神经系统如何记忆免疫信号?

神经系统与免疫系统间存在精密复杂的互作网络,明确神经系统记忆、影响免疫系统炎症信号的机制具有重大基础研究和临床转化价值.本文阐述免疫系统和神经系统在炎症性疾病中对机体的调控,指出神经系统影响免疫记忆的证据,介绍神经-免疫互作网络,以期为治疗免疫系统疾病提供研究新思路.

记忆性免疫细胞紊乱在系统性红斑狼疮发生发展中的作用及其机制研究进展

系统性红斑狼疮(SLE)是一种复杂的自身免疫性疾病,病情活动和缓解交替出现。记忆性免疫细胞是一类具有免疫记忆的特殊细胞亚群,主要包括记忆性B细胞和记忆性T细胞。SLE中存在多种记忆性免疫细胞亚群紊乱,其中非典型记忆性B细胞在SLE中增多,且与疾病活动度和肾脏损害相关,该细胞亚群紊乱可以通过产生自身抗体、调控Tfh细胞异常分化发挥致病作用。此外,多种记忆性CD4+T细胞亚群在SLE中增加,可促使SLE及其并发症如皮损、狼疮肾炎、神经精神性狼疮、狼疮相关心血管疾患等的发生发展。记忆性CD8+T细胞亚群紊乱参与了SLE疾病活动和特定器官的损害,通过分泌过多的穿孔素和颗粒酶、激活JAK/STAT通路、与CD4+T细胞相互串扰等途径参与SLE的发生发展。

表达猪源GM-CSF重组PRRSV疫苗对同源高致病性毒株的免疫保护效力评价

为研究表达猪源粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)的重组猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)在动物体内的免疫调节特性及对其的保护效力评价,本研究将15头30日龄仔猪随机分成4组,空白对照组(DMEM)4头、疫苗对照组(HuN4-F112株)4头、疫苗组(rPRRSV-GM-CSF株)3头和攻毒对照组(DMEM^(+)HuN4株)4头。疫苗对照组肌注免疫HuN4-F112株10^(5) TCID_(50)/头、疫苗组肌注免疫rPRRSV-GM-CSF株10^(5) TCID_(50)/头,实验空白组和攻毒对照组肌注DMEM 2 mL/头,免疫后28 d,疫苗组、疫苗对照组和攻毒对照组肌注HuN4株(10_(5) TCID_(50)/头)。攻毒后的试验结果表明,免疫rPRRSV-GM-CSF重组病毒组和疫苗株HuN4-F112组获得完全保护,阴性对照组全部死亡;通过IDEXX试剂盒检测仔猪血清中PRRSV抗体水平可知,在免疫14 d后,疫苗组抗体水平显著高于疫苗对照组(P<0.05);由流式细胞术分析体内免疫细胞亚群比例可知,疫苗组同疫苗对照组相比,疫苗组的重组疫苗株能够引起免疫记忆细胞亚群CD4^(+)CD8^(+)T在免疫后28 d显著升高,以及引发攻毒后其抗原递呈细胞显著增多,进而促进CD4-CD8^(+)T的增殖以发挥抗病毒免疫应答。本研究筛选出了一株具有改善HuN4-F112弱毒疫苗株免疫效果的重组病毒rPRRSV-GM-CSF,为进一步研发广谱通用的新型疫苗奠定基础。

灭活的新型结核病疫苗菌株(B/R菌株)对小鼠T淋巴细胞免疫记忆的影响

目的探讨灭活的新型结核病疫苗菌株(B/R菌株)对小鼠T淋巴细胞免疫记忆的影响。方法以PBS、BCG菌株、B/R菌株与灭活B/R菌株为分组方式,单次皮下接种免疫C57BL/6小鼠。于免疫后第9周、第12周和第15周,分别取各组小鼠脾脏,提取脾脏淋巴细胞。各组脾脏淋巴细胞半数直接检测,其余部分进行体外培养,并按实验设计以结核菌素纯蛋白衍生物(PPD)进行刺激,而后进行检测。应用流式细胞技术分别检测未经PPD刺激和经刺激的小鼠脾脏淋巴细胞内中央型记忆性T细胞(T_(CM))和效应型记忆性T细胞(T_(EM))数量。结果免疫后未经PPD刺激,第9周时,灭活B/R组、B/R组、BCG组诱导产生的CD_(4)^(+)T_(CM)(F=13.20,P<0.05)与CD_(4)^(+)T_(EM)(F=28.15,P<0.05)高于PBS组;诱导产生的CD_(8)^(+)T_(CM)(F=8.92,P<0.05)与CD_(8)^(+)T_(EM)(F=6.13,P<0.05)高于PBS组。第12周时,各组诱导产生的CD_(4)^(+)T_(CM)(F=15.97,P<0.05)与CD_(4)^(+)T_(EM)(F=13.60,P<0.05)高于PBS组;诱导产生的CD_(8)^(+)T_(CM)(F=5.52,P<0.05)与CD_(8)^(+)T_(EM)(F=20.15,P<0.05)高于PBS组。第15周时,各组诱导产生的CD_(4)^(+)T_(CM)(F=15.40,P<0.05)与CD_(4)^(+)T_(EM)(F=7.43,P<0.05)高于PBS组;诱导产生的CD_(8)^(+)T_(CM)(F=6.57,P<0.05)与CD_(8)^(+)T_(EM)(F=9.27,P<0.05)高于PBS组。免疫后经结核特异性抗原PPD刺激,在第9周时,灭活B/R组、B/R组、BCG组诱导产生的CD_(4)^(+)T_(CM)(F=9.66,P<0.05)与CD_(4)^(+)T_(EM)(F=11.20,P<0.05)高于PBS组;诱导产生的CD_(8)^(+)T_(CM)(F=7.24,P<0.05)与CD_(8)^(+)T_(EM)(F=9.30,P<0.05)高于PBS组。第12周时,各组诱导产生的CD_(4)^(+)T_(CM)(F=9.33,P<0.05)与CD_(4)^(+)T_(EM)(F=6.94,P<0.05)高于PBS组;诱导产生的CD_(8)^(+)T_(CM)(F=67.71,P<0.05)与CD_(8)^(+)T_(EM)(F=10.86,P<0.05)高于PBS组。第15周时,各组诱导产生的CD_(4)^(+)T_(CM)(F=39.88,P<0.05)与CD_(4)^(+)T_(EM)(F=11.93,P<0.05)高于PBS组;诱导产生的CD_(8)^(+)T_(CM)(F=138.80,P<0.05)与CD_(8)^(+)T_(EM)(F=38.47,P<0.05)高于PBS组。值得注意的是,在第15周时,灭活B/R组与B/R组诱导产生的CD_(8)^(+)T_(CM)(q灭活B/R=12.24,q B/R=12.61,P<0.05)与CD_(8)^(+)T_(EM)(q灭活B/R=7.19,q B/R=5.00,P<0.05)均高于BCG组。结论灭活B/R菌株免疫小鼠后,所诱导对小鼠T淋巴细胞免疫记忆的能力与B/R菌株相当,热灭活未影响B/R菌株诱导小鼠免疫记忆的能力。

流感病毒感染人扁桃体类器官的免疫效应

目的 建立人扁桃体免疫类器官模型并探讨流感病毒感染后产生的免疫学效应。方法 经扁桃体腺样体肥大手术摘除后的人扁桃体组织在经过单个核细胞梯度离心后,利用2.5D-Transwell进行体外培养并添加IL-2及Baff等成细胞因子促扁桃体类器官(tonsil organoids, TO)的形成。通过单细胞转录组测序(single cell RNA sequencing, scRNA-seq)技术,分析流感病毒细胞受体在类器官各细胞亚群的分布;体外感染流感病毒,使用免疫荧光法(IF)和流式细胞术(FCM)检测扁桃体类器官感染病毒后的免疫学效应。结果 于体外成功诱导扁桃体类器官;scRNA-seq分析结果显示流感病毒细胞受体广泛表达于所有的细胞类型中。流感病毒感染48 h后,刺激扁桃体类器官产生大量可分泌特异性IgG抗体的浆细胞和记忆性B细胞。病毒直接感染还促进CD8^(+)T细胞分泌细胞因子TNF-α与IL-2及CD4^(+)T细胞分泌细胞因子TNF-α、IFN-γ和IL-2。结论 人扁桃体类器官在体外可以被成功诱导且在培养第6天左右达到成熟;流感病毒受体广泛分布于人扁桃体类器官的各细胞亚型;流感病毒可通过受体直接感染T细胞,刺激T细胞活化并分泌细胞因子;同时流感病毒直接感染也可促B细胞分化为浆细胞分泌IgG抗体,并在后期诱导记忆性B细胞的形成。

训练免疫和跨代免疫的研究进展与展望

免疫记忆完全归因于适应性免疫系统。一旦被激活,B和T细胞就会增殖,产生特定的长期记忆,从而产生保护作用,这是脊椎动物适应性免疫系统的标志,也是当前阶段研究疫苗和治疗性药物的基础^([1])。相比于脊椎动物特有的适应性免疫系统,先天性免疫系统缺乏免疫记忆的能力,只能促进机体对早期病原体感染的防御^([2])。近几十年的研究表明,机体先天免疫系统可以在病毒或细菌感染后适应其功能,防止再感染。此外,免疫系统的记忆反应并不完全依赖于抗原受体(如免疫球蛋白、T细胞受体)的激活。

髓系细胞缺失ATG5对疟原虫特异性CD4+T细胞免疫记忆形成的影响

目的研究髓系细胞缺失ATG5对疟原虫特异性CD4^(+)T细胞免疫记忆形成的影响。方法构建髓系细胞特异缺失ATG5的条件敲除小鼠,在其感染约氏疟原虫Plasmodium yoelii(P.yoelii)17XNL自愈后1个月、3个月和6个月分别再次感染该虫株,观察其原虫率变化。同时采用流式细胞术检测髓系细胞ATG5条件缺失感染自愈小鼠疟原虫特异性免疫记忆CD4^(+)T细胞频率和数量的变化。结果成功构建髓系细胞ATG5条件缺失实验小鼠(ATG5^(f/f)-LysM cre^(+))。与对照组(ATG5^(f/f)-LysM cre^(-))相比,初次感染P.y 17XNL的实验组小鼠(ATG5^(f/f)-LysM cre^(+))原虫血症明显低于对照组小鼠(ATG5^(f/f)-LysM cre^(-))。在上述感染小鼠自愈后1个月、3个月和6个月再次感染P.y 17XNL,结果发现感染小鼠原虫血症与初次感染相比,均显著降低,且所有感染小鼠在攻击后6~8 d内完全清除体内疟原虫。流式检测后发现,ATG5^(f/f)-LysM cre^(+)与ATGf/f-LysM cre^(-)小鼠感染自愈后3个月或6个月,其脾脏疟原虫特异性免疫记忆CD4^(+)T细胞频率和数量均无统计学差异。结论P.y 17XNL感染自愈小鼠可以有效诱导宿主免疫记忆,但髓系细胞缺失ATG5不影响疟原虫特异性CD4^(+)T细胞免疫记忆形成。

基于人工免疫网络记忆的新型分类器研究

该文首先简要介绍了自然免疫系统的免疫记忆原理,之后对aiNet和AIRS机制进行了分析,指出免疫记忆在两种算法中起关键作用。aiNet利用传统聚类技术对产生的记忆抗体进行数据聚类分析,无法得知原始抗原类别。AIRS通过训练产生记忆细胞池,利用最近邻原理对原始抗原分类。文中,aiNet的记忆抗体生成机制与KNN分类机制结合,提出基于人工免疫网络记忆的新型分类器AINMC———人工免疫网络记忆分类器。实验结果表明,所提出的新型分类器具有良好的记忆和泛化性能,准确率可以与许多传统方法相比较。

一种免疫记忆动态克隆策略算法

基于对克隆选择及免疫记忆动态过程的模拟,本文提出了一种人工智能算法,免疫记忆动态克隆策略算法,该算法模拟免疫系统的自我调节、记忆学习、自适应等机制,实现全局优化计算与局部优化计算机制的有机的结合,通过抗体与抗原的亲合度和抗体间亲合度的计算,促进和抑制抗体的产生,自适应地调节抗体群和记忆单元的克隆规模.理论分析证明该算法以概率1收敛,对多峰函数优化及货郎担问题的仿真试验表明,算法有效,而且具有全局搜索能力强,种群多样性好及收敛速度快等特点.

用于约束多目标优化的免疫记忆克隆算法

提出一种用于求解约束多目标优化问题的新算法,其主要特点是将约束条件转化为一个目标,并引入免疫克隆和免疫记忆机制,使抗体种群的演化过程和记忆单元的演化过程并行进行,更好地实现了抗体间的相互协作,保证了在演化过程中,解集从可行域内部和不可行域边缘向着约束最优Pareto-前端逼近.从而保证了算法较强的收敛性以及所得最优解较好的多样性.仿真结果表明,新算法很好的保持了所得最优解的多样性、均匀性以及较强的收敛性.

新生儿乙型肝炎疫苗诱导抗体阴转者对HBsAg的免疫记忆

观察乙型肝炎 (乙肝 )血源疫苗新生儿期接种 9～ 10年后 ,疫苗诱导抗体转阴者是否仍对乙肝表面抗原 (HBsAg)保持免疫记忆。采用RIA方法测定并比较乙肝疫苗加强免疫(加免 )前后受试对象的抗 HBs水平。结果 48名受试儿童加免后 1个月 ,抗 HBs阳性率与滴度均明显高于免前 (p <0 0 1) ,70 9% (34 /4 8)的加免儿童保持免疫记忆 ,持续时间至少已 3年。提示 3针 10 μg乙肝血源疫苗新生儿期接种 9～ 10年后 ,大部分诱导免疫抗体阴转的免疫儿童保持着免疫记忆。初免后

基于免疫记忆的蚁群算法的WTA问题求解

武器-目标分配(WTA)是影响武器系统作战有效性的重要因素之一。该文在蚁群算法中增加一个额外的记忆库,利用免疫记忆和克隆选择的思想和方法,提出了基于免疫记忆的蚁群算法(IMBACA),并用于求解武器-目标分配问题。分别用给定数据集和随机数据集的WTA问题进行实验,并与传统蚁群算法和蚁群算法的混合算法进行比较,结果显示IMBACA在解的质量和时间性能上均取得了较好的效果。

协同进化免疫记忆克隆算法

为提高免疫克隆算法的收敛性能,基于协调勘探和开采的思想,提出一种新型协同进化免疫记忆克隆算法。将整个进化种群分为免疫克隆种群和免疫记忆种群,将免疫克隆种群又分为2个子种群,在每个免疫克隆子种群内部采用协同竞争模式,动态更新种群规模,并采用适应度共享、动态变异机制和浓度调节机制的克隆扩增以增加种群多样性;在免疫记忆种群中采用混沌精细搜索以及精英交叉机制,提高免疫记忆种群的开采能力。利用基准测试函数进行仿真并与相关方法对比分析,所提出的算法收敛效果优越,能有效地提高全局收敛性能。

基于免疫记忆克隆选择算法的多目标无功优化

结合免疫记忆学说和克隆选择原理,提出了一种解决多目标无功优化问题的免疫记忆克隆选择算法。该算法针对多目标无功优化问题的特点,采用以拥挤距离为适应度的自适应克隆方式,实现了种群的扩张,保证了所得解集的均匀性;引入非一致性变异算子,使该算法同时具备全局均匀搜索能力和局部精确寻优能力;采用交叉重组算子实现了抗体间的协作,促进不同抗体间信息的交流;通过抗体群更新操作,一方面保证了算法的收敛速度,另一方面确保了所得解集均匀分布;引入记忆单元概念,可以有效抑制寻优过程中出现的退化现象,确保了种群的多样性。以IEEE-14和IEEE-118节点测试系统为例进行仿真计算,结果表明该算法可以有效提高系统运行的安全性和经济性,是求解多目标无功优化问题的有效方法。

基于免疫记忆粒子群优化算法的风火联合系统的多目标优化调度

随着清洁可再生的随机性和间歇性风电大规模接入,其对电力系统发电调度的影响不容忽视。考虑风电机组的环境效益和并网对系统安全造成的影响,建立基于多目标机会约束规划模型,将燃煤机组发电成本最小、污染气体排放量最小作为目标,并计及系统的正、负旋转备用容量约束。使用风电出力的分布函数将随机模型转化为确定模型,采用模糊化处理技术将多目标优化转化为单目标优化,利用免疫记忆粒子群优化算法求解模型。最后,以修改后IEEE-30节点系统模型测试算例MATLAB仿真为例,通过算例仿真结果比较分析,验证了所建立模型的正确性以及算法的快速性、有效性和收敛性。

用于高维函数优化的免疫记忆克隆规划算法

基于抗体克隆选择学说及免疫记忆理论 ,系统阐述了一种新的人工免疫系统算法 ,免疫记忆克隆规划 ,并基于Markov链的有关性质 ,证明了该算法的收敛性 .高维函数优化的仿真试验表明 ,与相应的进化算法 (如BGA)相比 ,算法有效克服了早熟问题 ,保持了抗体的多样性 ,而且收敛速度快 .

三维参数联合估计的免疫记忆量子克隆算法

针对信号相位匹配奇异值分解(SVDSPM)算法中参数联合估计耗时长的问题,提出了免疫记忆量子克隆算法(IMQCA).该优化算法引入模拟退火机制修正量子旋转门函数的旋转角度值,构建记忆单元保留进化历史最佳抗体,并结合克隆算子加速种群收敛.由SVDSPM平面阵算法构造了IMQCA的目标函数,提出了同时估计信号方位角、俯仰角和频率的SVDSPM联合估计算法.仿真结果表明,IMQCA算法的方位估计精度与传统的SVDSPM算法相当,但计算耗时仅约为后者的10%,且低信噪比下的性能优于MUSIC方法.在-10 dB信噪比下,IMQCA所得方位角、俯仰角和频率的标准差分别比标准遗传算法小6.659°、9.645°和28.634 Hz,比量子免疫克隆算法小0.789°、1.075°和0.864 Hz.

免疫记忆遗传算法及其完全收敛性研究

指出多模态优化中现有小生境遗传算法(NGA)和简单子群遗传算法(SSGA)无法实现完全收敛。受精英个体保留策略的启示,基于免疫系统的记忆细胞机制设计了免疫记忆遗传算法(IMGA),利用马尔柯夫链为数学工具,从理论上证明了NGA不能完全收敛而IMGA能够完全收敛。选择小生境遗传算法与该文算法进行了对比仿真实验,不仅验证了理论上的完全收敛性结论,同时验证了所提算法求解多模态问题的有效性、快速收敛能力及其收敛的稳定性。

模拟电路免疫记忆网络故障诊断方法

提出了一种基于免疫记忆网络理论与k近邻算法的模拟电路故障诊断方法.首先,利用免疫记忆网络寻找各故障空间的最佳记忆抗体.在免疫记忆网络中根据浓度来选择记忆抗体,以促进记忆抗体在各故障空间的均匀分布.利用克隆和超级变异机制来保证抗体多样性,再利用浓度和期望值对抗体进行促进和抑制,以避免早熟现象的产生;然后,根据所得到的各故障空间的最佳记忆抗体,使用改进的阈值k近邻算法对抗原进行故障分类;最后,以带通滤波器为诊断实例,利用实际电路测试数据和仿真数据作为测试样本进行故障诊断性能评估;实验结果证明该故障诊断方法具有较高的故障诊断率.