多壁碳纳米管对树突状细胞和T细胞功能的调控作用及其机制研究

来源 :北京协和医学院中国医学科学院 北京协和医学院 中国医学科学院 清华大学医学部 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hikerqw2
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目的:在外源性抗原刺激下,抗原提呈细胞摄取、加工抗原,并提呈到细胞表面,与主要组织相容性复合体Ⅱ(MHCⅡ)形成复合物,识别并结合Th细胞表面相应受体,激活并使其分化成具备不同功能的细胞亚群,其中Th1型细胞主要协助细胞毒性T细胞增强细胞免疫应答,Th2型细胞主要参与体液免疫应答过程。正常情况下,机体内Th1和Th2细胞相互制约,保持相对平衡状态。而在某些疾病状态下,Th1和Th2细胞比例失衡。基于疾病与Th细胞分化之间的关系,调控Th1/Th2平衡显得尤为重要。树突状细胞是功能最强的抗原提呈细胞,通过分泌TNF-α等细胞因子调节T细胞的增殖和活化,调控免疫响应类型,在Th1/Th2平衡中发挥重要作用,同时,抗原表位也是决定后续Th分化的重要因素。碳纳米管是典型的一维纳米材料,具备独特的物理和化学性质,同时易于修饰和功能化,可作为抗原、核酸和药物等的载体。近年来研究显示碳纳米管有可能影响Th1/Th2平衡,促进Th2型细胞的分化,有利于体液免疫应答响应,对细胞免疫应答作用不明显,具体作用机制尚不清楚。因此,进一步研究碳纳米管影响Th分化及其机制,对于推动其在免疫治疗中的应用具有重要的价值和意义。本论文以氧化多壁碳纳米管(CNT)为实验材料,主要开展以下两方面的研究:(1)分析CNT对树突状细胞成熟和活化的影响,研究CNT与OVA抗原不同抗原表位多肽形成的混合物对树突状细胞及后续T细胞免疫响应类型的调控作用。(2)分析CNT对T细胞活化和分化的影响,体外构建Th1/Th2失衡体系,研究CNT对Th1/Th2平衡的影响及机制。  方法:(1)首先利用重组小鼠粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(rmGM-CSF)体外诱导小鼠骨髓间充质干细胞向树突状细胞(BMDCs)分化。利用流式细胞仪和瑞士-吉姆萨染色检测树突状细胞表面特征分子CD11c的表达和细胞形态,利用流式细胞仪分析CNT对BMDCs活性的影响;利用透射电子显微镜(TEM)观察BMDCs吞噬CNT情况;通过流式细胞仪和酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测CNT对BMDCs成熟和活化的影响。选用O-2和O-3为模式抗原,利用流式细胞仪检测CNT/抗原复合物刺激的BMDCs表面MHC类分子表达,将CNT/抗原复合物处理的BMDCs与小鼠脾淋巴细胞混合培养,分析CNT/抗原复合物对T细胞增殖和活化的影响。(2)选用人急性T细胞白血病细胞系Jurkat作为T淋巴细胞模型,PMA为Th分化激活剂,探究CNT对Th分化的调控作用及其机制。首先利用CCK-8活性检测试剂分析CNT对Jurkat细胞活性的影响;TEM观察Jurkat细胞摄取CNT情况;实时荧光定量PCR(RT-PCR)和ELISA方法检测CNT/PMA对Jurkat细胞IFN-γ和IL-10表达的影响,分析Th分化情况;RT-PCR方法检测PLC特异性抑制剂U-7对CNT引起的Th分化的影响;蛋白质印迹法(Western Blot)检测CNT/PMA对Jurkat细胞转录因子AP-1和NF-κB磷酸化水平的影响;选用小鼠乳腺癌细胞系4T1作为靶细胞,小鼠脾淋巴细胞作为效应细胞,研究CNT/PMA诱导脾淋巴细胞体外杀伤4T1细胞的能力。  结果:(1)体外诱导培养得到的细胞中CD11c+细胞比例约为80%,具有典型的树突状形态;低浓度CNT(0.01、0.03mg/mL)不影响细胞活性;CNT能被BMDCs吞噬,但不活化BMDCs。与单独抗原相比,CNT/O-2抗原复合物不影响CD4+T和CD8+T细胞增殖水平;CNT/O-3抗原复合物可明显抑制淋巴细胞分泌抗炎因子IL-4、IL-10和IL-13,提高CD8+T细胞增殖水平,降低CD4+T细胞增殖能力。(2)实验中三个浓度的CNT对Jurkat细胞的活性无明显影响,TEM下观察到有少量CNT粘附到细胞膜上;单独CNT能明显提高胞内钙离子浓度,促进IFN-γmRNA的表达,对IL-10mRNA的表达无影响。CNT/PMA处理的T细胞内可观察到CNT数量增多;与PMA相比,IFN-γmRNA表达增加,IL-10mRNA水平下降;转录因子AP-1的磷酸化水平升高,入核的NF-κB减少,促进细胞向Th1方向分化。U-7能抑制CNT/PMA对IFN-γ产生的促进作用,逆转其对IL-10的抑制作用。CNT/PMA能提高小鼠脾淋巴细胞体外杀伤4T1细胞的能力。  结论:(1)CNT不引起BMDCs的活化,可促进其对抗原的提呈,CNT/O-3抗原复合物可促进淋巴细胞向Th1方向分化。(2)CNT可通过激活Jurkat细胞膜表面PLC,与PMA协同作用,提高转录因子AP-1的磷酸化水平,促进IFN-γ的产生、抑制IL-10的表达,提高Th1型免疫应答水平,增强淋巴细胞介导的杀伤能力。
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