EAE小鼠胸腺萎縮與疾病嚴(yán)重程度關(guān)系的初步探究①

魏高輝　鄭配國　張俊華　馬雪涵　孟憲春　明　亮　劉紅春

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科，河南省檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州450052)

[摘　要]　目的：研究EAE小鼠胸腺萎縮與疾病嚴(yán)重程度的關(guān)系。方法：MOG35-55肽免疫C57BL/6小鼠誘導(dǎo)EAE,分析EAE小鼠疾病嚴(yán)重程度與胸腺萎縮的關(guān)系，流式細(xì)胞分析胸腺CD4+CD8+雙陽性細(xì)胞、CD4+CD8-、CD4-CD8+單陽性細(xì)胞與疾病嚴(yán)重程度的關(guān)系。 結(jié)果：尾部無力小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(20.25±3.49)×106個，雙后肢無力小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(4.93±0.85)×106個，雙后肢癱瘓小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(1.8±0.19)×106個，四肢完全癱瘓小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(0.52±0.07)×106個，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；EAE疾病越重，CD4+CD8+雙陽性細(xì)胞在胸腺細(xì)胞中的比例越低，CD4+CD8-、CD4-CD8+單陽性細(xì)胞比例越高，不同疾病組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論：EAE小鼠疾病嚴(yán)重程度與胸腺萎縮程度關(guān)系密切，EAE小鼠中活化T細(xì)胞的定向遷移可能導(dǎo)致胸腺萎縮。

[關(guān)鍵詞]　實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎；胸腺；萎縮

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2015.11.003

EAE小鼠胸腺萎縮與疾病嚴(yán)重程度關(guān)系的初步探究①

魏高輝鄭配國張俊華馬雪涵孟憲春明亮②劉紅春②

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科，河南省檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州450052)

[摘要]目的：研究EAE小鼠胸腺萎縮與疾病嚴(yán)重程度的關(guān)系。方法：MOG35-55肽免疫C57BL/6小鼠誘導(dǎo)EAE,分析EAE小鼠疾病嚴(yán)重程度與胸腺萎縮的關(guān)系，流式細(xì)胞分析胸腺CD4+CD8+雙陽性細(xì)胞、CD4+CD8-、CD4-CD8+單陽性細(xì)胞與疾病嚴(yán)重程度的關(guān)系。 結(jié)果：尾部無力小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(20.25±3.49)×106個，雙后肢無力小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(4.93±0.85)×106個，雙后肢癱瘓小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(1.8±0.19)×106個，四肢完全癱瘓小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(0.52±0.07)×106個，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；EAE疾病越重，CD4+CD8+雙陽性細(xì)胞在胸腺細(xì)胞中的比例越低，CD4+CD8-、CD4-CD8+單陽性細(xì)胞比例越高，不同疾病組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論：EAE小鼠疾病嚴(yán)重程度與胸腺萎縮程度關(guān)系密切，EAE小鼠中活化T細(xì)胞的定向遷移可能導(dǎo)致胸腺萎縮。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎；胸腺；萎縮

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2015.11.003

中圖分類號①本文為國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81172835)。

通訊作者②，E-mail:xingyunerliu@163.com；E-mail:jykmingliang@163.com。

作者簡介：魏高輝(1989年-)，男，主要從事自身免疫病機(jī)制方面的研究，E-mail:wghyxjy@163.com。

[Abstract]Objective:To study the relationship between atrophy of the thymus and disease severity in EAE.Methods: MOG35-55 peptide induced EAE in C57BL/6 mice and analyzed the relationship between the severity of EAE and thymic atrophy，F(xiàn)low cytometry analysis was used to evaluate thymic CD4+CD8+DP cells,CD4+CD8-,CD4-CD8+SP cells in relation to the severity of the disease.Results: The number of thymocytes in mice with decreased tail tone was (20.25 ± 3.49)×106,hindlimb weakness(4.93 ± 0.85)×106,complete hindlimb paralysis(1.8 ± 0.19)×106,and forelimb and hindlimb paralysis(0.52 ± 0.07)×106，there were statistically significant differences between groups(P<0.05).As the disease progresses,CD4+CD8+DP cells ratio decreased,CD4+CD8-,CD4-CD8+SP cell ratio increased,different disease groups was statistically significant difference (P<0.05).Conclusion: The atrophy of thymus was closely related to the severity of EAE.Migration of activated T cells in EAE may cause atrophy of thymus.

Preliminary inquiry EAE mouse atrophy of thymus relationship with disease severity

WEIGao-Hui,ZHENGPei-Guo,ZHANGJun-Hua,MAXue-Han,MENGXian-Chun,MINGLiang,LIUHong-Chun.ClinicalLaboratory,theFirstAffiliatedHospital,ZhengzhouUniversity,HenanKeyLaboratoryofMedicalLaboratory,Zhengzhou450052,China

[Key words]Experimental autoimmune encephalomyelitis;Thymus;Atrophy

多發(fā)性硬化(Multiple sclerosis,MS)是自身免疫相關(guān)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘疾病，自身髓鞘抗原特異性CD4+T細(xì)胞與疾病密切相關(guān)[1]。實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(Experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)是研究MS的理想動物模型，與MS具有類似的病理特征。Tsunoda等[2]研究發(fā)現(xiàn)，EAE小鼠可出現(xiàn)胸腺、脾臟、淋巴結(jié)的嚴(yán)重萎縮及大量胸腺淋巴細(xì)胞凋亡。胸腺作為中樞免疫器官，是T細(xì)胞分化發(fā)育的主要場所。前期研究發(fā)現(xiàn)，EAE小鼠發(fā)病高峰期胸腺嚴(yán)重萎縮，CD4+CD8+DP細(xì)胞減少。為探究EAE小鼠疾病嚴(yán)重程度與胸腺萎縮的關(guān)系，本研究計(jì)數(shù)不同疾病嚴(yán)重程度EAE小鼠胸腺淋巴細(xì)胞，分析T細(xì)胞亞群比例變化，探討胸腺淋巴細(xì)胞變化與疾病的關(guān)系，以期闡明胸腺萎縮機(jī)制。

1材料與方法

1.1材料C57BL/6小鼠6~8周齡在河南省實(shí)驗(yàn)動物中心SPF級環(huán)境中飼養(yǎng)。髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白(Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein,MOG35-55)由上海吉爾生化公司提供；百日咳毒素 (Pertussis toxin,PT ) 由北京聯(lián)立信生物技術(shù)有限責(zé)任公司提供；大鼠抗小鼠抗體(CD4-FITC,CD8-PE)由eBioscience公司提供。

1.2免疫小鼠實(shí)驗(yàn)C57BL/6小鼠49只，隨機(jī)抽取45只小鼠誘導(dǎo)EAE，另外4只作為對照。誘導(dǎo)EAE：CFA(含5 mg/ml的滅活的結(jié)核桿菌素)與1.5 mg/ml的MOG溶液等體積混合后徹底乳化，于小鼠雙側(cè)背部皮下免疫(200 μl/只)，在免疫后當(dāng)時和第二天尾靜脈注射PT稀釋液(200 μl/只)。對照組小鼠在雙側(cè)背部皮下注射PBS(200 μl/只)，在當(dāng)天和第二天尾靜脈注射PBS(200 μl/只)。小鼠每天進(jìn)行臨床評分：0分無臨床癥狀；0.5分尾部無力 ； 1.0分尾部癱瘓 ；1.5分一后肢無力 ； 2.0分兩后肢均無力 ；2.5分一后肢癱瘓另一后肢無力 ；3.0分雙后肢癱瘓 ；3.5分后肢癱瘓及前肢無力 ； 4.0分四肢全部癱瘓 ；5.0分死亡 。

1.3小鼠處理我們誘導(dǎo)的EAE小鼠發(fā)病特點(diǎn)是進(jìn)展期進(jìn)展迅速。小鼠處死時間以小鼠發(fā)病階段處于發(fā)病高峰期為準(zhǔn)，我們確定EAE小鼠發(fā)病高峰期以臨床評分穩(wěn)定不變3 d，在第3天處死小鼠，即發(fā)病高峰期小鼠。由于小鼠個體差異，發(fā)病時間及進(jìn)展至高峰期時間不同，處死小鼠的時間依據(jù)上面的標(biāo)準(zhǔn)。EAE小鼠發(fā)病高峰期疾病嚴(yán)重程度各有不同，分組依據(jù)以發(fā)病高峰期小鼠臨床評分為準(zhǔn)，在后期統(tǒng)計(jì)中對所有EAE小鼠進(jìn)行分析。另外，為驗(yàn)證緩解期變化，有一部分發(fā)病較重小鼠(臨床評分3.5以上)，分成EAE高峰期小鼠組和EAE緩解期小鼠組，EAE高峰期小鼠組在高峰期處死，EAE緩解期小鼠組繼續(xù)記錄觀察小鼠臨床評分，在EAE小鼠進(jìn)入緩解期臨床評分穩(wěn)定不變第3天處死，取胸腺。

1.4制備脊髓組織切片EAE小鼠在發(fā)病高峰期，在深度麻醉下，用40 g/L的多聚甲醛溶液進(jìn)行心臟灌注，然后取出脊髓，放入40 g/L的多聚甲醛溶液中固定，切片進(jìn)行HE染色觀察淋巴細(xì)胞浸潤和脫髓鞘現(xiàn)象。

1.5胸腺淋巴細(xì)胞分離計(jì)數(shù)及流式細(xì)胞術(shù)分析實(shí)驗(yàn)組小鼠誘導(dǎo)EAE后，發(fā)病高峰期(依據(jù)見材料與方法1.3)記錄小鼠臨床評分；EAE緩解期小鼠組，在緩解期記錄小鼠臨床評分，頸部脫臼處死小鼠取小鼠胸腺，制成單細(xì)胞懸液，用牛鮑計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)細(xì)胞總數(shù)；然后計(jì)數(shù)1×106個細(xì)胞，進(jìn)行熒光抗體染色，標(biāo)記CD4-FITC、CD8-PE，30 min，4℃避光孵育，進(jìn)行流式檢測(BD FACS Calibur)。

2結(jié)果

2.1EAE小鼠模型誘導(dǎo)成功C57BL/6小鼠雙側(cè)背部皮下MOG35-55肽乳化劑免疫，尾靜脈注射PT后，EAE小鼠病程經(jīng)歷進(jìn)展期，到達(dá)發(fā)病高峰期，出現(xiàn)典型的運(yùn)動系統(tǒng)障礙的癥狀，EAE小鼠發(fā)病高峰期脊髓組織切片HE染色顯示大量炎性細(xì)胞浸潤(圖1A、B)；以上表明EAE小鼠模型誘導(dǎo)成功。對所有的實(shí)驗(yàn)小鼠進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)EAE誘導(dǎo)發(fā)病率達(dá)100%，在后期統(tǒng)計(jì)中對所有EAE小鼠進(jìn)行分析，EAE發(fā)病高峰期小鼠疾病臨床評分分布：0.5分的2只，1.0分的6只，1.5分的2只，2.0分的11只，2.5分的2只，3.0分的14只，3.5分的3只，4.0分的5只，5.0分的無。

2.2EAE小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)與疾病嚴(yán)重程度的關(guān)系計(jì)數(shù)EAE小鼠發(fā)病高峰期胸腺淋巴細(xì)胞，尾部無力小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(20.25±3.49)×106個，雙后肢無力小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(4.93±0.85)×106個，雙后肢癱瘓小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(1.8±0.19)×106個，四肢完全癱瘓小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(0.52±0.07)×106個，EAE小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)與疾病嚴(yán)重程度關(guān)系密切。隨著EAE小鼠疾病嚴(yán)重程度的增加，胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)量減少，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(圖2)。

2.3胸腺淋巴細(xì)胞亞群與疾病嚴(yán)重程度的關(guān)系以EAE小鼠臨床評分分析胸腺淋巴細(xì)胞亞群的比例變化。其中臨床評分1.0分的小鼠6只，2.0分的小鼠11只，3.0分的14只，4.0分的2只；流式細(xì)胞分析發(fā)現(xiàn)，EAE小鼠臨床評分越高，胸腺CD4+CD8+雙陽性細(xì)胞比例越低，同時CD4+CD8-、CD4-CD8+單陽性細(xì)胞比例增高(圖3A)。胸腺中CD4+CD8+雙陽性細(xì)胞與CD4+CD8-和CD4-CD8+單陽性細(xì)胞與EAE小鼠疾病嚴(yán)重程度關(guān)系密切，EAE疾病越重，CD4+CD8+雙陽性細(xì)胞比例越低，CD4+CD8-、CD4-CD8+單陽性細(xì)胞比例越高(圖3B)，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

圖2　EAE小鼠不同臨床評分胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)比較Fig.2　Comparing different clinical scoring number of thymocytes in EAE mice

圖3　EAE小鼠不同臨床評分及對照組小鼠胸腺細(xì)胞流式分析Fig.3　EAE group in different clinical score and control group result of flow cytometry of thymocyte

2.4EAE小鼠胸腺具有可復(fù)性研究EAE小鼠病程周期中胸腺細(xì)胞的變化規(guī)律，對發(fā)病高峰期EAE小鼠評分為4.0分的小鼠進(jìn)行分組：EAE高峰期小鼠組2只和EAE緩解期小鼠組3只；EAE高峰期小鼠組小鼠處死，EAE緩解期小鼠組小鼠繼續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)3只全部進(jìn)入緩解期，其中1只緩解期評分為2.0分，另外2只評分為1.0；選擇緩解期評分為1.0的小鼠與EAE高峰期小鼠組胸腺淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)進(jìn)行比較，小鼠在發(fā)病高峰期胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)顯著低于緩解期(P<0.01)(圖4)；流式細(xì)胞分析發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入緩解期的EAE小鼠胸腺淋巴細(xì)胞中CD4+CD8+雙陽性細(xì)胞比例回升，CD4+CD8-、CD4-CD8+單陽性細(xì)胞比例降低，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

圖4　EAE小鼠發(fā)病高峰期和緩解期胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)變化Fig.4　Change of peak and remission EAE mice thymocyte numberNote:*.P<0.01,one-way ANOVA.

3討論

EAE是一種廣泛使用的作為自身免疫病MS的動物模型[3]。EAE小鼠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性脫髓鞘組織病理特點(diǎn)與MS相似。EAE發(fā)病高峰期，胸腺萎縮[2]。作為中樞免疫器官，胸腺維持機(jī)體免疫功能正常及免疫細(xì)胞發(fā)育成熟。胸腺易萎縮，Hirokawa等[4]發(fā)現(xiàn)胸腺萎縮與年齡關(guān)系密切，C57BL/6小鼠在成年后，隨年齡增長，胸腺重量減輕，體積減小，淋巴細(xì)胞減少。營養(yǎng)不良、應(yīng)激、創(chuàng)傷都可導(dǎo)致胸腺萎縮[5]。而T淋巴細(xì)胞主要在胸腺中發(fā)育成熟，從來自骨髓的多能干細(xì)胞開始，經(jīng)歷DN、DP、SP階段，通過陽性選擇和陰性選擇，無能T淋巴細(xì)胞和自身反應(yīng)性T淋巴細(xì)胞以凋亡的形式被清除，有5%左右的T淋巴細(xì)胞發(fā)育成熟，釋放到外周發(fā)揮免疫功能,這些成熟的T細(xì)胞具備免疫反應(yīng)性和自身免疫耐受的特點(diǎn)。

前期研究發(fā)現(xiàn)，EAE小鼠胸腺萎縮，細(xì)胞凋亡，其中主要凋亡細(xì)胞群是CD4+CD8+雙陽性細(xì)胞。在EAE中胸腺萎縮細(xì)胞凋亡，其與疾病嚴(yán)重程度的關(guān)系研究未見報(bào)道。我們利用發(fā)病高峰期疾病嚴(yán)重程度不同的EAE小鼠，探究胸腺萎縮情況，根據(jù)疾病嚴(yán)重程度，分析胸腺中不同淋巴細(xì)胞亞群的比例，以期掌握胸腺萎縮與疾病嚴(yán)重程度的關(guān)系，為進(jìn)一步研究EAE發(fā)病機(jī)制及自身免疫病胸腺萎縮機(jī)制提供參考。

我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，EAE小鼠中尾部無力小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(20.25±3.49)×106個，雙后肢無力小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(4.93±0.85)×106個，雙后肢癱瘓小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(1.8±0.19)×106個，四肢完全癱瘓小鼠胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)為(0.52±0.07)×106個，EAE疾病越重，胸腺淋巴細(xì)胞數(shù)量越少。胸腺萎縮與疾病嚴(yán)重程度關(guān)系密切；流式分析顯示隨疾病嚴(yán)重程度的增加，CD4+CD8+雙陽性細(xì)胞比例逐漸降低，CD4+CD8-、CD4-CD8+單陽性細(xì)胞比例逐漸升高，胸腺淋巴細(xì)胞亞群比例與疾病嚴(yán)重程度關(guān)系密切。Savino等[6]研究發(fā)現(xiàn)急性感染可導(dǎo)致胸腺萎縮，在急性感染免疫中，大量免疫細(xì)胞激活，遷移至炎癥部位，導(dǎo)致胸腺萎縮。在EAE發(fā)病高峰期，大量免疫細(xì)胞活化，據(jù)此推測可能導(dǎo)致胸腺萎縮的機(jī)制與急性感染相似。Yoh等[7]發(fā)現(xiàn)活化的T細(xì)胞遷移到中樞神經(jīng)系統(tǒng)是導(dǎo)致EAE發(fā)病的主要原因，Martinez等[8]認(rèn)為在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中Th1通過轉(zhuǎn)錄因子T-bet,分泌炎性細(xì)胞因子如IFN-γ，參與EAE的發(fā)病。又有學(xué)者發(fā)現(xiàn)Th17表達(dá)RORγt,分泌炎性細(xì)胞因子IL-17、IL-21、IL-22和TNF-α,在MS和EAE的發(fā)病過程中起關(guān)鍵作用[9]。上述學(xué)者的研究證實(shí)大量免疫細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的聚集、活化及細(xì)胞因子的分泌，導(dǎo)致EAE的發(fā)生。EAE活躍階段，外周接觸髓鞘抗原活化的髓鞘抗原特異性T細(xì)胞，遷移至中樞神經(jīng)系統(tǒng)。一旦進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，這些活化的T細(xì)胞就會再次接觸髓鞘抗原，啟動炎癥免疫反應(yīng)導(dǎo)致炎性脫髓鞘。在EAE發(fā)病過程中，MOG肽抗原特異性T細(xì)胞(MOG-T細(xì)胞)產(chǎn)生，進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起臨床癥狀，而隨著MOG-T細(xì)胞進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)增加，小鼠脊髓炎性細(xì)胞浸潤和脫髓鞘加劇，疾病嚴(yán)重程度加重，因此疾病嚴(yán)重程度與中樞神經(jīng)系統(tǒng)中浸潤的MOG-T細(xì)胞的數(shù)量關(guān)系密切。據(jù)此我們推測在EAE發(fā)病過程中，MOG-T細(xì)胞穿過血腦屏障遷移至中樞神經(jīng)系統(tǒng)，破壞髓鞘釋放MOG肽，這一過程加速了T細(xì)胞的活化和遷移過程，進(jìn)而加速胸腺中的T細(xì)胞發(fā)育過程，加速T細(xì)胞發(fā)育過程中的陽性選擇和陰性選擇，DP細(xì)胞凋亡加速，促使更多的成熟T細(xì)胞釋放到外周，接受抗原遞呈細(xì)胞遞呈的MOG肽，活化為MOG-T細(xì)胞遷移至中樞神經(jīng)系統(tǒng)，形成正向的級聯(lián)放大效應(yīng)。因此疾病嚴(yán)重程度可能決定胸腺萎縮程度，活化T細(xì)胞的遷移可能導(dǎo)致胸腺的萎縮。萎縮胸腺的可復(fù)性也早有報(bào)道[10]，對胸腺的可復(fù)性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，隨著EAE小鼠病情的緩解，胸腺萎縮減輕，細(xì)胞凋亡減少，這進(jìn)一步驗(yàn)證了上面的結(jié)果。綜上所述，EAE小鼠疾病嚴(yán)重程度與胸腺萎縮程度關(guān)系密切，EAE小鼠中活化T細(xì)胞的定向遷移可能導(dǎo)致胸腺萎縮。

我們同時觀察到，在EAE小鼠發(fā)病高峰期胸腺淋巴細(xì)胞的CD4-CD8-雙陰性階段，隨著疾病嚴(yán)重程度的加重,雙陰性細(xì)胞比例呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，CD4-CD8-雙陰性細(xì)胞亞群凋亡在EAE小鼠中的變化是我們下一步研究的重點(diǎn)。

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[收稿2015-03-20修回2015-06-05]

(編輯倪鵬)