奶牛坏死梭杆菌自然诱发腐蹄病的T细胞免疫应答特征及其防御机制研究

《Frontiers in Immunology》：Characterization of T cell responses against Fusobacterium necrophorum naturally-induced foot rot in dairy cows

本文首次采用八色流式细胞术揭示了奶牛在坏死梭杆菌自然诱发腐蹄病后的T细胞免疫应答特征，发现CD4+CD8+双阳性T细胞和NK细胞在防御过程中显著激活并形成特异性记忆表型，为开发针对该病原的细胞免疫疫苗提供了关键理论依据。

　　

引言

奶牛腐蹄病是由坏死梭杆菌引起的一种常见传染病，主要侵害蹄部趾间皮肤及皮下组织，导致化脓性坏死并延伸至冠带、系关节等部位。该病不仅严重影响奶牛生产力，更因坏死梭杆菌的耐药性问题使疫苗研发成为焦点。现有研究多集中于病原分离鉴定，而宿主感染后的细胞免疫特征，特别是T细胞应答机制尚不明确。

材料与方法

研究选取江苏某奶牛场经16S rDNA测序确诊为坏死梭杆菌单一感染的15头病牛，以及15头健康对照牛。通过尾静脉采集EDTA抗凝血，采用淋巴细胞分离液梯度离心获取外周血单核细胞。运用八色流式细胞术 panel对T细胞亚群进行表型分析，关键抗体包括CD3、WC1、CD335、CD4、CD8、CD44、CD27和CD45RO。通过CD44^High表达判定细胞激活状态，以CD45RO⁺CD27^-定义效应记忆T细胞，CD45RO⁺CD27⁺定义中央记忆T细胞。

结果

病原确认与T细胞亚群动态

微生物分析显示83.3%病牛为坏死梭杆菌单一感染。流式检测发现，病牛外周血中αβ T细胞、NK细胞和NKT细胞比例显著升高，而WC1⁺γδ T细胞比例不变。进一步分析αβ T细胞亚群显示，CD4⁺CD8^-辅助T细胞和CD4⁺CD8⁺双阳性T细胞显著扩增，但CD4^-CD8⁺细胞毒性T细胞无显著变化。

T细胞激活与记忆表型特征

所有T细胞亚群（包括WC1⁺γδ T、NK、CD8⁺、CD4⁺、CD4⁺CD8⁺T细胞及NK细胞）的CD44^High表达均显著上调，提示全面激活。记忆表型分析发现：NK细胞和CD4⁺CD8⁺T细胞中效应记忆T细胞比例增加，而γδ T、NK和CD4⁺T细胞中该亚群减少；中央记忆T细胞在NK、CD8⁺、CD4⁺和CD4⁺CD8⁺T细胞中均显著扩增。

讨论

本研究首次系统揭示坏死梭杆菌感染诱导的T细胞免疫图谱。CD4⁺CD8⁺双阳性T细胞的显著扩增与激活尤为关键，这类细胞在牛乳腺炎研究中已证实具有免疫调节功能。值得注意的是，CD8⁺T细胞虽被激活但未扩增，暗示其可能通过非增殖机制参与免疫应答。中央记忆T细胞的广泛形成提示机体可能建立了长效免疫记忆，这对疫苗研发具有重要指导意义。然而，γδ T细胞在慢性感染阶段无显著变化，可能因其主要参与早期免疫应答。

结论

该研究通过多色流式细胞术精准描绘了奶牛腐蹄病的T细胞免疫特征，明确了CD4⁺CD8⁺T细胞和NK细胞在防御坏死梭杆菌中的核心地位，为开发靶向细胞免疫的疫苗策略提供了新视角。未来需结合绝对细胞计数和功能验证实验，进一步阐明各亚群的具体作用机制。