文章信息
- 王布飞, 陈聪, 李建红
- WANG Bufei, CHEN Cong, LI Jianhong
- TRPV1蛋白对自身免疫性脑脊髓炎进展及Th1和Th17细胞分化的影响
- Effect of TRPV1 protein on the progression of autoimmune encephalomyelitis and the differentiation of Th1 and Th17 cells
- 中国医科大学学报, 2025, 54(4): 323-327, 332
- Journal of China Medical University, 2025, 54(4): 323-327, 332
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文章历史
- 收稿日期:2024-03-26
- 网络出版时间:2025-04-10 13:13:29
多发性硬化症是一类中枢神经系统自身免疫性疾病。实验性自身免疫性脑脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)是最常使用的多发性硬化症动物模型[1]。EAE的特征是中枢神经系统T细胞浸润,伴有神经脱髓鞘病变、胶质瘢痕等病理症状[2]。辅助性T细胞1(T helper 1,Th1)和辅助性T细胞17(T helper 17,Th17)是诱发EAE最重要的T细胞亚群[3]。
瞬时感受器电位香草酸受体1(transient receptor potential vanilloid 1,TRPV1)是钙离子通道超家族的重要成员,属于感觉神经元中的疼痛受体,在中枢神经系统各个区域均有表达[4]。TRPV1可以激活固有免疫系统,诱导细胞因子释放和活性氧片段生成,发挥促炎作用,诱导致病性T细胞分化[5]。然而,TRPV1信号对EAE病理表现和发病机制的影响尚未见研究报道。本研究探讨了抑制TRPV1蛋白表达对EAE进展以及Th1和Th17细胞分化的影响。
1 材料与方法 1.1 材料鼠源髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(myelin oligodendrocyte glycoprotein,MOG)35-55、完全弗氏佐剂、百日咳毒素,购自美国Sigma-Aldrich公司;TRPV1抑制剂辣椒平购自美国MCE公司;异硫氰酸荧光素偶联抗小鼠CD4抗体、藻红蛋白偶联抗小鼠白细胞介素(interleukin,IL)-17a抗体、藻红蛋白偶联抗小鼠γ干扰素(interferon-γ,IFN-γ)抗体,购自美国BioLegend公司;劳克坚牢蓝(luxol fast blue,LFB)髓鞘染色试剂盒,购自北京索莱宝科技有限公司。抗鼠TRPV1抗体、抗鼠核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)抗体、抗鼠磷酸化NF-κB(phosphorylated NF-κB,p-NF-κB)抗体、抗鼠NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain,leucine-rich repeat and pyrin domain-containing 3,NLRP3)抗体、抗鼠胱天蛋白酶-1(caspase-1)抗体,购自英国abcam公司;抗鼠β-肌动蛋白(β-actin)抗体、HRP偶联二抗,购自北京博奥森生物技术有限公司。
1.2 实验动物分组与造模C57BL/6野生型小鼠36只,由百奥赛图(北京)医药科技股份有限公司提供。小鼠4~5周龄,体重18~22 g,雌性,饲养于SPF级恒温(23 ℃± 2 ℃)、恒湿(40%~60%)、光暗周期12 h的房间。将小鼠分为对照组、模型组、模型+TRPV1抑制剂组,每组12只。
模型组和模型+TRPV1抑制剂组小鼠构建EAE模型[2, 6]:将MOG35-55浓度调整至6 mg/mL,与完全弗氏佐剂按1∶1混合,加入终浓度为2 mg/mL的结核杆菌,反复搅拌,制成MOG35-55乳化剂;将MOG35-55乳化剂按0.2 mL/只接种在模型组和模型+TRPV1抑制剂组小鼠的背部,共4个点;接种2 h和2 d后,腹腔注射百日咳毒素,500 ng/次。以乳化剂接种当天计为第0天。对照组小鼠背部注射生理盐水,共4个点,0.2 mL/只;接种2 h和2 d后,腹腔注射生理盐水,0.2 mL/只。模型+TRPV1抑制剂组小鼠连续腹腔注射辣椒平溶液,剂量为30 mg/kg,其他2组小鼠腹腔注射生理盐水。给药至第35天,小鼠用5%戊巴比妥钠麻醉后放血处死。
1.3 神经功能评分[7]免疫第1~35天,每日上午9时~11时进行神经功能评分。0分,无任何病理症状;1分,尾部张力降低、动作笨拙、步态沉重;2分,尾部无张力、后肢不完全瘫痪,伴有一定步态异常或姿态维持缺乏;3分,后肢瘫痪,伴有轻度前肢乏力、麻痹;4分,肢体严重麻痹、瘫痪,失去翻正反射;5分,濒死状态或死亡。
1.4 LFB染色检查脊髓髓鞘脱失情况各组随机取4只小鼠,麻醉后放血处死,取脊柱组织,石蜡包埋后切片,经二甲苯洗脱,再经乙醇梯度水化,浸入0.1% LFB溶液中,60 ℃下浸染8~12 h。取出切片,蒸馏水冲洗,在0.05%碳酸锂水溶液中分色10 s,再经70%乙醇分色10 s,蒸馏水冲洗。晾干切片,以中性树脂封片,光学显微镜下观察并拍照。
1.5 流式细胞术检测脊髓CD4+T细胞中Th1和Th17细胞占比首次免疫后第14天,各组随机取4只小鼠,麻醉后放血处死,剥离脊柱,推注预冷PBS溶液冲出脊髓,收集脊髓后1 000 r/min离心5 min,沉淀中加入胰酶消化5 min。再次离心,收集细胞沉淀,加入完全培养基重悬后计数。取1×106个细胞,预冷PBS洗涤,加入抗小鼠CD4蛋白与抗小鼠IFN-γ蛋白或抗小鼠IL-17a蛋白流式荧光抗体(1∶1 000),孵育30 min后,通过流式细胞仪分析各组小鼠脊髓CD4+T细胞中Th1和Th17细胞占比。
1.6 Western blotting检测TRPV1和炎症相关蛋白表达各组随机取4只小鼠,麻醉后放血处死,剥离脊柱,推注预冷PBS溶液冲出脊髓,液氮冷冻后粉碎,加入蛋白裂解液搅拌、混匀、静置。离心后收集上清,制成样品。取SDS-PAGE凝胶,每个样品孔中加入10 μg样品,进行凝胶电泳。通过湿法转移法将凝胶上蛋白转移至PVDF膜上,山羊血清中封闭,加入一抗孵育过夜。次日,洗去一抗,孵育二抗,PVDF膜表面滴加超敏发光液,化学发光成像仪下显影,获得蛋白条带。将目标蛋白条带灰度值与内参蛋白灰度值对比,获得蛋白相对表达值。
1.7 统计学分析采用GraphPad Prism 9.0软件分析数据。计量资料以x±s表示,多组间比较采用单因素方差分析,两两比较采用Tukey’s事后检验。P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 TRPV1信号对EAE模型小鼠神经功能的影响对照组小鼠未出现任何EAE症状。第7天起,模型组与模型+TRPV1抑制剂组小鼠均陆续出现神经功能损伤症状。第14天时,模型组小鼠神经功能评分达到峰值。与模型组比较,模型+TRPV1抑制剂组小鼠神经功能评分明显降低(P < 0.05)。达到峰值后,各组小鼠EAE症状逐渐缓解。至观察期末,模型+TRPV1抑制剂组小鼠神经功能基本恢复,神经功能评分明显低于模型组(P < 0.05)。见表 1。
Time point | Control group(n = 12) | Model group(n = 12) | Model+TRPV1 inhibitor group(n = 12) |
Day 0 | 0.00±0.00 | 0.00±0.00 | 0.00±0.00 |
Day 7 | 0.00±0.00 | 0.25±0.19 | 0.13±0.101) |
Day 14 | 0.00±0.00 | 3.38±3.36 | 2.25±2.821) |
Day 21 | 0.00±0.00 | 2.44±2.45 | 1.31±2.111) |
Day 28 | 0.00±0.00 | 2.38±2.44 | 1.25±2.391) |
Day 35 | 0.00±0.00 | 1.94±2.37 | 0.81±2.241) |
1)P < 0.05 vs. model group. |
2.2 TRPV1信号对EAE模型小鼠脊髓的影响
对照组小鼠脊髓髓鞘完整。模型组小鼠脊髓髓鞘脱失明显,局部染色较淡,髓鞘间距增加且有较多空泡区,部分小鼠甚至出现髓鞘断裂情况。与模型组相比,模型+TRPV1抑制剂组小鼠髓鞘脱失部分恢复,虽仍有部分髓鞘破坏,但空泡较少且鲜有髓鞘断裂。见图 1。
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图 1 各组小鼠脊髓LFB染色图 Fig.1 LFB staining of the mouse spinal cord in each group |
2.3 TRPV1信号对EAE模型小鼠Th1和Th17细胞分化的影响
与对照组相比,模型组小鼠脊髓CD4+T细胞中Th1和Th17细胞占比明显增加(P < 0.05)。与模型组相比,模型+TRPV1抑制剂组小鼠脊髓CD4+T细胞中Th1和Th17细胞占比明显减少(P < 0.05)。见图 2。
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A,Th1 cells;B,Th17 cells. *P < 0.05 vs. control group;# P < 0.05 vs. model group. 图 2 各组小鼠脊髓CD4+T细胞中Th1和Th17细胞占比的变化 Fig.2 Changes in the proportions of Th1 and Th17 cells in CD4+T lymphocytes in the mouse spinal cord in each group |
2.4 EAE模型小鼠中TRPV1蛋白和炎症反应蛋白的表达
与对照组相比,模型组小鼠脊髓中TRPV1蛋白表达水平明显升高(P < 0.05),炎症相关蛋白p-NF-κB、caspase-1和NLRP3蛋白表达水平明显升高(P < 0.05)。与模型组相比,模型+TRPV1抑制剂组小鼠脊髓中TRPV1蛋白表达水平明显降低(P < 0.05),p-NF-κB、caspase-1和NLRP3蛋白表达水平明显降低(P < 0.05)。见图 3。
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1,control group;2,model group;3,model+TRPV1 inhibitor group. *P < 0.05 vs. control group;# P < 0.05 vs. model group. 图 3 各组小鼠脊髓中TRPV1蛋白与炎症反应信号蛋白表达 Fig.3 TRPV1 and inflammatory response signal protein expressions in the mouse spinal cord in each group |
3 讨论
本研究改进了EAE模型构建方法[2, 6],结果显示,模型组小鼠陆续出现不同程度的神经功能损伤症状表现,神经功能评分在免疫后第14天达到峰值,小鼠表现出尾部肌张力丧失伴有后肢瘫痪的症状。LFB染色结果显示,EAE模型小鼠脊髓髓鞘脱失明显。多发性硬化症以髓鞘脱失后形成胶质瘢痕为临床病理特征[8],因此本研究EAE模型构建成功。
EAE模型主要是由中枢神经系统抗原诱发T细胞的自身免疫反应引起[5]。最初研究[9]认为,EAE进展主要由Th1细胞分泌的IFN-γ诱导,且临床分析显示多发性硬化症患者体内IFN-γ水平明显高于健康人群。后来发现,特异性抑制Th1细胞分化无法完全减轻EAE症状。最近研究[10]认为,IL-17也与EAE进展相关。IL-17主要由CD4+Th17细胞分泌,有研究[11]将CD4+Th17细胞转移至小鼠体内,能够明显加速EAE进展,但同等数量的Th1细胞作用却不显著。本研究同时考察了Th1和Th17细胞在EAE模型中的变化,结果显示,与对照组相比,Th1和Th17细胞在CD4+T细胞中占比明显增加。提示本研究诱发小鼠EAE的发病机制与文献[9-11]报道一致。
近年来研究显示,TRPV1蛋白在中枢神经系统中广泛表达,其研究范围已不再局限于温度和疼痛感知[12],其对炎症疾病的影响越来越受到关注[13]。TRPV1已被发现可以激活固有免疫反应,并通过级联反应诱导T细胞分化[3]。已有研究[4]证实,TRPV1信号可以通过增加固有免疫系统中小胶质细胞膜表面Ca2+内流和磷酸酶PP2A的活性来调控NLRP3炎症小体的激活。本研究通过抑制TRPV1蛋白表达,探讨了TRPV1在EAE进展过程中的作用。结果显示,与模型组相比,模型+TRPV1抑制剂组小鼠神经功能评分达峰时间延迟,峰值降低。同时,模型+TRPV1抑制剂组小鼠脊髓髓鞘脱失改善,Th1和Th17细胞占比明显减少,此外,TRPV1蛋白与炎症相关蛋白p-NF-κB、caspase-1和NLRP3蛋白表达水平明显降低。因此,在EAE进展中,抑制TRPV1蛋白表达极可能发挥了抑制Th1和Th17细胞分化作用。提示MOG35-55和结核杆菌乳化剂诱导的EAE模型,极可能通过TRPV1蛋白调节下游炎症信号通路,发挥促进Th1和Th17细胞分化作用。值得注意的是,有研究[14]显示,TRPV1基因敲除明显降低了细胞内氧化应激,阻断了Ca2+内流,抑制了炎症,增加抗氧化基因表达,且在一定程度上阻止了促炎症物质诱导的线粒体分裂。这进一步验证了TRPV1蛋白在炎症反应中的促进作用。
综上所述,TRPV1蛋白表达对EAE的进展起重要作用,主要通过提高TRPV1蛋白表达水平,诱发炎症反应,促进Th1和Th17细胞分化,引起脊髓组织髓鞘脱失。抑制TRPV1蛋白表达能够明显减轻炎症反应,减少Th1和Th17细胞分化,改善EAE模型小鼠的神经功能。
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