Evidence for a Functional Second Thymus in Mice----14 APRIL 2006 VOL 312 SCIENCE
本人读过一篇文章，做Seminar用，现将翻译内容附于下，希望对有兴趣的同志有帮助。小鼠的第二个功能性胸腺
摘要：胸腺位于胸腔，支持T细胞的发育。这里，我们发现了鼠颈部存在一个第二胸腺，它在鼠出生后发育，大小如同淋巴结。颈部胸腺有典型的髓质-皮质结构，能促进T细胞的发育，移植给无胸腺裸鼠可以纠正后者的T细胞缺陷。证实小鼠存在功能性第二胸腺，可能有助于理解其它脊椎动物的胸腺器官进化上的联系，提示我们需要对胸腔胸腺切除以阻断小鼠T细胞更新的既往研究重新评价。
胸腺是一个促进自身耐受的T细胞发育的中枢淋巴器官，在细胞免疫中起主要作用。小鼠胸腺原基自胚胎前肠第三咽囊长出，形成双侧结构；于孕中期，即胚胎第11.5天时造血祖细胞即出现于此。胸腺小叶向腹侧与尾侧下降，最终到达胸腔上部并接近心脏。尽管已经深入认识到胸腺促进T细胞发育；但很多重大问题，如胸腺功能的起始与持续时间，非胸腺部位如皮肤、肠道、肝脏亦能促进T细胞发育，是否可推测它们是T细胞发育场所，手术切除胸腔胸腺后免疫结局等，都需要去解决。
研究中，我们发现多个具有淋巴特征的结构，或表浅或隐藏在颈部腹侧肌肉内。由于它们不能明确地断定为淋巴结，为进一步分析，我们描述的它们的位置(图1A、K)。我们发现其中一些颈部淋巴器官具有胸腺结构特征，如髓质-皮质结构(图1B)，它们表达角蛋白(图1D)，CD4+CD8+，CD4+CD8-，CD4-CD8+胸腺细胞，这些细胞上有低或高水平的TCR/CD3的表达(图1C、E、F)。作为比较，图1G、J显示的是胸部胸腺组织，图1K、L是颈部淋巴结，其中只有成熟的T细胞(图1M、O、P)，而缺少表达角蛋白的上皮细胞(图1N)。与发育中的胸腺细胞一致，RAG1，RAG2，TdT与pTα基因表达见于颈部胸腺，而未见于淋巴结(图S1)。颈部胸腺基质中规则分布着正常数量的DC与上皮细胞(图S2)，并且表达转录调节子Foxn1与Aire，后者见于典型的胸腺微环境(图S3)。
尽管胸腺结构与胸腺细胞表型在颈部与胸部胸腺十分相似，但它们并不一样。颈部胸腺小叶内有大约1.6×105胸腺细胞，而胸部胸腺的含量则是108(图S4)；胸部胸腺是多小叶的，而颈部胸腺则只有一个小叶(图1,S4)。颈部胸腺中成熟T细胞含量较胸部胸腺高(图S4，支持性网络数据SOM 文1)。
Foxn1是一个转录因子，对于胸腺上皮分化与胸腺细胞生成十分关键。为能快速鉴定颈部胸腺，我们建立了一个小鼠报告系，加强绿色荧光蛋白(EGFP)基因插到Foxn1调节序列的后面，通过观察颈部与胸部胸腺组织特异的原位荧光可直接区别二者(图1Q)。额外的胸腺定位与其Foxn1表达一致(图1A、R)，我们观察到颈部两个小的EGFP+器官(图1Q)。正常BALB/c小鼠中，19/21(90%)具有1个(11/19例)或2个(7/19例)或3个(1/19)颈部胸腺。C57BL/6小鼠颈部胸腺较BALB/c小鼠减少一半，提示表型对基因型的依赖。颈部胸腺亦见于FVB小鼠。分析10只BALB/c小鼠的颈部胸腺(每只都有)，发生一半具有两个器官，另一半只有单一的颈部胸腺(图1R)。因此，颈部胸腺的解剖位置与数量具有可变性。
接着，我们分析颈部胸腺能否驻留T前体细胞克隆并促进T细胞发育。实验第一步，成年BALB/c小鼠(H-2d)的颈部胸腺移植到C57BL/6小鼠(H-2b)的肾包膜内 (图2A、C)。6周后显示皮、髓质区出现DP、SP胸腺细胞(图2C)。MHC标志的表达表明造血克隆来自宿主造血前体细胞。胎儿胸腺移植物，可以在肾包膜下长到胸腔胸腺大小，类似成年胸腺大小；而颈部胸腺移植后只保持原有大小(图2，SOM 文2，图S5)。
胸腺的一个重要功能是，产生自身MHC限制的、免疫耐受的T细胞。为验证颈部胸腺亦具备这一特征，我们比较了两种胸腺的阳性、阴性选择。一种内源性超抗原(乳腺瘤病毒6)能耗尽BALB/c小鼠，而非C57BL/6小鼠，的自身反应性TCR Vβ3胸腺细胞；这一清除见于两种胸腺(图S4E)。MHC II限制的DO.11.10 TCR 转基因鼠阳性选择的CD4+胸腺细胞表达的转基因TCRα、β链，可发生于颈部胸腺与胸部胸腺(图S4G、H)。表明阳性选择与T细胞克隆清除可正常发生于颈部胸腺(SOM文3)。
移植实验的第二，拟检测从移植物中释放出的T细胞，缺少H-2Ld dm2 BALB/c小鼠(H-2Kd+、H-2Ld-) (图2E)的颈部胸腺移植给同系裸鼠(H-2Kd+、H-2Ld+)(图2F)。H-2Ld的表达可以跟踪外周血T到达胸腺移植物(H-2Ld-)或裸鼠骨髓(H-2Ld+)。Euthymic BALB/c(图2D)与dm2(图2E) 鼠外周血中淋巴细胞中30-65%为CD3+T细胞，其中CD4与CD8比例为4：1(图2D、E)。而BALB/c裸鼠外周血中只有10-15%的CD3+T细胞(图2H)，且主要为CD8+(图2F)。移植后第8周，所有7只小鼠显示胸腺源细胞进入外周血(平均5%，波动范围1.4-12.7%，H-2Kd+H-2Ld-)。这些细胞几乎都是CD3+T细胞，主要是CD4+，亦存在CD8+(图2G，绿色)。而且，移植颈部胸腺后总T细胞数量增加(图2h)。比较未移植的BALB/c鼠、BALB/c裸鼠与被移植颈部胸腺的BALB/c裸鼠的淋巴结中T细胞使用Vβ情况，表明移植的颈部胸腺可产生不同TCR的T细胞。分析Ld表达提示颈部胸腺移植物促进了移植胸腺来源与宿主来源的T细胞对Vbeta的不同使用 (图2I)。
为验证胸腺能够产生免疫耐受的外周T细胞，BALB/c裸鼠被移植了颈部胸腺，6周后，将T细胞依赖的B细胞抗原HBsAg去免疫受体裸鼠。免疫3周后，移植小鼠与对照组采血查IgG1滴度，以评价T细胞促使B细胞产生Ig或使Ig类型转换的能力。未移植的BALB/c裸鼠无反应，而移植组中4/6只产生了显著的IgG1反应(图2J)。因此，颈部胸腺能够将T细胞免疫潜能转移给缺少内源性胸腺的小鼠。
为寻找颈部胸腺的起源，在新生鼠的甲状旁腺侧发现了一个潜在(potential)类似物。其上皮结构显示了胸腺上皮细胞(TEC)的标志，如表达角蛋白5(K5)，K18，MHC II, Foxn1(图3)。甲状旁腺与胸腺类似物相邻，不表达k5与MHC II，但表达K18。高分辨率时，新生鼠颈部胸腺类似物显示不成熟的胚胎常位胸腺的形态特征。E12.5与E13.5天时，胚胎常位胸腺不成熟的TEC开始表达MHC II、K5、K18。然而，K5与K18标志的髓质-皮质结构，直到E14.5天时才较明显(图S6)。新生鼠颈部胸腺中，TEC亦共表达K5，K18，无明显的皮质髓质分界(图S6)，与E12.5与E13.5天的胚胎胸腺高度相关。相比之下，新生小鼠胸腔胸腺显TEC更成熟(图3)。E18.5天时检测不到TCR重排(图S7，SOM文4)，表明颈部胸腺发育晚。尽管这一阶段我们不能直接检测到发育的相关关系，我们的资料有力的表明第二胸腺在出生后，从新生小鼠的甲状旁腺邻近的类似物上发育而来，且较胸腔胸腺的成熟至少晚一周。
基于以上研究，颈部胸腺似乎忠实地支持了胸腺细胞的选择，并将携带不同TCR链的T细胞输出到外周淋巴器官，有助于T细胞依赖的抗体反应。至少，颈部胸腺能充分地促进T细胞发育。BALB/c与C57BL/6是两个高度相关的免疫学模型，下一步应在其近交或远交品系上进行研究。我们的结果提出了种系发生、个体发育与免疫学方面的问题。尽管颈部胸腺组织亦见于其它种系，包括人类，重要的是颈部胸腺组织是在生命形成早期还是稍晚些时候发生的。胚胎形成中，颈部胸腺常常是下移的胸腔胸腺的延伸到达颈部的部分。相应地，人类胎儿颈部胸腺很常见；但出生后颈部胸腺则罕见，否则与病态有关。这些患者由于胸腺不能下降到最终的纵隔处，从而形成残留物或在颈部任何位置形成瘤节。颈部胸腺在成年小鼠中常见，我们推测它不是一种偶然发生的畸形。尽管40年前小鼠颈部组织切片与我们观察到胸腺组织相似，但那时的人们还不知道这种组织是一功能性的胸腺。有关种系发生与个体发育进一步的讨论见SOM文5。
由于胸腺是一个被研究得较多的免疫器官，小鼠的颈部胸腺在此前未被发现，是很奇怪的。我们原本是通过缺少Tbx1基因的胚胎干细胞与裸鼠滋养细胞构建一种嵌合体模型，以研究胸腺发育上的缺陷， 缺少Tbx1基因的发生DiDeorge综合征；正常小鼠作为研究对照。这些研究要求系统地分析所有小鼠颈部组织，从而允许我们确定颈部胸腺，而他人却不能获得这些发现。
胸腔胸腺从第三咽囊下降到胸腔，而颈部胸腺可能是通过旁路途径的。目前我们仍不能完整的阐述调节胸腺下降与定位的机制；还需要进一步比较胸腔与颈部胸腺，以明确颈部胸腺的起始时间与位置。
从免疫学角度，一个固有的小鼠第二胸腺的存在在，将对以往采用常位胸腺切除小鼠作为研究对象的方法提出巨大挑战。常位胸腺胸腺切除术一直是研究T细胞系统在缺少naive T细胞产生时的一个主要的方法。一直认为，新生儿期胸腺切除者有残存适应性免疫，是由于切除得不完全或出生前免疫潜能细胞残留在胸腺里。这里，小鼠颈部胸腺可能提供一个胸腺细胞的第二来源。颈部胸腺移植到缺少内源性胸腺的裸鼠后，T细胞发育可以支持这一观点。针对鼠存在第二胸腺的观点，还需要大量复杂的基于胸部胸腺切除的实验。目前关于胸腺外T细胞的发育争议十分激烈，我们的发现展示了一个新的前景。
新生儿期胸腺切除患者有残存的适应性免疫.doc (31.5k)
