鮑華燁 周妙妮 許愛(ài)娥
人真皮間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)白癜風(fēng)患者皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞表達(dá)和分泌白介素13的影響
鮑華燁 周妙妮 許愛(ài)娥
目的探討人真皮間充質(zhì)干細(xì)胞(DMSC)對(duì)白癜風(fēng)患者皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞分泌表達(dá)白介素(IL)13的影響。方法細(xì)胞增殖檢測(cè)法(MTS)檢測(cè)重組IL-13(rIL-13)對(duì)黑素細(xì)胞增殖的影響。逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)和Western印跡法分別檢測(cè)6例進(jìn)展期尋常型白癜風(fēng)患者皮損周?chē)巴庵苎蠧D8+T淋巴細(xì)胞中IL-13基因和蛋白表達(dá)。實(shí)時(shí)熒光定量反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)技術(shù)和酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)分別檢測(cè)DMSC與白癜風(fēng)患者皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞共培養(yǎng)前后細(xì)胞IL-13 mRNA水平和上清蛋白水平。結(jié)果不同濃度(10、50、100、250、500 μg/L)的 rIL-13 作用黑素細(xì)胞 24、48、72、96 h 后黑素細(xì)胞的增殖與對(duì)照組比較均未見(jiàn)明顯變化(均P>0.05)。白癜風(fēng)患者皮損周?chē)巴庵苎蠧D8+T淋巴細(xì)胞均可表達(dá)IL-13,但皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞表達(dá)IL-13更顯著。將皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞和DMSC共培養(yǎng),CD8+T淋巴細(xì)胞IL-13 mRNA(0.100 0±0.002 4)和蛋白[(1 509.62±48.44)ng/L]的表達(dá)水平均顯著低于單獨(dú)培養(yǎng)的CD8+T淋巴細(xì)胞[mRNA:0.383 2±0.018 7,蛋白:(5 507.98±34.11)ng/L,均P<0.05]。結(jié)論白癜風(fēng)患者皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞高表達(dá)IL-13,DMSC能夠有效地抑制其表達(dá)IL-13,或許可作為白癜風(fēng)的治療靶點(diǎn)之一。
白癜風(fēng);CD8陽(yáng)性T淋巴細(xì)胞;間質(zhì)干細(xì)胞;白細(xì)胞介素13
白癜風(fēng)是一種獲得性色素脫失性疾病,該病發(fā)病機(jī)制不明,治療困難。研究表明,白癜風(fēng)皮損周?chē)嫫\層內(nèi)存在大量的CD8+T淋巴細(xì)胞浸潤(rùn),浸潤(rùn)的淋巴細(xì)胞具有黑素細(xì)胞抗原特異性,能選擇性殺傷黑素細(xì)胞并引起角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡,從而造成正常皮膚的色素減退[1],可能是白癜風(fēng)的發(fā)病機(jī)制之一,因此抑制白癜風(fēng)皮損部位CD8+T淋巴細(xì)胞的活性,調(diào)節(jié)皮損部位的免疫微環(huán)境,可能是治療白癜風(fēng)的重要手段。間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cell,MSC)是一類(lèi)能夠自我更新,具有多向分化能力的干細(xì)胞。有研究表明,MSC可誘導(dǎo)活化的T細(xì)胞凋亡[2]。我們前期[3]已經(jīng)將人真皮來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞(dermal mesenchymal stem cell,DMSC)和白癜風(fēng)患者CD8+T淋巴細(xì)胞共同培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)DMSC抑制患者CD8+T淋巴細(xì)胞的活性和增殖,并促進(jìn)其凋亡,而且患者皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞和DMSC共同培養(yǎng)后,多種細(xì)胞因子分泌下降,其中白介素(IL)-13的下降較為顯著[3]。本研究以IL-13為靶點(diǎn),旨在研究IL-13在DMSC和白癜風(fēng)患者皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)中可能發(fā)揮的作用。
1.主要試劑和儀器:Trizol試劑購(gòu)自美國(guó)Invitrogen公司,淋巴細(xì)胞分離液購(gòu)自美國(guó)Sigma-Aldrich公司,MACS分選磁珠購(gòu)自德國(guó)Miltenyi公司,SYBR? Premix Ex TaqTM購(gòu)自日本TaKaRa公司,2×Taq Master Mix、細(xì)胞增殖與毒性檢測(cè)試劑盒(MTS)均購(gòu)自美國(guó)Omega公司,重組IL-13和抗IL-13單克隆抗體及IL-13 ELISA試劑盒購(gòu)自美國(guó)RD公司。梯度PCR儀購(gòu)自德國(guó)Eppendorf公司,CFX96實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀系美國(guó)Bio-Rad公司產(chǎn)品。
2.PCR引物序列:①I(mǎi)L-13,上游5'-ATTGCTC TCACTTGCCTTGG-3',下游5'-CAGGTTGATGCTCC ATACCA-3;②肌動(dòng)蛋白,上游5'-GTCTTCCCCTCC ATCGTG-3',下游 5'-AGGGTGAGGATGCCTCT CTT-3'。
1.CD8+T淋巴細(xì)胞的分離和培養(yǎng):6例尋常型白癜風(fēng)進(jìn)展期患者中男4例,女2例,年齡18~50歲(平均29歲)。排除伴發(fā)甲狀腺功能亢進(jìn)、糖尿病、紅斑狼瘡、特應(yīng)性皮炎、斑禿等自身免疫性疾病者。試驗(yàn)方案經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn),患者均簽署知情同意書(shū)。皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞的分離和培養(yǎng):取患者白斑邊緣的皮膚組織0.5 cm×1.0 cm,去除皮下組織,切成小塊(0.1~0.2 cm2),置于含10%胎牛血清的RPMI1640完全培養(yǎng)基,添加抗CD3/CD28抗體磁珠,放入37℃,5%CO2的細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。外周血CD8+T淋巴細(xì)胞的分離和培養(yǎng):抽取患者外周血,用淋巴細(xì)胞分離液分離獲得外周血單一核細(xì)胞(PBMC),將PBMC進(jìn)行磁珠分選獲得CD8+T淋巴細(xì)胞,添加抗CD3/CD28抗體磁珠,置于RPMI1640完全培養(yǎng)基中,放入細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞用于實(shí)驗(yàn)。
2.DMSC的分離和培養(yǎng):標(biāo)本取自本院泌尿外科健康男性包皮環(huán)切術(shù)后表皮組織,剪成小片。用分離酶4℃消化分離表真皮,真皮用0.35%的膠原酶Ⅰ37℃振蕩消化,再加入DNA酶37℃消化后,獲得細(xì)胞懸液,接種于含DMSC培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中,置于5%CO2培養(yǎng)箱37℃孵育。經(jīng)鑒定[4]此細(xì)胞符合間充質(zhì)干細(xì)胞的特點(diǎn),取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞用于實(shí)驗(yàn)。
3.皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞和DMSC共培養(yǎng):參考之前的研究[4],將 DMSC(細(xì)胞濃度為 5×105/ml)接種于6孔板,培養(yǎng)24 h后,每孔加入新鮮分離純化的CD8+T淋巴細(xì)胞(細(xì)胞濃度為1×106/ml,1∶2)共培養(yǎng),同時(shí)加入抗CD3/CD28抗體磁珠刺激生長(zhǎng),對(duì)照組為皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng),空白組為DMSC單獨(dú)培養(yǎng)。72 h后收集細(xì)胞和上清。
4.黑素細(xì)胞的分離和培養(yǎng):標(biāo)本取自我院泌尿外科健康男性包皮環(huán)切術(shù)后表皮組織,分離表真皮,表皮以胰蛋白酶和乙二胺四乙酸孵育10 min,離心,重懸細(xì)胞,培養(yǎng)3 d后加入基因素以去除角質(zhì)形成細(xì)胞和成纖維細(xì)胞,繼續(xù)培養(yǎng)。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞用于實(shí)驗(yàn)。
5.重組IL-13(rIL-13)對(duì)黑素細(xì)胞增殖影響的測(cè)定:參考 Choi等[5]的方法,用 MTS 法,調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞濃度至5×103/ml,以100 μl/孔接種于96孔板,培養(yǎng)24 h后,分別加入100 μl rIL-13濃度為10、50、100、250、500 μg/L 的黑素培養(yǎng)基, 對(duì)照組只加培養(yǎng)基,每組設(shè)6個(gè)復(fù)孔,實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。分別培養(yǎng)24、48、72、96 h 后終止培養(yǎng), 分別向?qū)φ战M、rIL-13處理組每孔加入20 μl MTS溶液,孵育3 h,酶聯(lián)免疫分析儀490 nm處測(cè)吸光度值(A)。細(xì)胞增殖率=rIL-13處理組A490/對(duì)照組A490×100%。
6.反轉(zhuǎn)錄(RT)-PCR檢測(cè)IL-13基因的表達(dá):按照Trizol說(shuō)明書(shū)分別提取皮損周?chē)屯庵苎狢D8+T淋巴細(xì)胞總RNA,紫外分光光度計(jì)測(cè)定RNA純度和濃度。反轉(zhuǎn)錄制備cDNA,RT反應(yīng)條件:65℃ 10 min,55℃ 30 min,85℃ 5 min。PCR擴(kuò)增體系包括 12.5 μl 2×Taq Master Mix,1.0 μl引物,2 μl cDNA 模板,9.5 μl無(wú)核酸水。反應(yīng)條件:95℃預(yù)變性5 min;95℃變性40 s,60℃退火30 s,72℃延伸30 s,35個(gè)循環(huán);72℃延伸7 min。反應(yīng)結(jié)束后,取反應(yīng)液進(jìn)行電泳,確認(rèn)PCR反應(yīng)產(chǎn)物。
7.實(shí)時(shí)熒光定量反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)檢測(cè)IL-13 mRNA的表達(dá):提取并逆轉(zhuǎn)錄皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞、DMSC及兩者共培養(yǎng)后的CD8+T淋巴細(xì)胞。PCR擴(kuò)增體系包括cDNA模板2μl,引物 1.0 μl,SYBR Premix Ex TaqTM12.5 μl,dH2O 9.5 μl,擴(kuò)增條件:預(yù)變性95℃ 30 s;95℃ 5 s,60℃30 s,共40個(gè)循環(huán),在每個(gè)循環(huán)結(jié)束前用LightCycle系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)熒光產(chǎn)物的量。在實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀上讀取擴(kuò)增曲線、熔解曲線和Ct值。
8.Western印跡法檢測(cè)IL-13蛋白表達(dá):提取皮損周?chē)屯庵苎狢D8+T淋巴細(xì)胞總蛋白-70℃保存。蛋白定量,煮沸變性,電泳并濕轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)膜,封閉,分別加入抗IL-13抗體及β肌動(dòng)蛋白抗體,4℃搖床上過(guò)夜,洗膜,分別加二抗1 h,洗膜,曝光顯影。以β肌動(dòng)蛋白作為內(nèi)參照,用ImageJ圖像分析軟件分析目的蛋白灰度值。
9.酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)檢測(cè)IL-13蛋白的表達(dá):收集皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞、DMSC及兩者共培養(yǎng)后的CD8+T淋巴細(xì)胞的上清液,用雙抗體夾心ELISA法檢測(cè)上清液中IL-13的含量,實(shí)驗(yàn)步驟嚴(yán)格按試劑盒說(shuō)明書(shū)操作。
10.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法:用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行t檢驗(yàn),P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
通過(guò)MTS檢測(cè)發(fā)現(xiàn),用濃度分別為10,50,100,250 μg/L 的 rIL-13 處理黑素細(xì)胞 24、48、72、96 h,各處理組黑素細(xì)胞的增殖與對(duì)照組相比,均P>0.05,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,可見(jiàn),rIL-13對(duì)黑素細(xì)胞的增殖無(wú)明顯影響(表1)。
表1 不同濃度重組白介素-13(rIL-13)對(duì)黑素細(xì)胞增殖的影響(±s)
表1 不同濃度重組白介素-13(rIL-13)對(duì)黑素細(xì)胞增殖的影響(±s)
注:n=3,將不同時(shí)間點(diǎn)各濃度rIL-13組和對(duì)照組比較,均P>0.05
組別 24 h 48 h 72 h 96 h rIL-13組10 μg/L 1.1728±0.0497 1.3953±0.0300 1.6888±0.0035 1.7577±0.0564 50 μg/L 1.2108±0.0328 1.4210±0.0233 1.7257±0.0645 1.8067±0.1272 100 μg/L 1.2100±0.0163 1.3977±0.0265 1.6677±0.0363 1.8500±0.0838 250 μg/L 1.2100±0.0163 1.4403±0.0537 1.7023±0.0242 1.8317±0.0976對(duì)照組 1.2070±0.0820 1.4237±0.0295 1.6990±0.0121 1.8437±0.0451
圖1 白介素(IL)-13在兩組CD8+T淋巴細(xì)胞的表達(dá) 1a:逆轉(zhuǎn)錄(RT)-PCR產(chǎn)物電泳圖;1b:Western印跡結(jié)果。M:標(biāo)準(zhǔn)參照物;1:患者皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞;2:患者外周血CD8+T淋巴細(xì)胞
RT-PCR產(chǎn)物電泳示,白癜風(fēng)患者皮損周?chē)巴庵苎狢D8+T淋巴細(xì)胞均擴(kuò)增出大小約為150 bp的IL-13基因條帶,提示兩種來(lái)源的CD8+T淋巴細(xì)胞均表達(dá)IL-13基因,并且皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞條帶亮于外周血CD8+T淋巴細(xì)胞,表明皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞表達(dá)IL-13 mRNA更顯著(圖1a)。Western印跡示,白癜風(fēng)患者皮損周?chē)巴庵苎狢D8+T淋巴細(xì)胞均可見(jiàn)到相對(duì)分子質(zhì)量17 000的IL-13蛋白特異性條帶,且皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞條帶更明顯,皮損周?chē)巴庵苎狢D8+T淋巴細(xì)胞的IL-13蛋白/β肌動(dòng)蛋白灰度值比值分別為0.712±0.035和0.225±0.023,兩組細(xì)胞相比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=16.223,P<0.05),結(jié)果表明,皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞表達(dá)IL-13蛋白更顯著(圖1b)。
qRT-PCR結(jié)果顯示,和DMSC共培養(yǎng)后的患者皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞IL-13 mRNA表達(dá)水平(0.1000±0.0024)明顯低于單獨(dú)培養(yǎng)的皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞(0.3832±0.0187),t=37.654,P<0.05。DMSC抑制CD8+T淋巴細(xì)胞分泌IL-13,而其本身幾乎不表達(dá)IL-13(0.0064±0.0006)。ELISA結(jié)果顯示,患者皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞與DMSC共培養(yǎng)后,IL-13的表達(dá)水平(1509.62±48.44)ng/L顯著低于單獨(dú)培養(yǎng)的皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞(5507.98±34.11)ng/L(t=98.321,P<0.05)。DMSC很少表達(dá)IL-13蛋白[(316.57±1.99)ng/L]。
已經(jīng)證實(shí)白癜風(fēng)患者皮損周?chē)写罅亢谒丶?xì)胞抗原特異性CD8+T淋巴細(xì)胞浸潤(rùn),淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)可導(dǎo)致黑素細(xì)胞的損害[6]。MSC是一類(lèi)多潛能干細(xì)胞。研究表明,MSC可抑制絲裂原和抗原提呈細(xì)胞誘導(dǎo)的T細(xì)胞活化及淋巴細(xì)胞的增殖反應(yīng),并能調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞部分細(xì)胞因子的分泌[7-8]。人真皮來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞可抑制皮膚歸巢CD8+T淋巴細(xì)胞的增殖,并誘導(dǎo)其凋亡,抑制CD8+T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子和趨化因子[9]。
IL-13為重要的Th2型細(xì)胞因子,于1993年第一次描述,在活化的人類(lèi)T淋巴細(xì)胞的分子克隆中被識(shí)別[8]。其生物學(xué)功能主要包括參與IgE合成,在氣道的結(jié)構(gòu)和炎癥細(xì)胞中起重要作用等。在本研究中,我們比較了白癜風(fēng)患者皮損周?chē)巴庵苎狢D8+T淋巴細(xì)胞表達(dá)IL-13的差異,發(fā)現(xiàn)患者皮損周?chē)鶦D8+T細(xì)胞分泌IL-13更為顯著。IL-13對(duì)T細(xì)胞的活化沒(méi)有直接的影響,但是可通過(guò)多種途徑影響Th2型反應(yīng),如誘導(dǎo)Th2型細(xì)胞募集的趨化因子的表達(dá)。本研究中,我們發(fā)現(xiàn)患者皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞較外周血CD8+T淋巴細(xì)胞比較,分泌IL-13更顯著,提示IL-13和CD8+T淋巴細(xì)胞的活性可能相關(guān)。DMSC具有免疫抑制功能,以往研究[10]提示,不同來(lái)源的MSC可以抑制T細(xì)胞的活化、增殖以及遷移,進(jìn)而抑制T細(xì)胞的免疫反應(yīng)。我們將DMSC和患者CD8+T淋巴細(xì)胞共同培養(yǎng)后,發(fā)現(xiàn)CD8+T淋巴細(xì)胞分泌細(xì)胞因子IL-13水平明顯下降,由此推測(cè)DMSC抑制CD8+T淋巴細(xì)胞的活化、增殖或遷移,從而使CD8+T淋巴細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子減少,包括IL-13。我們將不同濃度的rIL-13加入黑素細(xì)胞培養(yǎng)基中,觀察其對(duì)黑素細(xì)胞增殖的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)72 h后,不同濃度rIL-13對(duì)黑素細(xì)胞的增殖無(wú)明顯影響,推測(cè)IL-13與黑素細(xì)胞的增殖無(wú)明顯相關(guān),可能是CD8+T淋巴細(xì)胞的活性標(biāo)志之一,有關(guān)IL-13的具體作用機(jī)制尚待進(jìn)一步研究。
綜上所述,本研究提示白癜風(fēng)患者皮損周?chē)鶦D8+T淋巴細(xì)胞分泌IL-13,而DMSC能夠免疫抑制CD8+T細(xì)胞的功能和活性,抑制CD8+T細(xì)胞分泌IL-13,IL-13可能與白癜風(fēng)皮損周?chē)奈h(huán)境和CD8+T淋巴細(xì)胞的毒性和活性相關(guān)。
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2013-02-07)
(本文編輯:尚淑賢)
Effect of human dermal mesenchymal stem cells on the expression and secretion of interleukin-13 by perilesional CD8+T lymphocytes from patients with vitiligo
Bao Huaye,Zhou Miaoni,Xu Aie.Hangzhou Clinical College Affiliated to Anhui Medical University,Department of Dermatology,Third People's Hospital of Hangzhou,Hangzhou 310009,China
Xu Aie,Email:xuaiehz@msn.com
ObjectiveTo evaluate the effect of human dermal mesenchymal stem cells(DMSCs)on the expression and secretion of interleukin(IL)-13 by perilesional CD8+T lymphocytes from patients with vitiligo.MethodsTissue specimens were obtained from the perilesional region of six patients with active vitiligo,and CD8+T lymphocytes were isolated from both the tissue specimens and peripheral blood of these patients.DMSCs and melanocytes were obtained from the foreskin tissue of healthy males.The 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium,inner salt(MTS)assay was performed to estimate the effect of different concentrations of recombinant IL-13 on the proliferation of melanocytes,reverse transcripition-PCR and Western blotting to detect the mRNA and protein expressions of IL-13 in perilesional and peripheral blood CD8+T lymphocytes respectively,real-time quantitative reverse transcription (RT)-PCR and enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA)to detect the IL-13 mRNA expression in,and IL-13 protein expression in the culture supernatant of,CD8+T lymphocytes before and after coculture with DMSCs,respectively.Statistical analysis was done byttest.ResultsNo obvious changes were observed in the proliferation of melanocytes treated with different concentrations(10,50,100,250,500 μg/L)of recombinant IL-13 for various durations(24,48,72 and 96 hours)compared with untreated melanocytes(allP>0.05).Both perilesional and peripheral blood CD8+T lymphocytes expressed IL-13,and the expression was stronger in perilesional than in peripheral blood CD8+T lymphocytes.A significant decrease was noted in IL-13 mRNA expression(0.100 0±0.002 4 vs.0.383 2±0.018 7,P<0.05)and protein level in the culture supernatant((1 509.62±48.44)ng/L vs.(5 507.98±34.11)ng/L,P<0.05)of CD8+T lymphocytes cocultured with DMSCs compared with monocultured CD8+T lymphocytes.ConclusionsThere is a strong expression of IL-13 by perilesional CD8+T lymphocytes in patients with vitiligo,which may be inhibited by DMSCs and serve as a target for the treatment of vitiligo.
Vitiligo;CD8-positive T-lymphocytes;Mesenchymal stem cells;Interleukin-13
10.3760/cma.j.issn.0412-4030.2014.01.007
國(guó)家自然科學(xué)基金(81071294,81271758);浙江省自然科學(xué)基金(Z2100973)
310009杭州,安徽醫(yī)科大學(xué)附屬杭州臨床學(xué)院,杭州市第三人民醫(yī)院皮膚科
許愛(ài)娥,Email:xuaiehz@msn.com