2. 蚌埠医学院安徽省感染与免疫重点实验室, 安徽 蚌埠 233030
潘治宇(1983-),女,硕士生,研究方向:免疫性疾病的发病机制,共同第一作者,E-mail:panzhiyu969@sohu.com
2. Dept of Infection and Immunity Key Laboratory of Anhui Province, Bengbu Medical College, Bengbu Anhui 230030, China
树突状细胞(dendritic cells,DC)由美国学者Steinman于1973年发现,因其在成熟时伸出许多树突状或伪足状突起而得名[1],是迄今所知的抗原提呈能力最强大的抗原提呈细胞(antigen presenting cell,APC)[2]。目前研究证实在一些自身免疫性疾病的发生、发展中DC发挥了一定的作用。DC可以通过分泌各种具有功能效应的细胞因子,并诱导T细胞激活和分化。DC的微生物识别功能主要依赖于表达在其表面I型跨膜蛋白Toll样受体(TLR)。TLRs可识别多种多样的微生物分子结构,如细胞壁成分、核酸以及微生物合成的化合物[3]。表达在DC表面的TLRs,在调节DC的分化成熟、分泌各种免疫调节细胞因子、激活初始型T细胞,以及启动免疫应答等方面起着重要的作用[4]。因此,调控DCs表面TLR的表达就可以调节DC的成熟状态和免疫功能,进而影响机体的免疫反应和免疫耐受。
内吗啡肽 (endomorphins,EMs)于1997 年由美国神经生物学家 Zadina 等首次报道,并根据结构不同,分为1型(endomorphin-1,EM-1)和2型(endomorphin-2,EM-2)。EMs对Mu阿片受体亲和力和选择性远远高于其它生物活性肽,被认为是Mu阿片受体的内源性配体[5]。EM显著的作用是其镇痛作用,但目前大量证据表明其亦参与机体的免疫调节[6]。有研究报道,EM-1影响DC的免疫功能和成熟,本实验旨在观察EM-1对DC的影响作用是否与DC表面的TLR2和TLR4有关。
1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 实验标本DC培养所用健康人血样取自本校学生志愿者,年龄18~23岁(平均20岁)。每份标本的采集均征得本人书面同意。
1.1.2 药品与试剂DNA MarkerⅠ和总RNA提取试剂(TRIzol) 均购于北京天根公司;焦炭酸二乙酯(DEPC)原液,购于美国Sigma公司;FITC 标记的抗人CD11 抗体购于美国Caltag公司;TLR2、TLR4、β-actin内参引物,购于南京金凯瑞生物科技公司;RNA抽提试剂盒,购于立陶宛Fermentas公司;DNA聚合酶,购于日本TaKaRa公司;琼脂糖、溴化乙锭(EB)购于美国Sigma公司。
1.2 方法 1.2.1 人外周血DC诱导培养抽取健康志愿者的外周静脉血20 mL,肝素钠抗凝。PBS等比稀释,将稀释后血样移入淋巴细胞分离液中,进行密度离心(20℃,2 000 r·min-1,20 min),取界面的白膜细胞,用PBS悬浮细胞,离心洗涤2次,再用RPMI 1640液体培养基悬浮细胞,调整细胞浓度为1×1010·L-1,加入24孔板中[7],37℃、5% CO2孵箱贴壁培养3 h后,弃上清,用RPMI 1640轻洗2遍,贴壁细胞即为单核细胞。悬浮细胞多为淋巴细胞。贴壁的单核细胞加入RPMI 1640完全培养基,采用rhGM-CSF和rhIL-4联合刺激(终浓度均为106 U·L-1),37℃、5%CO2的孵箱中培养3 d后,轻轻吸弃未贴壁细胞,补充等量细胞因子和新的培养基继续培养至6 d,分组加入脂多糖(LPS,100 μg·L-1)或EM-1(1×10-6 mol·L-1)刺激,刺激48 h后,收集细胞即为正常人外周血来源的DC。
1.2.2 实验分组在细胞培养d 6,将细胞分成4组,BLA组:空白对照组,培养过程中不加LPS及EM-1;EM-1组:培养d 6加入EM-1;LPS组:LPS实验对照组(培养d 6加入LPS);LPS+EM-1组:培养d 6加入LPS和EM-1。在实验中LPS的用量均为100 μg·L-1,EM-1的用量均为1×10-6 mmol·L-1。
DC的鉴定:①形态:在细胞培养过程中,采用倒置显微镜观察细胞的形态和结构变化。②流式细胞术:将收集的悬浮细胞,调整细胞浓度为1×109·L-1,加入流式管中,再分别加入FITC 标记的抗人CD11 抗体以及同型对照FITC 标记的IgG1,避光染色30 min 后,PBS 洗涤3 次,加入300 μL浓度 20 g·L-1 多聚甲醛,运用流式细胞术检测DC成熟表型,Cellsquest 软件获取并分析数据。
1.2.3 流式细胞术检测EM-1对DC表面TLR2、TLR4表达的影响收集d 8各组细胞,并用抗CD11c FITC、抗TLR2 PE、抗TLR4 PE荧光标记抗体染色,留取空白管和同型对照管。FACS Calibur流式细胞仪(BD公司)上机检测,CellQuest软件和Flow Jo软件分析数据。
1.2.4 RT-PCR法检测EM-1对DC中TLR2﹑TLR4 mRNA表达的影响将相同组的DC细胞加2 mL TRIzol,氯仿混匀,加异丙醇离心,加75%的乙醇(预冷)洗涤RNA沉淀后离心。再加DEPC水溶解,60℃下孵育10 min助溶。取出2 μL原液置于核酸蛋白测定计算器上,紫外光度仪检测OD260/OD280值和RNA的浓度。取总RNA移入EP管,加入oligo(dT)18 primer,去离子水至12 μL。进行以下反应:65 ℃孵育5 min后置于冰上。依次加入Reaction Buffer、RiboLock RNase inhibitor、10 M Dntp mix。37℃孵育5 min后置于冰上。然后加M-MLV逆转录酶 1 μL ,至20 μL,混匀后离心;42℃孵育60 min,最后 70℃、10 min以终止反应。即获得cDNA,立即进行PCR。引物使用Primer Premier 5.0软件设计,PubMed BLAST验证。南京金凯瑞公司生物科技公司合成。各因子及内参照引物序列、产物长度如Tab1所示。
应用琼脂糖凝胶电泳对扩增产物进行电泳分析。将凝胶电泳图像输入凝胶分析系统,结果以条带灰度值表示,并选择β-actin作为内参,在同样条件下扩增,其表达与细胞总RNA呈正比,以电泳图中各组TLR2、TLR4分别与β-actin的条带灰度值比值作为目的基因表达相对水平,计算目的条带与内参条带灰度值之比。
1.3 统计学分析采用单因素方差分析对结果进行统计分析,用SPPS 17.0软件完成。
2 结果 2.1 细胞形态学观察人外周血分离的单核细胞在rhGM-CSF和rhIL-4的联合刺激下可分化成未成熟DC,在此过程中,细胞形态会发生变化。倒置相差显微镜下观察可见,培养d 3细胞出现毛刺状突起,随着培养时间延长,DC体积逐渐增大,在d 6突起数量减少,突起增长,呈长梭形,呈贴壁集落式生长。加入LPS约48 h后,部分细胞呈长梭形、条索状,部分细胞形态趋向恢复球形,基本已呈悬浮状生长。但是与对照组相比,EM-1干预后DC形态学变化不明显(Fig1)。
2.2 流式细胞术鉴定DC流式细胞术检测培养d 8 DC的表型分子CD11c+细胞率,结果显示DC纯度可高达70%,同时镜下观察DC细胞形态典型,进一步证实了本实验外周血来源DC体系建立(Fig2)。
2.3 EM-1对DC Mu受体的影响流式细胞术检测证实,Mu受体在DC中均有表达,Mu受体在imDC表达较低,并且EM-1干预可引起imDC上的Mu受体表达数目上调,但差异无统计学意义(P>0.05),在致炎因子LPS作用下,EM-1干预后DC的Mu阿片受体的数目上调明显(P<0.01)(Tab2、Fig3)。
2.4 流式细胞术检测EM-1对DC表面TLR2、TLR4表达的影响结果显示,TLR2、TLR 4在imDC表面表达较高,随着DC成熟表达下降。与BLA组相比,EM-1组DC上的TLR2、TLR4表达下调(P<0.05);与LPS组相比,LPS+EM-1组DC表面TLR2、TLR4受体均明显下调(P<0.01),见Tab3。
2.5 EM-1诱导对DC表面TLR2 mRNA﹑TLR4 mRNA表达的影响RT-PCR结果显示,与BLA组相比,EM-1干预后引起DC TLR2 mRNA表达明显降低(P<0.01),TLR4 mRNA的变化差异无统计学意义(P>0.05);与LPS组相比,LPS+EM-1组 DC上TLR2 mRNA、TLR4 mRNA均有所下调(P<0.05),见Fig4。
3 讨论DC是免疫系统中功能最强的抗原提呈细胞,可以激活初始T细胞,具有激发免疫应答和诱导免疫耐受的双重作用[8, 9]。DC在成熟过程中分为前体、未成熟、成熟3个阶段,不同阶段抗原提呈能力有所不同。未成熟阶段具有强大抗原摄取能力,但因细胞表面协同刺激因子低表达,诱导T细胞能力较弱。成熟DC表面MHC-Ⅱ分子和协同刺激分子表达增加,抗原提呈能力增强,对T细胞的诱导能力亦明显增加,启动免疫应答。
有研究表明,μ阿片受体(μ-opioid receptor,MOR)在多种免疫细胞表面表达,可以介导阿片肽 对免疫细胞的作用。DC作为功能最强大的APC,亦有MOR的表达[10]。本实验研究证实,Mu受体在DC中均有表达,在致炎因子LPS作用下,EM-1干预后DC的Mu阿片受体的数目上调明显(P<0.01),与相关研究结果相符[11]。EM-1对Mu阿片受体亲和力和选择性远高于其它生物活性肽,不仅参与炎症反应,还可通过改变细胞因子的产生对APC进行调控,这种调控方式可能通过抑制DC的趋化性进而抑制DC对T淋巴细胞的激活作用[12]。另有文献显示,在大鼠诱发性关节炎模型中,炎症爪局部组织和淋巴结及分泌的滑液中,均发现 EMs的水平有所升高,同时伴有MOR的高表达[13, 14]。本研究中心前期相关研究证实,经LPS及EM-1刺激后小鼠DC表面MHC表达增加[12],那么EM-1是否还可以通过其他途径来调控DC的免疫作用呢?本实验针对研究较多的DC表面的TLR进行研究。TLR是DC和其他免疫细胞识别病原微生物特征的传感器,能够与病毒DNA或细菌细胞壁成分(如LPS)等结合,激活免疫系统的第一道防线,即先天性免疫应答,引起炎症;由TLR途径产生的先天性免疫信号经由DC继而引发以T和B淋巴细胞反应为主的获得性免疫应答,其在启动和调节天然免疫及诱导获得性免疫中起到重要作用[15, 16]。本文结果显示,TLR2、TLR4在imDC表面表达较高,随着DC的成熟其表达下降。并且与BLA组(imDC组)相比,EM-1干预可引起DC上的TLR2、 TLR4表达下调;EM-1和LPS共培养,使DC表面TLR2、TLR4受体明显下调。RT-PCR结果显示,与Blank组相比,EM-1的干预可引起DC表面 TLR2 mRNA表达降低,而TLR4 mRNA的变化差异无统计学意义;与LPS组相比,LPS+EM-1组 DC上的TLR2 mRNA、TLR4 mRNA均有所下调,提示EM-1能下调DC 表面TLR2、TLR4的表达。TLRs是天然免疫和获得性免疫的桥梁,可激活机体的天然免疫和获得性免疫。表达于DC表面上的TLR2和TLR4参与了DC分化成熟的调节,TLR2和TLR4活化后可经过信号转导途径促进DC的分化成熟,并释放细胞因子调节T细胞的分化。因此,抑制DC表达TLR2和TLR4可能会在一定程度上阻断或减少它们对DC的活化作用,从而达到抑制DC的抗原提呈作用。
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