋巴管，然后爬向更高的浓度。由于梯度嘈杂，为了让这一机制起作用，细胞必须有一定的大小。小的细胞很容易困在一个局部浓度高峰，因为它无法“看清”附近是否有更高的峰。为了证实他们的想法，科学家们利用来自外部的过量趋化因子消除组织中的趋化因子梯度。他们发现，这会使细胞发生混乱，无法找到通往淋巴管的路径。当他们让趋化因子不再固定于组织时，细胞也会产生迷惑，这表明这种梯度并非是可溶性的，而是与组织相结合。