国际神经病学神经外科学杂志  2019, Vol. 46 Issue (4): 383-386  DOI: 10.16636/j.cnki.jinn.2019.04.007

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徐晓娅, 郭晓聪, 邱涛, 黄琳明, 李作孝
XU Xiao-Ya, GUO Xiao-Cong, QIU Tao, HUANG Lin-Ming, LI Zuo-Xiao
黏附分子CD44在实验性自身免疫性脑脊髓炎中的作用
Role of the adhesion molecule CD44 in experimental autoimmune encephalomyelitis
国际神经病学神经外科学杂志, 2019, 46(4): 383-386
Journal of International Neurology and Neurosurgery, 2019, 46(4): 383-386

文章历史

收稿日期: 2018-12-12
修回日期: 2019-07-24
黏附分子CD44在实验性自身免疫性脑脊髓炎中的作用
徐晓娅1 , 郭晓聪2 , 邱涛1 , 黄琳明1 , 李作孝3     
1. 四川省自贡市第一人民医院神经内科, 四川省自贡市 643000;
2. 四川省自贡市第一人民医院检验科, 四川省自贡市 643000;
3. 泸州医学院附属医院神经内科, 四川省泸州市 646000
摘要目的 探讨黏附分子CD44在实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)发病中的作用。方法 将20只大鼠随机分为正常对照组及EAE组,EAE组采用粗制髓鞘碱性蛋白(MBP)抗原注入大鼠后足掌皮下(0.2 ml/100 g)制作EAE模型,观察大鼠的发病情况及病理表现;并采用免疫组织化学法检测两组大鼠脑组织CD44的含量。结果 正常对照组大鼠未发病,EAE组大鼠均有不同程度的发病。HE染色后,光镜下观察,正常对照组大鼠脑和脊髓无异常;EAE组大鼠可见脑及脊髓实质内小血管充血,小静脉周围有大量炎性细胞浸润,血管周围白质脱髓鞘改变。免疫组化显示,正常对照组大鼠脑和脊髓组织未发现CD44阳性细胞;EAE组大鼠中枢神经系统(CNS)白质及灰白质交界处可见大量CD44阳性细胞。结论 EAE模型中存在黏附分子CD44的高表达,其对EAE的发病可能起到促进作用。
关键词多发性硬化    CD44    实验性自身免疫性脑脊髓炎    
Role of the adhesion molecule CD44 in experimental autoimmune encephalomyelitis
XU Xiao-Ya1 , GUO Xiao-Cong2 , QIU Tao1 , HUANG Lin-Ming1 , LI Zuo-Xiao3     
Department of Neurology, Zigong First People's Hospital, Zigong, Sichuan 643000, China
Abstract: Objective To investigate the role of the adhesion molecule CD44 in the pathogenesis of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). Methods A total of 20 rats were randomly divided into EAE group and control group. Crude myelin basic protein (MBP) antigen (0.2 mL/100 g) was subcutaneously injected into the hind foot of the rats in the EAE group to establish an EAE model, and then disease onset and pathological manifestations were observed. Immunohistochemistry was used to measure the content of CD44 in brain tissue for both groups. Results Disease onset was not observed in the control group, while this was observed in the EAE group with varying degrees. Observation under a light microscope after HE staining showed no abnormalities in the brain and spine of the rats in the control group, while congestion of small blood vessels, inflammatory cell infiltration around small veins, and demyelination in white matter were observed in the EAE group. Immunohistochemistry showed that no CD44-positive cells were found in the brain and spinal tissues of the rats in the control group, while a large number of CD44-positive cells were observed at the junction of grey matter and white matter in the central nervous system. Conclusions There is high expression of the adhesion molecule CD44 in the rat model of EAE, which may promote the onset of EAE.
Key words: multiple sclerosis    CD44    experimental autoimmune encephalomyelitis    rat    

多发性硬化(multiple sclerosis, MS)被广泛认为是一累及中枢神经系统(central nervous system, CNS)白质的自身免疫性脱髓鞘性疾病。实验性自身免疫性脑脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis, EAE)是公认的研究MS的理想动物模型。CD44是一种黏附性糖蛋白,主要参与细胞-细胞、细胞-基质之间的黏附。目前可见很多自身免疫性疾病中CD44表达增加的报道,如系统性红斑狼疮、银屑病、IgA肾病、溃疡性结肠炎、特发性血小板减少性紫癜等[1-5]。研究表明[6],在MS患者中骨桥蛋白(osteopontin, OPN)表达增高,其主要与CD44结合,促进IL-1、IL- 2、IL-12等的表达,抑制IL-4的表达,从而使免疫格局向Th1偏移,促进MS的发生发展,可见OPN是CD44表达的主要调控者。目前关于CD44分子在EAE中表达情况的研究报道较少。本实验通过制造EAE模型,测定正常对照组及EAE组大鼠脑和脊髓组织中CD44的含量,观察黏附分子CD44在EAE中的表达情况及初步探讨在其发病中的可能作用。

1 材料与方法 1.1 实验动物及试剂

雄性Wister大鼠20只,6~8周龄,体重200~250 g;豚鼠4只,体重400~450 g,以上动物由西南医科大学实验动物科提供。主要实验试剂:氟氏完全佐剂(购自美国Sigma公司);兔抗大鼠CD44单克隆抗体(购自北京博奥森生物技术有限公司);中性甲醛固定液由病理教研室提供。

1.2 方法 1.2.1 大鼠分组及EAE模型的建立

20只雄性大鼠随机分为正常对照组和EAE组,每组10只。将豚鼠处死后,在无菌操作下,迅速剥出脊髓,去掉马尾与脊膜,称重。加入生理盐水研磨成50%匀浆,与等量福氏完全佐剂混合,用注射器反复抽打成油包水乳液,即制得粗制碱性髓鞘蛋白(myelin basic protein, MBP)抗原。将MBP抗原注入EAE组大鼠双后肢足垫皮下,每只0.2 ml/100 g。

1.2.2 神经功能评分及评分标准[7]

于建模后第1天开始(建模当天计为第1天),每日同一时段由同一人单盲观察发病情况,进行神经功能评分。0分:无明显异常;1分:后肢不完全瘫痪;2分:后肢完全瘫痪;3分:后肢全瘫伴前肢不全瘫;4分:四肢全瘫或死亡。症状介于两条标准之间者以±0.5分计。

1.2.3 试验终止

EAE组连续3 d症状评分无加重或四肢瘫痪、死亡作为EAE发病高峰期,在高峰期处死大鼠;正常对照组4周后处死。

1.2.4 脑和脊髓组织病理观察

脑和脊髓组织标本用中性甲醛固定后,在泸州医学院病理教研室作组织切片,常规脱水、透明、浸蜡、石蜡包埋和切片(8 μm厚)。切片后烘干、脱蜡和常规苏木素﹣伊红染色,光镜下观察病理改变。

1.2.5 CD44的测定

采用免疫组织化学法检测脑和脊髓组织CD44的表达;操作严格按SP试剂盒提供的说明书进行。

1.2.6 结果判断

免疫组化结果用美国Nikon Spot图像采集系统进行图像采集,用Image-Pro Plus Versi-on 5.1图像分析系统分析。包浆呈棕黄色至深棕黄色为CD44阳性染色细胞。每张大鼠脑组织切片于光镜下(×400)观察10个视野,计算CD44平均光密度(A)值。

1.3 统计学方法

统计学处理由SPSS 16.0软件完成。所得数据以均数±标准差(x±s)表示,变量间相互关系采用Pearson直线相关分析,P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 发病情况

正常对照组大鼠未发病。EAE对照组均有不同程度的发病,发病率100%。发病动物表现为脱毛、食欲减退、体重下降显著,出现不同程度的肢体无力、共济失调、瘫痪等,部分动物伴尿便失禁。EAE组发病潜伏期为(11.6±2.5)d,进展期为(7.2±1.4)d,高峰期症状评分为(3.1±1.1)分。

2.2 病理学检查

将大鼠的脑和脊髓切片经HE染色后,在光镜下观察显示:正常对照组大鼠脑和脊髓未见异常。EAE对照组大鼠发病高峰期可见脑及脊髓实质内小血管充血,脑组织疏松肿胀,血管周围主要是小静脉周围有大量炎性细胞浸润,主要为淋巴细胞及单核细胞,典型者形成“袖套”状改变,血管周围白质片状脱髓鞘改变。见图 1A图 1B

注:A:正常对照组;B:EAE组 图 1 切片经HE染色后,光镜下所见(HE×400)
2.3 CD44表达情况

正常对照组大鼠CNS内未发现CD44阳性细胞。EAE对照组大鼠CNS白质及灰白质交界处可见大量CD44阳性细胞,主要分布在神经细胞胞浆,部分间质细胞亦有表达,呈棕黄色颗粒,染色深。CD44高表达部位的炎症表现较重。图像分析结果显示, EAE组CD44平均光密度值为0.28±0.006。见图 2A图 2B

注:A:正常对照组;B:EAE组 图 2 两组脑组织中CD44表达的情况(×400)
2.4 EAE组CD44表达与发病潜伏期、进展期及高峰期神经功能障碍评分相关分析

结果显示:EAE组发病高峰期CD44表达与发病潜伏期呈负相关(P < 0.01);与进展期呈正相关(P < 0.01);与发病高峰期神经功能障碍评分呈正相关(P < 0.01)。见表 1

表 1 EAE组CD44表达与潜伏期、进展期及神经功能障碍评分相关性
项目 R P
潜伏期 -0.889 < 0.01
进展期 0.797 < 0.01
神经功能障碍评分 0.772 < 0.01
3 讨论

EAE作为一种中枢神经系统自身免疫性脱髓鞘病变模型,是世界公认的研究人类MS的动物模型。较多研究证实,EAE是细胞免疫及体液免疫均参与的错综复杂的病理免疫过程,以细胞免疫为主[8];自身免疫性T细胞从外周迁移CNS可以破坏生理性免疫豁免[9]。CD44分子是细胞表面跨膜蛋白多糖的一个家族,广泛表达于多种细胞上,包括B淋巴细胞、T淋巴细胞、单核巨噬细胞、内皮细胞及成纤维细胞等,主要参与细胞﹣细胞、细胞﹣基质之间的黏附。CD44分子的配体为细胞外基质,主要有透明质酸、层粘连蛋白、纤粘连蛋白和胶原蛋白等多种配体。T细胞上的CD44与其配体结合可促进T细胞的黏附,诱导IL-2产生,增加T细胞的活性;而单核细胞的CD44与配体结合则使IL-1释放增多,促进单核细胞的聚集,从而促进免疫反应。

目前可见多种自身免疫性疾病(如银屑病、系统性红斑狼疮等)CD44表达增加的报道。近年来国外已开始有关CD44在EAE中的研究。Kim等[10]经过对EAE大鼠脊髓进行研究发现,CD44在星形胶质细胞及炎性细胞中表达明显增加,促进EAE的发生发展。Garin等[11]通过向EAE大鼠体内接种CD44的干扰基因,抑制CD44的表达,发现EAE的严重程度明显减轻,其病理结果提示中枢神经系统损害明显减轻,浸润细胞凋亡增加。以上研究提示黏附分子CD44有促进EAE发生发展的作用。但目前CD44分子对EAE的作用机制尚不明确。Clemente等[12]研究发现,骨桥蛋白在EAE的复发中有重要的作用,其分子C端与黏附分子CD44结合,可下调IL-10的表达,抑制淋巴细胞的凋亡,故CD44分子有可能通过骨桥蛋白通路促进EAE复发。Chang等[13]研究表明,CD44、透明质酸及多功能蛋白聚糖等分子可能被白质的星型胶质细胞上调,这些分子形成络合物,抑制少突胶质细胞的成熟和髓鞘的再生,提示CD44可能通过皮层髓鞘再生减少而促进EAE发病。Chitrala等[14]通过将CD44基因敲除的老鼠的排泄物移入CD44野生型的EAE大鼠发现,EAE症状的明显减轻;经对肠道菌群高通量细菌16 S rRNA基因测序,EAE CD44基因敲除大鼠与CD44野生型EAE大鼠比较,显示出显著的多样性、丰富性和均匀性;故其研究结论认为CD44基因缺失的小鼠,可能通过改变肠道微生物群和不饱和短链脂肪酸而导致EAE的缓解,此研究为CD44在EAE中的作用机制提出了全新的观点。Winkler等[15]研究指出,中枢神经系统血管内皮细胞淋巴细胞溢出是炎性脱髓鞘疾病(包括MS及EAE)的关键步骤。葡糖胺聚糖透明质酸(glycosaminoglycan hyaluronan, HA)与其受体脑血管内皮细胞上的CD44分子结合,对于激活T细胞进入中枢神经系统至关重要,这也为CNS炎性脱髓鞘的机制提供了新的见解。上述研究均表明,CD44分子可能通过多种机制在EAE的发病中起着促进作用。

但同时,也有研究得出了相反的结论。Flynn等[16]通过研究却发现,CD44缺乏的EAE小鼠与野生型比较,其临床症状更重、中枢神经系统的免疫细胞数量及细胞因子含量更多,其研究结论认为CD44分子可能通过作用于细胞因子的产生、T细胞的分化,T细胞内皮细胞的相互作用、以及血脑屏障的完整性而发挥对EAE的保护作用。故目前CD44在EAE中的作用尚无一致定论。

本研究结果提示,EAE组大鼠经过一定潜伏期后均出现不同程度的EAE症状,且其神经组织病理切片检查证实存在脱髓鞘改变及炎性细胞浸润,符合EAE病理表现,提示造模成功;采用免疫组化技术对正常对照组、EAE组大鼠脑和脊髓白质组织表达CD44的阳性细胞进行了检测,结果显示正常对照组大鼠脑和脊髓白质组织未发现CD44表达的阳性细胞,EAE对照组大鼠脑和脊髓白质组织可见大量CD44表达的阳性细胞,主要分布在大脑、脑干、脊髓白质及灰白质交界的小血管周围。相关性分析显示,EAE对照组大鼠发病高峰期CD44表达量与EAE发病的潜伏期呈负相关,与进展期和高峰期神经功能障碍评分呈正相关。提示EAE大鼠中枢神经系统存在CD44分子的过度表达,且表达程度与EAE大鼠发生、发展及病情程度密切相关;此研究结果与之前大多数研究(认为CD44对EAE具有发病具有促进作用)相一致。但本研究只是对CD44在EAE中的表达情况进行了初步探索,尚未对其机制进行深入研究。总的来说,目前CD44在EAE中的作用尚无定论,且其机制尚不清楚,值得深入探讨。

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