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背景及目的:
肾移植是治疗终末期肾脏病理想的方法,成功的肾移植可使移植肾具有较高的长期存活率,术后患者的长期存活率和生活质量也高于透析患者。目前,肾移植手术本身已经是比较成熟的技术,影响移植肾存活率的主要因素是肾移植的内科处理,其中移植免疫干预最有治疗价值。T细胞是识别同种异型抗原、介导移植排斥反应的关键细胞,其完全激活需要两条途径:抗原提呈细胞(APC)提呈的抗原肽-MHC复合物与T细胞表面的TCR结合(第一信号),T细胞表面的共刺激分子(CD28、CD40L等)与APC表面的配体(B7、CD40等)结合(第二信号)[1,38]。CD4+Th1细胞介导的迟发型超敏反应是造成移植物损伤的主要机制;CD8+细胞毒性T淋巴细胞(CTL)和CD4+CTL可直接杀伤表达异型抗原的移植物细胞;除T细胞外,其它免疫效应细胞(如巨噬细胞、NK细胞等)和免疫效应分子(如抗体、补体等)也在一定程度上参与急性排斥反应的组织损伤[1]。已有研究阐明,细胞毒性T淋巴细胞抗原4免疫球蛋白(CTLA4Ig)可通过与CD28竞争结合B7阻断T细胞活化所必需的第二信号而抑制其活化、增殖,诱导免疫耐受,在自身免疫性疾病、移植排斥的治疗中取得较好的效果[1-2,33-34]。近年,通过腺病毒介导CTLA4Ig基因转移,可在体内获得较持久、有效的表达,显著延长移植物的存活时间,但许多研究尚未得到稳定一致的结果[3-6,26-32]。也已有研究阐明,未成熟树突状细胞(DC)倾向于诱导免疫耐受,而成熟DC倾向于引发免疫排斥反应;未成熟DC不表达共刺激分子,它和抑制性DC亚群可以通过诱导调节或抑制性细胞来清除免疫反应性T细胞,也可以直接产生白细胞介素(IL)-10、B转化生长因子(TGF-β)等细胞因子而抑制免疫反应性T细胞,从而诱导免疫耐受[1,7]。Th1和Th2细胞在免疫应答中具有重要的作用,Th1型细胞因子主要促进免疫排异反应及组织损伤,Th2型细胞因子常产生抑制性信号,诱导移植免疫耐受,也辅助B细胞增殖并产生抗体,参与体液免疫应答,其机制尚未完全阐明[1,35-37]。此外,动物实验研究发现,体内CTLA4Ig基因表达与腺病毒中和抗体的效价成负相关系:随着腺病毒中和抗体效价的增加,CTLA4Ig基因表达逐渐下降,甚至再次使用CTLA4Ig重组腺病毒(Ad-CTLA4Ig)时其效能下降或消失,不能维持稳定的移植免疫耐受[4]。
据上面所述,促进Th细胞由Th1向Th2偏移可诱导移植免疫耐受,但存在的问题是:Th2细胞同时也可以辅助B细胞活化、增殖并产生抗体,加速Ad-CTLA4Ig的清除,使CTLA4Ig的表达衰减甚至消失。由于未成熟DC具有致耐受的特点(上面已述),我们试图将Ad-CTLA4Ig修饰未成熟DC,进行动物实验作初步的研究。研究目的为:(1)探讨经Ad-CTLA4Ig修饰的未成熟DC对大鼠Th细胞增殖的影响;(2)探讨经Ad-CTLA4Ig修饰的未成熟DC能否减少或消除腺病毒中和抗体的负面影响,维持CTLA4Ig的稳定表达,诱导有效的移植免疫耐受,延长大鼠移植肾的存活时间。
方法:
1.经酶切、PCR鉴定Ad-CTLA4Ig[21]。
2.Ad-CTLA4Ig修饰未成熟DC:(1)制备未成熟DC:抽取Wistar大鼠(第二部分为受体鼠)骨髓并按参考文献[8]的方法分离、培养获得未成熟DC,用MiniMACS免疫磁性分离系统纯化并调整细胞密度。(2)修饰:用梯度超速离心法纯化Ad-CTLA4Ig,用空斑法调整其滴度,然后与上述调定密度的未成熟DC于37℃共孵化6小时(h)。用荧光显微镜了解Ad-CTLA4Ig转染DC的情况。
3.Ad-CTLA4Ig修饰的未成熟DC对大鼠Th细胞增殖的影响
(1)实验大鼠的分组及注射:将29只Wistar大鼠随机分成4组[实验组1组(n=8),对照组3组(每组n=7)]。实验组经尾静脉注射经Ad-CTLA4Ig修饰的未成熟DC,对照组经同样方法分别注射未成熟DC、Ad-CTLA4Ig及生理盐水(NS)。
(2)提取Th1、Th2及CD4+T细胞(即总Th细胞):取大鼠脾脏,用淋巴细胞分离液分离淋巴细胞(LC),经流式细胞术分选相应的细胞。
(3)检测指标:经混合淋巴细胞培养(MLC)检测Th1、Th2及总Th细胞的增殖活性,用免疫组织化学法计算Th1、Th2的比例,用ELISA法检测血清CTLA4Ig。
4.Ad-CTLA4Ig修饰的未成熟DC对大鼠移植肾存活的影响
(1)实验大鼠的分组及术前处理:将受体Wistar大鼠随机分为4组,每组12只(1组实验组,3组对照组)。术前7天(d)将实验组每只受体鼠经腹腔注射经Ad-CTLA4Ig修饰的未成熟DC。另分别设Ad-CTLA4Ig、重组腺病毒空载体(Ad-VG)、NS腹腔注射为对照。在移植术前,对SD大鼠行尿常规、肾功能检查,正常者随机入选为供体。
(2)建立大鼠肾移植模型:将供体SD大鼠肾异位移植至受体Wistar大鼠颈部(分别将供肾动、静脉和受体颈总动脉、颈外静脉作端端吻合),受体双肾保留不变。
(3)检测指标:观察移植肾的存活时间,移植肾的病理(光镜及透射电镜切片),受体鼠的免疫状态[以混合淋巴细胞反应(MLR)检测受体鼠的免疫耐受程度,用X-半乳糖苷酶染色法测定血清腺病毒中和抗体滴度,ELISA法检测血清CTLA4Ig]。
5.统计学方法:正态分布数据均用均数±标准差(x±s)表示,组间比较采用SNK-q检验,偏态分布数据的比较用Wilcoxon秩和检验,P<0.05表示差别有统计学意义。作图及统计处理借助Excel及SPSS软件。
结果:
1.Ad-CTLA4Ig经酶切、PCR鉴定含有CTLA4Ig目的基因。
2.Ad-CTLA4Ig修饰的未成熟DC内可观察到增强型绿色荧光蛋白(EGFP)表达,空白对照未能观察到。
3.Ad-CTLA4Ig修饰的未成熟DC对大鼠Th细胞增殖的影响
(1)实验组血清CTLA4Ig水平(0.65±0.13)著高于Ad-CTLA4Ig组(0.39±0.10,P<0.01),DC组及NS组未检出。
(2)实验组Th1细胞的增殖指数(742±161)、Th1/Th2(0.16±0.05)均显著低于各对照组(分别与未成熟DC组、Ad-CTLA4Ig组、NS组相比,P均<0.01),而Th2细胞的增殖指数(9162±598)显著高于各对照组(P均<0.01)。Ad-CTLA4Ig修饰的未成熟DC对大鼠Th细胞增殖的影响是非对称性的。
4.Ad-CTLA4Ig修饰的未成熟DC对大鼠移植肾存活的影响
(1)Ad-CTLA4Ig修饰的DC组移植肾存活时间[(94.6±7.3)d]较对照组显著延长[Ad-CTLA4Ig组(39.6±8.0)d,P<0.01;Ad-VG组(8.6±2.2)d及NS组(8.4±2.0)d,P均<0.001]。
(2)光镜及电镜组织学损伤、腺病毒中和抗体滴度均较对照组显著减少(除外:与NS组相比,腺病毒中和抗体滴度无显著差异)。
(3)血清CTLA4Ig水平较Ad-CTLA4Ig组显著升高,Ad-VG及NS组未检测出。
(4)Ad-CTLA4Ig修饰的DC组受体鼠淋巴细胞对SD大鼠相关抗原的刺激指数[SI,(1.1±0.3)]显著低于Ad-CTLA4Ig组[(7.5±0.8),P<0.01]、Ad-VG组及NS组[(21.9±1.2),(22.4±1.8),P均<0.001];对BN大鼠无关抗原的SI(4.1±0.6)显著低于Ad-CTLA4Ig组[(13.7±0.9),P<0.01]、Ad-VG及NS组[(22.7±1.6),(23.9±2.1),P均<0.001]。各组内SD大鼠相关抗原刺激的SI显著低于BN大鼠无关抗原(P均<0.01,Ad-VG组及NS组除外)。
结论:
1.Ad-CTLA4Ig修饰的未成熟DC可显著抑制大鼠Th1细胞增殖,促进Th2细胞增殖,使Th细胞由Th1向Th2显著偏移,它对大鼠Th细胞增殖的影响是非对称性的。
2.Ad-CTLA4Ig修饰的未成熟DC可减少受体鼠内腺病毒中和抗体,维持CTLA4Ig的稳定表达,诱导有效的移植免疫耐受,减轻大鼠移植肾的病理损伤,延长其存活时间。
3.腺病毒中和抗体是Ad-CTLA4Ig转基因表达的抑制因素,设法减少腺病毒中和抗体可明显提高Ad-CTLA4Ig的治疗效果。