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类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种以T细胞浸润关节滑膜为特点引起关节滑膜慢性炎症的自身免疫疾病,可导致软骨破坏和骨侵蚀。目前,关于慢性炎症的维持及其引起的组织损坏的机制尚不明了。研究发现,RA患者体内存在针对Ⅱ型胶原(typeⅡ collagen,CⅡ)、软骨糖蛋白以及许多特异性关节抗原的自身反应性T细胞及自身抗体与RA发病相关。存在于活动性RA关节组织中的CⅡ特异性T细胞(collagen typeⅡ antigen specific T cells,CⅡ-AST)参与维持RA炎症过程。一些关节炎的动物模型常被用来探索滑膜炎的发病机制,如胶原诱导性关节炎(collagen-induced arthritis,CIA)模型。这种实验性自身免疫病在易感性的啮齿类(大鼠和小鼠)动物体内通过用CⅡ诱导可发生自身免疫介导的多关节炎,与人类RA在临床症状、组织学及免疫学上有许多共同点。啮齿类动物对CIA的易感性与主要组织相容复合物Ⅱ类分子(MHCⅡ)相关。CⅡ引发的免疫反应以CⅡ-AST的活化和产生特异性的高滴度抗体为特点,这些都与人RA极为相似。CIA和RA之间的相似性使其广泛应用于RA的实验研究中。 研究目的: 建立小鼠CIA模型,研究CⅡ-AST的阳性率,探索其与CIA小鼠关节炎症指数、炎症细胞因子及自身抗体产生的相关性。通过量子点(quantum dots,QDs)标记CⅡ短肽活体示踪与免疫组织化学技术寻找CIA小鼠关节滑膜炎症部位特异性T细胞和B细胞存在的证据,阐明CⅡ-AST在CIA疾病发生中的作用。 研究方法: 在构建CIA小鼠模型的基础上,采用QDs标记链酶亲合素(QD705-SA)结合生物素化的CⅡ短肽对CⅡ-AST进行体外标记,建立CⅡ-AST的流式细胞分析技术(flow cytometry,FCM),并研究CⅡ-AST阳性率。ELISA法检测CIA小鼠血清抗CⅡ短肽抗体、抗CⅡ全分子抗体、抗CCP抗体水平,探索CⅡ-AST与CIA小鼠关节炎症评分、炎症细胞因子(IL-4、IL-17、IFN-γ)、自身抗体水平的相关关系。通过QDs标记CⅡ短肽(QDs-SA-Bio-CⅡ)尾静脉注射途径,研究其在CIA小鼠体内的荧光分布特征,探索可识别CⅡ短肽的抗原特异性淋巴细胞(特异性T、B细胞)的迁移途径和组织,最后采用免疫组织化学技术研究CIA小鼠关节滑膜组织特异性T、B细胞存在的组织细胞学证据。 研究结果: 1.成功建立基于QDs标记的检测CⅡ-AST的FCM技术平台,并用于CⅡ-AST检测,结果以CD4+CD8-CⅡ-TCR+细胞为CⅡ-AST。研究结果发现:实验组CIA小鼠CⅡ-AST阳性率(2.351%)显著高于对照组小鼠(0.153%)和对照肽(0.147%),差异具有统计学意义(P<0.001)。CIA小鼠血清抗CⅡ短肽抗体、抗CⅡ全分子抗体、抗CCP抗体水平均较对照鼠显著增高(P<0.01)。同时,CIA小鼠IL-17水平较对照鼠增高,差异具有统计学意义(P<0.01)。IFN-γ水平也增高,IL-4水平降低,但均无统计学意义。相关分析结果表明,CIA小鼠CⅡ-AST阳性率与关节炎症指数、抗CⅡ短肽抗体、抗CⅡ全分子抗体、抗CCP抗体水平以及IL-17水平均呈显著正相关关系(r分别为0.883、0.846、0.796、0.875和0.769,P均<0.01),未发现其与IL-4、IFN-γ水平间存在相关关系。 2.将QDs-SA-Bio-CⅡ经尾静脉注射到CIA小鼠体内,通过小动物成像分析系统进行示踪研究,观察其在CIA小鼠体内的荧光分布特征。结果在CIA小鼠关节炎症部位定位到与CⅡ短肽相关的特异性阳性信号。这有可能是抗原特异性T、B细胞识别QDs-SA-Bio-CⅡ并将其聚集于关节滑膜所致。注射QDs-SA-Bio-CⅡ20min后,CIA小鼠关节炎症部位荧光开始增强,2h后荧光强度最高,并维持到4h左右。之后荧光强度开始逐渐减弱,6h之后基本回到背景荧光水平。注射QDs-SA-Bio-CⅡ的实验组CIA小鼠在20min、2h和4h时关节炎症部位荧光强度的平均数分别为4.21×105 Photons/s/cm2/sr,5.36×105Photons/s/cm2/sr和1.96×105 Photons/s/cm2/sr,明显高于同时间点对照组(P<0.05)。各脏器荧光成像分析显示,与注射生理盐水的对照鼠比较,注射QDs-SA-Bio-CⅡ6 h之后的CIA小鼠肝脏荧光强度较高,其他器官(心、肾、脾、肺)的荧光强度则相对较低。 3.组织病理学分析发现,与对照组小鼠比较,CIA小鼠关节滑膜和关节腔中可见大量的单个核细胞浸润,通过En Vision二步染色法可见到CD4+T细胞和CD19+B细胞,而对照小鼠未观察到该类细胞群的存在。同时,利用QDs免疫荧光组织化学技术初步检测到CIA小鼠关节滑膜中IgG类膜表面Ig的B细胞,但并未检测到CⅡ-AST。 结论: 成功建立了基于QDs标记CⅡ-AST的FCM,发现CIA小鼠CⅡ-AST阳性率显著增高,并与关节炎症指数、相关自身抗体及细胞因子产生密切相关。在关节炎症部位发现有针对CⅡ短肽的特异性阳性荧光信号,并存在有CD4+T细胞、CD19+B细胞及IgG类B细胞的组织学证据。研究结果有助于对RA发病机制的新认识,并为后续研究奠定了重要的方法学基础。