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目的:类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种病因不明的慢性炎症性自身免疫性疾病,基本病理改变主要是外周关节滑膜慢性炎症及软骨和骨质的破坏。大量研究表明,RA的发病与初始T辅助细胞(naive CD4+T cell,Th0)细胞亚群分化有密切联系,随着研究的深入,人们发现naiveCD4+T细胞另外两种亚型Th17和调节性T细胞(Treg)细胞在RA免疫应答失衡及炎症反应中发挥着重要作用。
白三烯B4(leukotriene B4,LTB4)是花生四烯酸经5-脂氧合酶(5-LO)代谢的炎症介质,具有很强的趋化作用和炎症调节作用。在RA患者的滑液中,LTB4的含量明显升高。LTB4受体阻断剂或敲除LTB4受体的小鼠,均可阻止关节炎症的发生。可见LTB4是RA发病过程中的重要炎性介质。LTB4是否可影响naiveCD4+Tcell向Treg和Th17方向分化,国内外文献尚未有报道。本研究通过观察LTB4对C57BL/6小鼠脾细胞naive CD4+T cell向Treg和Th17细胞分化的调节作用;并且在CIA小鼠体外实验观察LTB4对Treg与Th17细胞的影响;以期进一步揭示LTB4在类风湿关节炎发病过程中的免疫调节作用。
1 LTB4对Treg/Th17细胞分化的调节
方法:
(1)磁珠分选C57BL/6小鼠脾脏CD4+CD62L+naive T细胞。收集分选后细胞,种于预先anti-CD3ε包被的24孔板,加入anti-CD28、TGF-β1及IL-6,体外诱导CD4+CD62L+naive T细胞向Th17方向分化;种于预先anti-CD3ε包被的24孔板,加入anti-CD28及TGF-β1,体外诱导CD4+CD62L+naive T细胞向Treg方向分化;并观察转录因子RORγt及Foxp3时间依赖性表达。
(2)LTB4对naive CD4+T cell向Th17细胞定向分化的影响。分为四组:对照组(control组);LTB4(0.01μM、0.1μM、1μM)组。孵育72小时,收集细胞上清,酶联免疫吸附(ELISA)试剂盒检测IL-17。孵育48小时,荧光定量PCR技术检测RORγt的mRNA的表达。
(3)LTB4对naive CD4+T cell向Treg细胞定向分化的影响。细胞孵育72小时流式细胞术观察CD4+CD25+Foxp3+细胞数量,分为五组:同型对照组;对照组(control组);LTB4(0.01μM、0.1μM、1μM)组。孵育36小时荧光定量PCR技术检测Foxp3的mRNA的表达,分为四组:对照组(control组);LTB4(0.01μM、0.1μM、1μM)组。
结果:数据用均数±标准差(Mean±SD)表示,用SPSS11.5统计分析软件进行统计学分析。各组均数的比较行单因素方差分析(ANOVA),用最小显著差法(least significant difference,LSD)作两两比较,P<0.05为有显著性差异。
(1)经磁珠分选后,经流式细胞仪鉴定CD4+CD62L+naive T细胞纯度在90%以上。在抗CD3/CD28存在的条件下,TGF-β1作用3d后可使(10.8667±0.9504)%细胞分化为Treg细胞;在抗CD3/CD28存在的条件下,TGF-β1和IL-6作用3d后IL-17含量(677.8875±87.7284)较对照组明显升高(P<0.01),表明诱导成功。转录因子Foxp3与RORγt mRNA的表达分别在36h及48h达到高峰。
(2)LTB4对naive CD4+T cell向Th17细胞定向分化的影响。应用ELISA法在诱导72h时检测细胞上清IL-17含量,发现LTB4能剂量依赖性升高IL-17的含量,其中LTB4(0.1、1μM)组(865.4775±88.3310、952.9575±71.7512)较对照组(677.8875±87.7284)明显增加(P<0.01)。LTB4在naive T细胞向Th17细胞诱导分化48h时剂量依赖性促进了RORγtmRNA的表达,LTB4(0.01μM、0.1μM、1μM)三个剂量组(1.1933±0.0321、1.4260±0.0661、1.5180±0.0530)均较对照组(1.0000±0.0000)明显升高(P<0.01)。
(3)LTB4对naive CD4+T cell向Treg细胞定向分化的影响。应用流式细胞术检测CD25+Foxp3+细胞数量,发现LTB4在诱导72h时(0.01、0.1、1μM)能剂量依赖性降低CD25+Foxp3+细胞数量,LTB4三个剂量组(8.2600±1.1918、6.0330±0.6503、4.1767+1.8029)均较对照组(10.8667±0.9504)明显减少(P<0.05)。LTB4在naive T细胞向Treg细胞诱导分化36h时剂量依赖性抑制了Foxp3 mRNA的表达,其中LTB4(0.1、1μM)组(0.4700±0.0436、0.2000±0.0361)较对照组(1.0000±0.0000)明显降低(P<0.01)。
上述结果显示LTB4促进Th0向Th17细胞分化,抑制Th0向Treg细胞分化。
2 LTB4对CIA小鼠Treg/Th17细胞的调节作用
方法:
(1)建立CIA模型,造模35天对模型足爪关节评分、观察关节组织病理学改变及CIA模型DBA/1小鼠脾细胞中Th17与Treg细胞的变化。
(2)第28天分离小鼠脾细胞,体外培养加入CⅡ共同孵育,观察关键转录因子RORγt及Foxp3时间依赖性表达。
(3)第28天分离CIA模型DBA/1小鼠脾细胞,加入CⅡ与不同浓度LTB4共同孵育,体外实验观察LTB4对Th17细胞的影响。分为四组:对照组(Control组);LTB4(0.01μM、0.1μM、1μM)组。孵育72h,收集细胞上清,酶联免疫吸附(ELISA)试剂盒检测IL-17细胞因子。孵育36h,荧光定量PCR技术检测RORγt的mRNA的表达。
(4)第28天分离CIA模型DBA/1小鼠脾细胞,加入CⅡ与不同浓度LTB4共同孵育,体外实验观察LTB4对Treg细胞的影响。细胞孵育72h流式观察CD4+CD25+Foxp3+细胞数量,分为五组:同型对照组;对照组(Control组);LTB4(0.01μM、0.1μM、1μM)组。孵育36h荧光定量PCR技术检测Foxp3的mRNA的表达,分为四组:对照组(Control组)、LTB4(0.01μM、0.1μM、1μM)组。
结果:统计学分析同前。
(1)CIA模型第35天左右小鼠踝关节红肿及关节强直等典型症状达到高峰。组织病理切片:软骨损伤,滑膜及周围组织增生,大量的炎性细胞浸润。
CIA小鼠第35天脾细胞中Th17与Treg细胞的变化。应用ELISA法检测血清IL-17含量,发现造模组(19.8484±2.5034)较对照组(12.1212±3.9190)IL-17含量增加(P<0.05)。荧光定量PCR检测RORγt mRNA的表达,造模组(2.0489±0.1637)较对照组(1.0000±0.0000)升高(P0.01)。应用流式细胞双标记术检测CD4+CD25+Foxp3+细胞数量,发现造模组(0.3266±0.0115)较对照组(0.4605±0.0275)细胞数量明显减少(P<0.01)。荧光定量PCR检测Foxp3 mRNA的表达,造模组(0.4353±0.1267)较对照组(1.0000±0.0000)明显降低(P<0.01)。
(2)第28天分离小鼠脾细胞,体外培养加入CⅡ共同孵育,观察Th17和Treg细胞关键转录因子RORγt和Foxp3mRNA的表达均在36h达到高峰。
(3)体外实验LTB4对CIA模型DBA/1小鼠脾细胞中Th17细胞表达的影响。应用ELISA法检测细胞IL-17含量,发现LTB4能剂量依赖性增加IL-17含量,其中LTB4(0.1μM、1μM)组(10.6033±3.1954、30.7567±6.0536)较对照组(3.4767±2.5080)明显增加(P<0.01)。LTB4剂量依赖性促进了RORγt mRNA的表达,LTB4三个剂量组(1.3713±0.1352、1.4563±0.1301、1.5773±0.1532)均较对照组(1.0000±0.0000)明显升高(P<0.01)。
上述结果显示LTB4对CIA小鼠脾细胞促进Th17细胞分化,抑制Treg细胞分化。
结论:
(1)通过磁珠分选C57BL/6小鼠脾细胞CD4+CD62+naiveT细胞,成功诱导其向Treg和Th17细胞方向分化。并证实LTB4可以促进CD4+CD62+naive T向Th17细胞的分化,并抑制向Treg分化,呈剂量依赖性。
(2)成功建立CIA模型,体外实验证实LTB4可以促进CIA模型小鼠脾细胞Th17细胞的分化,抑制Treg细胞的分化,呈剂量依赖性。