吉林大学学报(医学版)  2020, Vol. 46 Issue (02): 205-213     DOI: 10.13481/j.1671-587x.20200201

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郑全辉, 雷冰, 袁鸿儒, 马剑楠, 刘兆基, 张郡, 刘倚博, 张冰, 张爱红, 郑爱华, 张颖, 李会婷, 田枫
ZHENG Quanhui, LEI Bing, YUAN Hongru, MA Jiannan, LIU Zhaoji, ZHANG Jun, LIU Yibo, ZHANG Bing, ZHANG Aihong, ZHENG Aihua, ZHANG Ying, LI Huiting, TIAN Feng
组蛋白去乙酰化酶3对恒定型自然杀伤性T细胞发育和功能的调控作用
Regulatoy effects of HDAC3 on development and function of iNKT cells
吉林大学学报(医学版), 2020, 46(02): 205-213
Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2020, 46(02): 205-213
10.13481/j.1671-587x.20200201

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收稿日期: 2019-06-20
组蛋白去乙酰化酶3对恒定型自然杀伤性T细胞发育和功能的调控作用
郑全辉1 , 雷冰1 , 袁鸿儒1 , 马剑楠1 , 刘兆基1 , 张郡1 , 刘倚博1 , 张冰2 , 张爱红3 , 郑爱华3 , 张颖4 , 李会婷4 , 田枫4     
1. 河北省慢性疾病重点实验室 河北省唐山市慢性病基础研究重点实验室 华北理工大学基础医学院免疫学系, 河北 唐山 063210;
2. 河北医科大学第三医院骨外科, 河北 石家庄 050051;
3. 河北省唐山市工人医院ICU, 河北 唐山 063000;
4. 北京大学医学部实验动物科学部, 北京 100191
[摘要]: 目的 探讨组蛋白去乙酰化酶3(HDAC3)缺失对恒定型自然杀伤性T细胞(iNKT)数量、发育表型和细胞因子产生功能的影响,确定HDAC3在iNKT细胞发育和功能发挥中的调控作用。方法 采用T细胞特异的hdac3基因敲除(HDAC3KO)及其野生型正常对照(WT)小鼠,每种小鼠各取3~5只,分离小鼠胸腺、脾脏、淋巴结和肝脏淋巴细胞,采用细胞表面抗体染色和流式细胞术检测HDAC3对iNKT细胞数量和发育表型的变化,实验至少重复3次。采用HDAC3KO小鼠及其同系B6.SJL小鼠,每种小鼠各取4~6只;提取以上2种小鼠骨髓细胞,混合后经尾静脉注入经γ射线照射的B6.SJL小鼠,以制备骨髓混合嵌合体模型,8周后流式细胞术检测不同骨髓来源iNKT细胞在胸腺的产生和发育,实验重复3次。选取HDAC3KO和WT小鼠,每种各取小鼠3~5只;采用iNKT细胞特异激活剂半乳糖神经酰胺腹腔注射4 h后,收集各组小鼠脾脏淋巴细胞和血清,分别采用细胞内染色、流式细胞术和酶联免疫吸附实验(ELISA)法检测HDAC3作用下iNKT细胞因子水平,实验至少重复3次。结果 与WT小鼠比较,HDAC3KO小鼠胸腺和外周免疫器官中iNKT细胞比例和数量均明显降低(P < 0.05),且HDAC3KO小鼠胸腺iNKT细胞中CD44-NK1.1-和CD44+NK1.1-细胞比例明显升高(P < 0.05),而CD44+NK1.1+、CD122+、CD69+和DX5+细胞比例明显降低(P < 0.05)。骨髓混合嵌合体实验,与正常B6.SJL小鼠来源的骨髓细胞比较,来源于HDAC3KO小鼠的骨髓细胞产生的iNKT细胞数量明显减少(P < 0.05),同时iNKT细胞中CD44+NK1.1+细胞比例也明显降低(P < 0.05)。细胞因子胞内染色和ELISA法检测,与WT小鼠比较,HDAC3KO小鼠iNKT细胞和血清中IFN-γ和IL-4水平均明显降低(P < 0.05)。结论 HDAC3缺失通过内源性机制导致iNKT细胞数量减少,细胞发育成熟受阻;同时HDAC3缺失导致iNKT细胞因子产生功能明显降低。提示HDAC3在iNKT细胞的发育和功能发挥中具有重要调控作用。
关键词: 组蛋白去乙酰化酶3    恒定型自然杀伤性T细胞    细胞发育    细胞功能    
Regulatoy effects of HDAC3 on development and function of iNKT cells
ZHENG Quanhui1 , LEI Bing1 , YUAN Hongru1 , MA Jiannan1 , LIU Zhaoji1 , ZHANG Jun1 , LIU Yibo1 , ZHANG Bing2 , ZHANG Aihong3 , ZHENG Aihua3 , ZHANG Ying4 , LI Huiting4 , TIAN Feng4     
1. Hebei Key Laboratory for Chronic Diseases, Tangshan Key Laboratory for Preclinical and Basic Research on Chronic Diseases, School of Basic Medical Sciences, North China University of Science and Technology, Tangshan 063210, China;
2. Department of Immounology, Department of Orthopedics, Third Hospital, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050051, China;
3. Tangshan Worker's Hospital, Hebei Province, Tangshan 063000, China;
4. Department of Laboratory Animal Science, Health Science Center, Peking University, Beijing 100191, China
[ABSTRACT]: Objective To investigate the effects of histone deacetylation enzyme 3 (HDAC3) on the quantity, developmental phenotypes and cytokine production function of the invariant nature killer T cells (iNKT), and to determine the regulatory effects of HDAC3 on the development and function of the iNKT cells. Methods The T cell-specific hdac3 gene knockout (HDAC3KO) mice and their wild type normal control (WT) mice were used, and 3-5 mice were selected from every kind of mice in experiment. The lymphocytes from the thymus, spleen, lymph nodes and liver of the HDAC3KO and WT mice were separated, and the effects of HDAC3 on the number and developmental phenotypes of the iNKT cells were detected by cell surface antibody staining and flow cytometry methods. The experiment was repeated at least three times. The HDAC3KO mice and their homologous B6.SJL mice were used in the mixed hematopoietic chimerism experiment, and 4-6 mice were selected from every kind of mice. The bone marrow cells from HDAC3KO and B6.SJL mice were extracted, and after mixed together they were injected into the γ-ray irradiated B6.SJL mice via tail vein to prepare the bone marrow mixed chimeric models. Eight weeks later, the production and development of iNKT cells in the thymus from different bone marrows were detected by flow cytometry. The experiment was repeated for three times. The HDAC3KO and WT mice (3-5 mice from every kind of mice) were selected and introperitoneally injected by iNKT cell specific stimulator α-Galcer; 4 h later, the spleen lymphocytes and serum were collected, and the cytokine levels in the iNKT cells after treated with HDAC3 were detected by intracellular staining, flow cytometry and ELISA methods. The experiment was repeated at least 3 times. Results Compared with the WT mice, the ratios and the number of iNKT cells in the thymus and peripheral immune organs of the HDAC3KO mice were significantly decreased(P < 0.05);the ratios of CD44-NK1.1- and CD44+NK1.1-cells in the iNKT cells in thymus of the HDAC3KO mice were significantly increased(P < 0.05); and the ratios of CD44+NK1.1+, CD122+, CD69+ and DX5+ cells were significantly decreased(P < 0.05).The experiment of mixed bone marrow chimerism showed that the number of iNKT cells from the bone marrow cells of the HDAC3KO mice was significantly decreased compared with the bone marrow cells of the B6.SJL mice(P < 0.05), and the ratio of CD44+NK1.1+ cells in the iNKT cells from the bone marrow cells of the HDAC3KO mice was significantly lower than that of the iNKT cells from the B6.SJL mice (P < 0.05).The results of intracellular staining and ELISA showed that the levels of IFN-γ and IL-4 in the iNKT cells and serum of the HDAC3KO mice were significantly decreased compared with the WT mice(P < 0.05). Conclusion HDAC3 deficiency results in the decrease of the number of iNKT cells and the blocking of development and maturation of iNKT cells by an endogenous pathway.In addition, HDAC3 deficiency results in the significant reduction of cytokine production in the iNKT cells. All the results indicate that HDAC3 plays an important role in the regulation of iNKT cell development and function.
KEYWORDS: histone deacetylase 3    invariant nature killer T cells    cell development    cell function    

恒定型自然杀伤性T细胞(invarient nature killer T cells, iNKT)产生于胸腺, 是一群既表达有限T细胞受体α链和β链,同时也表达NK细胞受体(NK1.1)的固有淋巴细胞亚群[1]。根据其细胞表面分子CD44和NK1.1的表达差异,iNKT在胸腺的发育和成熟可分为3个阶段:最初阶段非成熟iNKT细胞表现为CD44-NK1.1-;随iNKT细胞成熟程度的增加, CD44表达首先增加,表现为CD44+NK1.1-;成熟阶段iNKT细胞NK1.1表达明显增加,表现为CD44+NK1.1+[2]。由于iNKT细胞在活化后能够产生大量Th1和Th2型细胞因子,如干扰素γ(interferon-γ,IFN-γ)和白细胞介素4(interleukin-4, IL-4)等,因此在感染和肿瘤等多种疾病中发挥作用[3-5]。已有研究[6-9]发现:组蛋白去乙酰化酶3(histone deacetylase 3, HDAC3)在传统T细胞、B细胞、巨噬细胞和树突状细胞的发育和功能调控中发挥促进或抑制作用,而HDAC3对iNKT细胞发育和功能的影响目前尚不完全清楚。本研究采用T细胞特异的hdac3基因敲除小鼠,探讨HDAC3对iNKT细胞发育和功能的影响。

1 材料与方法 1.1 实验动物、主要试剂和仪器

C57BL/6背景的hdac3floxP转基因小鼠(Stock No:024119)和CD4启动子/增强子/沉默子-Cre转基因小鼠(Stock No:022071)购自美国Jackson实验室,并在华北理工大学SPF级小鼠房饲养、繁殖,动物合格证号:SCSK(京)2014-0004。hdac3floxP小鼠和CD4启动子/增强子/沉默子-Cre小鼠交配、繁殖子代后经细胞基因组PCR检测鉴定可获得T细胞特异的hdac3基因敲除小鼠(hdac3floxP+CD4Cre+,HDAC3KO),将hdac3基因正常小鼠作为野生型正常对照(hdac3floxP+CD4Cre-,WT)。实验选取4~8周龄及性别匹配的HDAC3KO和WT小鼠进行研究。实验操作按华北理工大学实验动物管理委员会规定进行。细胞DNA提取试剂盒购自天根生物科技(北京)有限公司,荧光素标记的抗小鼠TCRβ(H57-597)、NK1.1(PK136)、CD44(IM7), CD122(5H4)、CD69 (H1.2F3)、DX5(HMα2)、CD4(RM4-5)、CD8(53-6.7)、IL-4(11B11)、IFN-γ(XMG1.2)、生物素标记抗小鼠CD3(17A2)抗体及淋巴细胞固定/打孔试剂盒购自美国BD或eBioscience公司,抗生物素磁珠购自德国美天旎生物技术有限公司,半乳糖神经酰胺(α-Galcer)及荧光素标记的CD1d-α-Galcer四聚体购自日本麒麟公司,大鼠抗小鼠FcR单克隆抗体(2.4G2)取自2.4G2杂交瘤细胞培养上清,RPMI1640培养液、胎牛血清、HEPES、青-链霉素、谷氨酰胺、莫能菌素、红细胞裂解液及小鼠IFN-γ和IL-4 ELISA检测试剂盒购自北京达科为生物技术公司,引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。低温冷冻离心机购自德国Beckan公司,FACSAriaⅡ流式细胞仪购自美国BD公司。

1.2 小鼠基因型鉴定

采用FACSAriaⅡ流式细胞仪分别分选HDAC3KO和WT小鼠胸腺CD4+CD8+双阳性T细胞(DP)、CD4单阳性T细胞(CD4SP)、CD8单阳性T细胞(CD8SP)以及脾脏CD4+T细胞(CD4)和CD8+T细胞(CD8)。各取1×106个细胞,按试剂盒操作说明书提取DNA并进行PCR扩增。所用上游引物:5′-CCCAGGTTAGCTTTGAACTCT -3′, 下游引物:5′-CCACTGGCTTCTCCTAAGTTC-3′。HDAC3KO小鼠PCR扩增生成211 bp DNA片段,WT小鼠PCR扩增生成935 bp DNA片段。

1.3 流式细胞术分析HDAC3KO小鼠iNKT细胞数量和发育表型

分别分离HDAC3KO和WT小鼠(每组3~5只)胸腺、脾、肝脏和淋巴结并制成单细胞悬液,采用含2%胎牛血清的PBS染色缓冲液洗涤2次,加入2.4G2封闭,4℃孵育30 min。然后直接加入10μL (1:10~1:100稀释)荧光素标记的单克隆抗体,4℃避光孵育30 min,用PBS染色缓冲液洗涤2次,采用FACSAriaⅡ流式细胞仪收集标本,采用FlowJo software或CELLQuest Pro(BD Biosciences)软件进行数据分析。实验至少重复3次。

1.4 骨髓混合嵌合体小鼠制备

采用6~8周龄CD45.1+的B6.SJL小鼠作为受体,以剂量为900 Gy的γ射线照射杀死受体鼠骨髓细胞。在无菌条件下分别提取周龄和性别相同B6.SJL和CD45.2+的HDAC3KO小鼠(每组每种小鼠各取4~6只)骨髓细胞,裂解红细胞后采用生物素标记抗CD3抗体和抗生物素磁珠分选、剔除骨髓中存在的成熟CD3+T细胞。采用无菌PBS缓冲液洗涤并重悬剩余B6.SJL和HDAC3KO骨髓细胞,调整细胞浓度为1×107mL-1。按1:1比例混合后经尾静脉注射γ射线照射的B6.SJL小鼠(每只100μL)。细胞注射8周后采用流式细胞术检测不同骨髓来源iNKT细胞在受体B6.SJL小鼠胸腺的产生和发育情况。实验重复3次。

1.5 iNKT细胞活化和细胞内染色分析

将α-Galcer用二甲基亚砜溶解,浓度为100mg·L-1,取2 μg α-Galcer溶于100 μL无菌PBS中,经尾静脉分别注入HDAC3KO和WT小鼠(每组每种小鼠各取3~5只)体内。4 h后分离小鼠脾细胞,红细胞裂解液处理去除红细胞后每种样本各取2×106个细胞重悬于RPMI 1640培养液(含10%胎牛血清、2 mmol·L-1谷氨酰胺和10 mmol·L-1HEPES),同时加入GolgiStop(1mg·L-1),于37℃、5%CO2条件下培养2 h。收集培养细胞首先经细胞表面染色,然后经冷PBS洗涤后用新鲜配置的固定/打孔液重悬细胞,加入2.4G2,4℃封闭10 min,直接加入抗小鼠IFN-γ和IL-4抗体进行细胞内染色,4℃避光孵育30 min,用固定/打孔液洗涤细胞2次,流式细胞仪分析iNKT细胞内IFN-γ和IL-4水平。实验至少重复3次。

1.6 酶联免疫吸附实验(ELISA)检测HDAC3KO小鼠血清细胞因子水平

采用结合缓冲液(0.1 mol·L-1 Na2HPO4,pH 9.0)稀释抗小鼠IFN-γ和IL-4抗体至2 mg·L-1,按每孔100 μL加入至相应ELISA板,4℃包被过夜。移除包被液,加入封闭缓冲液(1% BSA),每孔200μL,室温孵育2 h,采用PBS/Tween20洗涤3次后加入1:50稀释α-Galcer处理的HDAC3KO和WT小鼠(每种小鼠各取3~5只)血清以及倍比稀释的标准血清,每孔100μL,室温孵育4 h。采用PBS/Tween20洗涤3次后加入底物显色,在450 nm处测量吸光度(A)值,并根据标准曲线计算血清中IFN-γ和IL-4水平(μg·L-1)。实验至少重复3次。

1.7 统计学分析

采用SSPS19.0统计软件进行统计学分析。HDAC3KO和WT小鼠不同组织中iNKT细胞比例、数量、发育表型分子表达以及iNKT细胞和血清中IL-4和IFN-γ水平均符合正态分布,以x±s表示,两组间样本均数比较采用两独立样本t 检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 HDAC3敲除小鼠基因型鉴定

对流式细胞术分选的HDAC3KO和WT小鼠胸腺和脾脏T细胞亚群进行基因型鉴定,来自WT小鼠的胸腺DP和CD4SP细胞产生935 bp的DNA片段,而来自HDAC3KO小鼠的胸腺DP、CD4SP、CD8SP细胞和脾脏CD4、CD8 T细胞均产生211 bp的DNA片段, 说明HDAC3KO小鼠基因型鉴定正确。见图 1

图 1 PCR技术鉴定HDAC3KO和WT小鼠胸腺和脾脏T细胞亚群基因型 Fig. 1 Identification of genetypes of T cell subtypes of HDAC3KO and WT mice by PCR
2.2 HDAC3敲除小鼠胸腺、脾脏、肝脏和淋巴结中iNKT细胞数量

采用抗TCR-β抗体和荷载糖脂抗原α-Galcer的CD1d四聚体(CD1d-Tetramer)染色,流式细胞术分析各组织器官中iNKT细胞比例和数量。结果显示:与WT小鼠比较,HDAC3KO小鼠胸腺、脾脏、肝脏和淋巴结中iNKT细胞比例和数量均明显降低(P < 0.05)。见图 2表 1表 2

图 2 流式细胞术检测HDAC3KO和WT小鼠胸腺、脾脏、肝脏和淋巴结中iNKT细胞水平 Fig. 2 Levels of iNKT cells in thymus, spleen, liver and lymph nodes of HDAC3KO and WT micedetected by flow cytometry
表 1 HDAC3KO和WT小鼠胸腺、脾脏、肝脏和淋巴结中iNKT细胞比例 Tab. 1 Ratios of iNKT cells in thymus, spleen, liver and lymphnodes of HDAC3KO and WT mice
(n=15, x±s, η /%)
Group Ratio of iNKT cells
Thymus Spleen Liver Lymph nodes
WT mice 0.28±0.08 1.07±0.55 14.92±6.38 0.14±0.04
HDAC3KO mice 0.02±0.01* 0.01±0.01* 0.08±0.04* 0.01±0.01*
*P < 0.05 compared with WT mice.
表 2 HDAC3KO和WT小鼠胸腺、脾脏、肝脏和淋巴结中iNKT细胞数量 Tab. 2 Number of iNKT cells in thymus, spleen, liver and lymph nodes of HDAC3KO and WT mice
(n=15, x±s)
Group Number of iNKT cells
Thymus(×105) Spleen(×105) Liver(×104) Lymph nodes(×104)
WT mice 3.79±1.06 11.98±4.88 24.25±10.37 1.16±0.28
HDAC3KO mice 0.21±0.06* 0.15±0.07* 0.22±0.10* 0.06±0.04*
*P < 0.05 compared with WT mice.
2.3 HDAC3敲除小鼠胸腺中iNKT细胞发育的变化

采用抗CD44、NK1.1、CD122、CD69和DX5抗体染色,流式细胞术检测iNKT细胞发育表型的结果显示:与WT小鼠比较,HDAC3KO小鼠处于非成熟阶段CD44-NK1.1-和CD44+NK1.1-iNKT细胞比例明显增加(P < 0.05),而成熟阶段CD44+NK1.1+细胞比例明显降低(P < 0.05)。见图 3图 4。与WT小鼠比较,HDAC3KO小鼠iNKT细胞中CD122、CD69和DX5表达水平明显降低(P < 0.05)。见图 5图 6

图 3 流式细胞术检测HDAC3KO和WT小鼠胸腺iNKT细胞中CD44和NK1.1的表达 Fig. 3 Expressions of CD44 and NK1.1 in thymus iNKT cells of HDAC3KO and WT mice detected by flow cytometry
*P < 0.05 compared with WT mice. 图 4 HDAC3KO和WT小鼠胸腺不同发育阶段iNKT细胞比例 Fig. 4 Ratios of iNKT cells in thymus in different development stages of WT and HDAC3KO mice
图 5 流式细胞术检测HDAC3KO和WT小鼠胸腺iNKT细胞中CD122、CD69和DX5表达 Fig. 5 Expressions of CD122, CD69 and DX5 in thymus iNKT cells of HDAC3KO and WT mice
*P < 0.05 compared with WT mice. 图 6 HDAC3KO小鼠胸腺iNKT细胞中CD122、CD69和DX5表达水平 Fig. 6 Expression levels of CD122, CD69 and DX5 in thymus iNKT cells of HDAC3KO mice
2.4 HDAC3通过内源性途径对iNKT细胞发育和成熟的调控作用

流式细胞术检测HDAC3KO小鼠DP细胞中CD1d表达结果显示:与WT小鼠比较,HDAC3KO小鼠DP细胞中CD1d表达无明显变化。见图 7。采用骨髓混合嵌合体方法检测受者小鼠胸腺iNKT细胞的产生和发育结果显示:与来源于正常小鼠的骨髓细胞比较,来源于HDAC3KO小鼠的骨髓细胞产生的iNKT细胞数量明显减少(P < 0.05)。发育表型检测结果显示:与来源于正常小鼠的骨髓细胞比较,来源于HDAC3KO小鼠骨髓的iNKT细胞主要表现为非成熟CD44-NK1.1-和CD44+NK1.1-表型,而成熟CD44+NK1.1+表型细胞比例明显降低(P < 0.05)。见图 8~11

图 7 流式细胞术检测HDAC3KO和WT小鼠DP细胞中CD1d的表达 Fig. 7 Expressions of CD1d in DP cells of HDAC3KO and WT mice detected by flow cytomtetry
图 8 流式细胞术检测来源于HDAC3KO和B6.SJL小鼠骨髓细胞的iNKT细胞的产生 Fig. 8 Production of iNKT cells from bone marrow cells of HDAC3KO and B6.SJL mice detected by flow cytometry
*P < 0.05 compared with B6.SJL mice. 图 9 来源于HDAC3KO和B6.SJL小鼠骨髓细胞的iNKT细胞比例 Fig. 9 Ratios of iNKT cells from bone marrow cells of HDAC3KO and B6.SJL mice
图 10 流式细胞术检测来源于HDAC3KO和B6.SJL小鼠骨髓细胞的iNKT细胞中CD44和NK1.1的表达 Fig. 10 Expressions of CD44 and NK1.1 in iNKT cells from bone marrow cells of HDAC3KO and B6.SJL mice detected by flow cytometry
*P < 0.05 compared with B6.SJL mice. 图 11 来源于HDAC3KO和B6.SJL小鼠骨髓细胞的不同表型iNKT细胞比例 Fig. 11 Ratios of iNKT cells with different phenotypes from bone marrow cells of HDAC3KO and B6.SJL mice
2.5 HDAC3敲除小鼠iNKT细胞和血清中IFN-γ和IL-4水平

细胞内染色结果显示:α-Galcer体内刺激4 h后,与WT小鼠比较,HDAC3KO小鼠iNKT细胞中IFN-γ和IL-4水平明显降低(P < 0.05)。见图 12图 13。ELISA法检测显示:与WT小鼠比较,HDAC3KO小鼠血清中IFN-γ和IL-4水平明显降低(P < 0.05)。见图 14

图 12 细胞内染色检测HDAC3KO和WT小鼠iNKT细胞中IFN-γ和IL-4表达 Fig. 12 Expressions of IFN-γ and IL-4 in iNKT cells of HDAC3KO and WT mice detected by intracellular staining
*P < 0.05 compared with WT mice. 图 13 HDAC3KO和WT小鼠iNKT细胞中IFN-γ和IL-4表达水平 Fig. 13 Expression levels of IFN-γ and IL-4 in iNKT cells of HDAC3KO and WT mice
*P < 0.05 compared with WT mice. 图 14 ELISA法检测HDAC3KO和WT小鼠血清中IFN-γ和IL-4表达水平 Fig. 14 Expression levels of IFN-γ and IL-4 in serum of HDAC3KO and WT mice detected by ELISA method
3 讨论

本研究结果显示:HDAC3对于iNKT细胞的发育和细胞因子的产生发挥关键作用。HDAC3敲除导致中枢和外周免疫器官中iNKT细胞数量明显减少,iNKT细胞在胸腺的发育受阻,同时iNKT细胞因子水平也明显降低。

本文作者以往研究[10]显示:CD4Cre酶介导的HDAC3敲除不影响传统T细胞在胸腺的发育和成熟,但导致外周CD4+T细胞和CD8+T细胞出现活化诱导的细胞凋亡,表现为细胞核DNA复制加快但同时伴随着细胞凋亡的明显增加。另外,增殖能力旺盛的造血干细胞缺失HDAC3引起多能淋巴祖细胞凋亡增加,淋巴细胞生成明显减少[11]。鉴于HDAC3在T淋巴细胞活化增殖中的重要性,HDAC3已被作为靶点用于T细胞淋巴瘤的临床治疗[12]。另外,iNKT细胞由胸腺DP细胞识别邻近细胞CD1d提呈的糖脂类抗原后经阳性选择产生,在其发育和成熟过程中,iNKT细胞中CD44和CD69等T细胞活化分子表达水平明显升高,增殖活性也明显增强。本研究结果显示:HDAC3敲除主要导致CD44+NK1.1+成熟iNKT细胞比例明显降低,而非成熟CD44-NK1.1-和CD44+NK1.1-iNKT细胞比例升高,提示T细胞活化增殖越明显,其活性对HDAC3的依赖性越强。另外,THAPA等[13]采用PLZFCre酶介导的基因敲除方法,在iNKT细胞发生阳性选择后敲除HDAC3, 也观察到iNKT细胞数量在胸腺、脾脏和肝脏中明显减少。然而,CD4Cre酶介导的hdac3基因敲除导致iNKT细胞数量在胸腺和外周免疫器官中明显降低, 表明HDAC3对于iNKT细胞的阳性选择以及整个发育和成熟过程必不可少。

iNKT细胞在胸腺的产生和发育既依赖于胸腺微环境,也依赖于其细胞自身。胸腺DP细胞表面CD1d对糖脂类抗原的有效提呈在iNKT细胞阳性选择过程中发挥重要作用,CD1d敲除小鼠iNKT细胞几乎完全缺失[14]。然而,本研究结果显示:HDAC3敲除并不影响胸腺DP细胞表面CD1d的表达,提示HDAC3主要通过内源性途径调控iNKT细胞在胸腺的产生、发育和成熟,这也被骨髓混合嵌合体实验结果进一步证实。这一结果表明:以HDAC3为靶点的干预措施可直接对iNKT细胞发育和功能发挥调控作用,进而可以调节iNKT相关疾病的发生发展。

目前对HDAC3调控iNKT细胞产生、发育的信号通路仍不完全明确。CD122是IL-15受体β亚单位,本研究结果显示:CD122在HDAC3敲除小鼠iNKT细胞中表达水平明显降低,表明HDAC3敲除引起的iNKT细胞产生和发育缺陷与IL-15信号通路受阻有关[15]。ZHU等[16]报道IL-15信号途径缺陷导致iNKT细胞自噬功能下降,细胞生存能力明显降低。THAPA等[17]研究显示:与正常iNKT细胞比较,HDAC3缺失iNKT细胞自噬标记物Cyto-ID染色阳性率和LC3A/B表达降低,进一步证实HDAC3可通过细胞自噬途径调控iNKT的生存和发育。另外,HDAC3与NKAP和Runx1均可发生细胞内相互作用,而NKAP和Runx1缺失同样导致iNKT细胞生成明显减少,提示HDAC3也可通过NKAP和Runx1相关信号途径调控iNKT的产生和发育[18-19]

在受到TCR信号刺激时,iNKT细胞能在短时间内产生大量Th1和Th2型细胞因子,进而发挥强大的免疫调节功能[20]。研究[21]显示:非成熟CD44-NK1.1-和CD44+NK1.1-iNKT细胞主要产生IL-4,而成熟CD44+NK 1.1+ iNKT细胞主要产生IFN-γ。本研究结果显示:HDAC3敲除导致iNKT细胞和机体IL-4和IFN-γ的产生均明显降低,表明HDAC3可总体影响iNKT细胞的功能。一方面,HDAC3缺失引起的iNKT及外周CD4+和CD8+T细胞数量的明显减少可导致α-Galcer活化iNKT细胞和机体细胞因子产生明显减少;另一方面,HDAC3也可能通过对IL-4和IFN-γ及其转录因子如GATA-3和T-bet的直接或间接表达调控作用影响以上细胞因子的产生[8]

综上所述,HDAC3内源性地调控iNKT细胞的发育和成熟,HDAC3缺失导致iNKT细胞数量明显减少、细胞成熟障碍和细胞因子产生功能的明显降低。而对于HDAC3调控iNKT细胞产生、发育和功能发挥的信号通路目前仍不明确,需要在后续实验中进一步探讨。

参考文献
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