小动物活体光学成像技术在感染性疾病研究中的应（二）

（接上期）

二.监测抗感染免疫反应

在利用小动物活体光学成像技术观测病原体在动物体内感染情况的同时，还可应用 该技术观测机体对病原体入侵的免疫反应。此类应用可以通过三种方式实现：1、利用 报告基因标记在免疫细胞中特异性表达的基因启动子而构建转基因动物，以该转基因动 物为实验模型，用经光学标记的病原体对其进行感染，观测病原体感染而引发的免疫细 胞应答；2、利用报告基因标记目的基因的启动子构建转基因动物，观测病原体感染后 该基因的表达情况，了解免疫应答的分子机理；3、利用某种免疫相关基因被敲除的基 因敲除鼠作为实验模型，观测病原体的感染情况，以了解这些基因在免疫反应中的作用。

Cho 等利用LysEGFP转基因小鼠作为实验用鼠，应用IVIS系统观测了生物发光金 黄色葡萄球菌经皮肤伤口感染小鼠后引发的嗜中性粒细胞的免疫应答。由于实验小鼠是 LysEGFP 转基因小鼠，因此其体内的嗜中性粒细胞即为EGFP所标记，因此在用生物发 光成像模式观测细菌感染的同时，也能通过荧光成像模式观测嗜中性粒细胞在感染部位 的聚集。如下图所示，与未经感染的对照组相比，金黄色葡萄球菌的感染引发了大量嗜 中性粒细胞在感染部位的聚集，这伴随着细菌感染程度相应地降低，而对照组中少量嗜 中性粒细胞的聚集是由于皮肤创伤而引起的免疫反应。

上图：应用IVIS系统观测生物发光金黄色葡萄球菌对LysEGFP转基因小鼠皮肤伤口的感染及所引起的嗜 中性粒细胞的免疫应答情况。左，不同时间点金黄色葡萄球菌感染生物发光成像及定量结果；右，EGFP 标记的嗜中性粒细胞对细菌感染的应答荧光成像及定量结果。

IL-1R 信号通路的激活在嗜中性粒细胞对金黄色葡萄球菌皮肤感染的免疫应答中起 重要调控作用，而IL-1α和IL-1β 是激活IL-1R 信号通路的两种主要配体。Miller 等人 通过应用敲除上述两种基因的基因缺陷型小鼠IL-1α-/-、IL-1β-/-及IL-1α/IL-1β-/-，揭示了 IL-1β 在趋化嗜中性粒细胞到达皮肤感染区域所起的重要调控作用。结果显示，金黄色 葡萄球菌对野生型小鼠及 IL-1α-/-缺陷型小鼠中的感染程度相当，而对 IL-1β-/-及 IL-1α/ IL-1β-/-缺陷型小鼠的感染程度明显高于前两者，说明IL-1β在趋化嗜中性粒细胞对金黄 色葡萄球菌皮肤感染的免疫应答中是必须的。

上图：应用IVIS系统观测生物发光金黄色葡萄球菌对野生型小鼠及三种基因缺陷型小鼠IL-1α-/-、IL-1β-/ 和IL-1α/ IL-1β-/-的皮肤感染情况。左，普通相机拍摄图片；右，活体光学成像结果。

Cheeran 等利用从转基因小鼠Tg(β-actin-luc)中提取的脾细胞及淋巴结细胞，研究了 免疫细胞对病毒感染的响应。研究者将提取的发光脾细胞及淋巴结细胞通过尾静脉注入 脑室内感染巨细胞病毒的小鼠，利用 IVIS 系统观测了上述免疫细胞在活体动物体内对 感染病灶点的浸润。结果显示，在未经病毒感染的正常小鼠体内，移植的淋巴细胞主要 聚集于脾内（如下图-1dpi所示），而当小鼠脑部感染病毒后，这些淋巴细胞会迁移至感 染区域而发挥免疫清除作用。

上图：利用IVIS 系统观测免疫细胞对病毒感染的免疫应答。A、小鼠背部朝上拍摄；B、小鼠腹部朝上拍 摄。-1dpi 为病毒感染前24h尾静脉注射淋巴细胞成像结果，每张图中从左至右第一只小鼠为注射生理盐水 的对照小鼠，第二、三只小鼠为脑室内感染巨细胞病毒的疾病小鼠。

Davies 等利用嗜酸性粒细胞特异性启动子 EPX 控制萤火虫荧光素酶基因的表达， 而构建了转基因小鼠 EPX-luc，并用该转基因小鼠作为实验小鼠，观测了由血吸虫 （Schistosome）感染而引发的嗜酸性粒细胞的免疫应答。结果显示，在感染后 8 至 10 周，嗜酸性粒细胞主要在肝脏、小肠、上下肢及胸骨中增多，而这种增多是由血吸虫卵 在这些区域的沉积所引发，而血吸虫自身也会在早期潜伏性感染时引起小肠中嗜酸性粒 细胞的增多。