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二.監測抗感染免疫反應
在利用小動物活體光學成像技術觀測病原體在動物體內感染情況的同時，還可應用 該技術觀測機體對病原體入侵的免疫反應。此類應用可以通過三種方式實現：1、利用 報告基因標記在免疫細胞中特異性表達的基因啟動子而構建轉基因動物，以該轉基因動 物為實驗模型，用經光學標記的病原體對其進行感染，觀測病原體感染而引發的免疫細 胞應答；2、利用報告基因標記目的基因的啟動子構建轉基因動物，觀測病原體感染后 該基因的表達情況，了解免疫應答的分子機理；3、利用某種免疫相關基因被敲除的基 因敲除鼠作為實驗模型，觀測病原體的感染情況，以了解這些基因在免疫反應中的作用。
Cho 等利用LysEGFP轉基因小鼠作為實驗用鼠，應用IVIS系統觀測了生物發光金 黃色葡萄球菌經皮膚傷口感染小鼠后引發的嗜中性粒細胞的免疫應答。由于實驗小鼠是 LysEGFP 轉基因小鼠，因此其體內的嗜中性粒細胞即為EGFP所標記，因此在用生物發 光成像模式觀測細菌感染的同時，也能通過熒光成像模式觀測嗜中性粒細胞在感染部位 的聚集。如下圖所示，與未經感染的對照組相比，金黃色葡萄球菌的感染引發了大量嗜 中性粒細胞在感染部位的聚集，這伴隨著細菌感染程度相應地降低，而對照組中少量嗜 中性粒細胞的聚集是由于皮膚創傷而引起的免疫反應。
上圖：應用IVIS系統觀測生物發光金黃色葡萄球菌對LysEGFP轉基因小鼠皮膚傷口的感染及所引起的嗜 中性粒細胞的免疫應答情況。左，不同時間點金黃色葡萄球菌感染生物發光成像及定量結果；右，EGFP 標記的嗜中性粒細胞對細菌感染的應答熒光成像及定量結果。
IL-1R 信號通路的激活在嗜中性粒細胞對金黃色葡萄球菌皮膚感染的免疫應答中起 重要調控作用，而IL-1α和IL-1β 是激活IL-1R 信號通路的兩種主要配體。Miller 等人 通過應用敲除上述兩種基因的基因缺陷型小鼠IL-1α-/-、IL-1β-/-及IL-1α/IL-1β-/-，揭示了 IL-1β 在趨化嗜中性粒細胞到達皮膚感染區域所起的重要調控作用。結果顯示，金黃色 葡萄球菌對野生型小鼠及 IL-1α-/-缺陷型小鼠中的感染程度相當，而對 IL-1β-/-及 IL-1α/ IL-1β-/-缺陷型小鼠的感染程度明顯高于前兩者，說明IL-1β在趨化嗜中性粒細胞對金黃 色葡萄球菌皮膚感染的免疫應答中是必須的。
上圖：應用IVIS系統觀測生物發光金黃色葡萄球菌對野生型小鼠及三種基因缺陷型小鼠IL-1α-/-、IL-1β-/ 和IL-1α/ IL-1β-/-的皮膚感染情況。左，普通相機拍攝圖片；右，活體光學成像結果。
Cheeran 等利用從轉基因小鼠Tg(β-actin-luc)中提取的脾細胞及淋巴結細胞，研究了 免疫細胞對病毒感染的響應。研究者將提取的發光脾細胞及淋巴結細胞通過尾靜脈注入 腦室內感染巨細胞病毒的小鼠，利用 IVIS 系統觀測了上述免疫細胞在活體動物體內對 感染病灶點的浸潤。結果顯示，在未經病毒感染的正常小鼠體內，移植的淋巴細胞主要 聚集于脾內（如下圖-1dpi所示），而當小鼠腦部感染病毒后，這些淋巴細胞會遷移至感 染區域而發揮免疫清除作用。
上圖：利用IVIS 系統觀測免疫細胞對病毒感染的免疫應答。A、小鼠背部朝上拍攝；B、小鼠腹部朝上拍 攝。-1dpi 為病毒感染前24h尾靜脈注射淋巴細胞成像結果，每張圖中從左至右第一只小鼠為注射生理鹽水 的對照小鼠，第二、三只小鼠為腦室內感染巨細胞病毒的疾病小鼠。
Davies 等利用嗜酸性粒細胞特異性啟動子 EPX 控制螢火蟲熒光素酶基因的表達， 而構建了轉基因小鼠 EPX-luc，并用該轉基因小鼠作為實驗小鼠，觀測了由血吸蟲 （Schistosome）感染而引發的嗜酸性粒細胞的免疫應答。結果顯示，在感染后 8 至 10 周，嗜酸性粒細胞主要在肝臟、小腸、上下肢及胸骨中增多，而這種增多是由血吸蟲卵 在這些區域的沉積所引發，而血吸蟲自身也會在早期潛伏性感染時引起小腸中嗜酸性粒 細胞的增多。
