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背景脊柱结核是最常见的肺外结核,常导致椎体破坏和严重的并发症,时刻威胁人类的健康安全。2010年,世界卫生组织报道每年大约有146万人死于结核。目前脊柱结核患者多数出现耐药,甚至耐多种药,使脊柱结核的化疗面临严峻的挑战。脊柱结核的化疗源于结核病,深入研究结核病的发病机制,有利于脊柱结核的治疗。维生素D在20世纪40年代末期曾用来治疗结核,20世纪50年代中期,随着抗结核药物的出现,维生素D用来治疗结核的热情已明显下降。然而,现在越来越多的结核患者感染多耐药菌株,出现结核耐药,常规的抗结核治疗无效。因此,我们反思,维生素D可能在耐药结核中起着重要的作用,但是有关维生素D在结核病治疗的疗效方面还存在分歧。Morcos等报道在结核的标准化疗过程中加入维生素D,明显提高患者的临床疗效,影像学也有所改变。Nursyam等也报道结核患者治疗中补充维生素D,影像学表现有明显改善。最近,Martineau等发现口服四倍剂量的维生素D3明显提高TaqI VDR (tt基因型)结核患者痰培养转换时间。相反,Wejse等认为维生素D治疗未能提高结核患者的临床治疗效果,而且,Sato等阐述低水平的维生素D是活动性肺结核患者愈后良好的一个观察指标。Koo等研究发现,在韩国人口中,维生素D水平与结核病的发展无直接相关性,在经过抗结核治疗后,25(OH)D水平下降。因此,维生素D在结核感染中的作用机理值得进一步深入研究。已有研究报道维生素D在结核感染的先天性与获得性免疫中起着重要作用。最近,维生素D如何影响结核先天性免疫已有众多文献明确阐明。然而,维生素D是如何影响结核获得性免疫的研究还不够深入。结核杆菌感染时,树突状细胞是启动获得性免疫的最基本细胞,树突状细胞在吞噬结核抗原后,其生物学作用发生了改变,细胞表面高表达表面共刺激分子,并逐渐移向淋巴结,这一过程是树突状细胞的成熟过程。而且,研究报道树突状细胞在吞噬Early Secretory Antigenic Target6-kDa(ESAT-6)抗原后,开始启动CD4+T免疫应答。说明树突状细胞在结核感染中启动获得性免疫应答,但维生素D在结核感染中是如何影响树突状细胞?相关研究还不够深入。因此,本课题的主要研究内容是:维生素D在结核杆菌感染条件下对小鼠获得性免疫表型和功能的影响及机制。方法1、建立维生素D缺乏、维生素D正常和维生素D充足三组小鼠动物模型,ELISA方法检测三组小鼠血清中25(OH)D和1,25(OH)2D3的差异。2、检测结核杆菌感染时三组小鼠脾脏CD4+T和CD8+T百分比、CD4+T/CD8+T细胞比值,同时用ELISA方法检测脾脏细胞悬液经TB-PPD诱导后,IFN-γ和IL-10水平。3、小鼠骨髓细胞诱导成树突状细胞的培养方法及鉴定,流式检测CD11C,MHC-II,CD80,CD86,光镜、扫描电镜及透射电镜观察细胞形态。4、检测不同维生素D水平对树突状细胞表达CD11C、MHC-II、CD80和CD86差异。5、检测不同浓度维生素D树突状细胞对T细胞增殖影响。6、检测不同浓度维生素D对骨髓细胞诱导成树突状细胞的增殖影响。7、检测不同浓度维生素D对树突状细胞分泌干扰素(IFN-γ), IL-2, IL-4, IL-6,IL-10和IL-12的差异。8、检测不同浓度维生素D对树突状细胞表达VDR和CYP27B1的差异。结果1、25(OH)D和1,25(OH)2D3在-D组、正常组和+D组分别是11.6±3.56nmol/l和20±3.46pmol/l,76.5±9.13nmol/l和120±10.28pmol/l,78.1±9.16nmol/l和130±12.15pmol/l,正常组和+D组无明显统计学差异。然而,25(OH)D和1,25(OH)2D3在-D组明显少于正常组。2、CD4+T在-D组、正常组、+D组百分比分别为27.1±0.6,23.62±0.42,19.46±0.32,三组之间有明显统计学差异。CD8+T细胞的百分比分别是12.15±0.61,8.7±0.64,7.12±0.48,三组之间有明显统计学差异。CD4+T/CD8+T比值在-D组、正常组、+D组分别是2.23±0.15,2.71±0.21,2.73±0.31,三组之间有明显统计学差异。细胞因子IFN-γ在-D组、正常组、+D组水平分别为416.42±16.46、325.41±11.16、276.26±25.32(单位pg/ml),三组之间有显著统计学差异。细胞因子IL-10在-D组、正常组、+D组分别为16.45±1.58、24.31±2.16、26.28±0.42(单位pg/ml),三组之间有统计学差异。3、小鼠骨髓细胞成功诱导成树突状细胞。CD11C的阳性率平均为87.23%,MHC-II的阳性率平均为89.26%,CD86的阳性率平均为58.94%,CD80的阳性率平均为84.69%。光镜、扫描电镜和透射电镜结果示典型枝状突起。4、CD11C在对照组、25(OH)D3(100nM)组、1,25(OH)2D3(10pM)组及1,25(OH)2D3(100nM)组分别是84.64%±4.00,82.28%±7.27(p=0.85),81.17%±6.15(p=0.79)和32.25%±3.02(P<0.001),共刺激分子的表达在对照组、25(OH)D3(100nM)组、1,25(OH)2D3(10pM)组及1,25(OH)2D3(100nM)组分别是:MHC-II:88.75%±4.14,85.92%±4.05(p=0.54),83.37%±3.96(p=0.46)和46.65%±1.24(P<0.001);CD80:84.51%±8.63,84.75%±9.37(p=0.68),83.15%±8.48(p=0.61) and65.67±7.12(P<0.001);CD86:57.08%±9.55,51.32%±9.21(P<0.05),50.15%±8.76(P<0.05) and15.69%±3.12(P<0.001)。5、25(OH)D3(100nM)组和1,25(OH)2D3(10pM)组降低了T淋巴细胞的增殖,1,25(OH)2D3(100nM)组明显降低了T淋巴细胞的增殖。6、OD值在对照组、25(OH)D3(100nM)组、1,25(OH)2D3(10pM)组及1,25(OH)2D3(100nM)组分别是0.61±0.25,0.54±0.25,0.49±0.24和0.21±0.15。对照组明显促进树突状细胞的增殖,维生素D组抑制了树突状细胞的增殖。7、同对照组相比,在25(OH)D3(100nM)组、1,25(OH)2D3(10pM)组,IFN-γ、IL-2、IL-6和IL-10明显升高,IL-4降低。然而,IFN-γ、IL-2、 IL-6、 IL-10和IL-12在1,25(OH)2D3(100nM)明显降低,IL-4明显升高。8、小鼠骨髓细胞诱导的树突状细胞能表达CYP27B1和VDR,在25(OH)D3(100nM)组,CYP27B1的表达高于对照组,但在1,25(OH)2D3(100nM)和对照组无差别。VDR的表达,在25(OH)D3(100nM)组比对照组低,但在1,25(OH)2D3(100nM)和对照组无差异。结论1、通过控制食物和光照,成功建立维生素D缺乏小鼠动物模型。维生素D缺乏明显影响小鼠抗结核免疫功能,提示维生素D缺乏与结核易感密切相关。2、结核杆菌感染时,维生素D通过调节树突状细胞VDR和CYP27B1的表达来影响它的成熟和功能,防止过度免疫应答。