楊峻 王前 石青峰 苗海霞 呂仁華南方醫(yī)科大學(廣州5055);桂林醫(yī)學院附屬醫(yī)院檢驗科(廣西桂林5400);桂林出入境檢驗檢疫局保健中心(廣西桂林54004)
全球約有4億人曾經感染過乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV),慢性攜帶者超過3.7億[1],其中我國約1.2億[2]。感染者對HBV抗原的免疫應答不足是HBV慢性持續(xù)感染狀態(tài)和慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B,CHB)的重要發(fā)病機制[3]。吲哚胺-2,3雙加氧酶(indoleamine 2,3?dioxygen?ase,IDO)作為色氨酸沿犬尿氨酸代謝途徑的限速酶,在病毒感染及腫瘤發(fā)生發(fā)展中起重要作用[4],IDO可導致細胞微環(huán)境中色氨酸的耗竭,從而使細胞處于一種“色氨酸饑餓”狀態(tài),對于迅速分裂期的細胞或病原微生物尤為敏感。調節(jié)性T細胞(regulatory T cell,Treg)是一群特殊的CD4+CD25+CD127-T細胞亞群,具有免疫抑制和免疫無能的特性,可控制外周自身免疫反應,導致對腫瘤及感染性疾病的免疫耐受[5]。有研究表明[6],IDO不但“剝奪”病原微生物的色氨酸,同時也“剝奪”T細胞的色氨酸,導致T細胞凋亡,但IDO與Treg細胞間的調控關系尚未明晰。近年來,IDO與Treg細胞在HBV慢性感染中的作用受到廣泛關注,但具體機制尚未明了。本研究旨在通過分析乙肝患者外周血中的IDO表達情況、丙氨酸氨基轉移酶(ALT)以及CD4+CD25+CD127-T細胞各指標間的相關性,初步探討外周血中IDO表達上調與Treg細胞之間的關系,為CHB的發(fā)病機制及臨床研究提供一些實驗依據。
1.1 一般資料 共納入2012年9月至2014年1月我院收治的不同感染狀態(tài)的HBV感染者142例,男 75例,女67例;年齡 18~66歲,平均(41.7±10.2)歲。將其分為4組:CHB組44例,急性乙型肝炎組(acute hepatitis B,AHB)31例,肝硬化組(HBV?related liver cirrhosis,LC)29例和肝癌組(HBV?related hepatocellular carcinoma,HCC)28例。對照組28例,均為未患有肝炎的健康人群,男16例,女12例;年齡19~49 歲,平均(39.5±7.9)歲。各組研究對象的基線資料具有可比性,見表1。
表1 各組研究對象年齡和性別的比較Tab.1 Comparison of age and sex between groups
1.2 納入標準 AHB及CHB組診斷標準均參考2015年《慢性乙型肝炎防治指南》[2],AHB 為6個月以內出現HBsAg和(或)HBV DNA陽性,伴有ALT>38 IU/L及肝功能異常;CHB患者均為HBsAg和(或)HBV DNA陽性6個月以上,伴有ALT>38 IU/L及肝功能異常。HCC患者均符合2017年《原發(fā)性肝癌診療規(guī)范》[7]診斷標準,HBsAg陽性且AFP≥400 ng/mL;LC組均符合2014年《乙型肝炎病毒相關肝硬化的臨床診斷、評估和抗病毒治療的管理》[8]診斷標準,HBsAg陽性且病理學確證肝硬化結節(jié)已完全形成。
1.3 排除標準 (1)藥物性肝炎、自身免疫性肝病、酒精性肝病及其他類型病毒性肝炎者。(2)合并嚴重心、肝、腎慢性疾病患者;(3)排除妊娠及生殖腺胚胎源性腫瘤;(4)病歷資料不完整者;(5)近期合并其他感染的患者;(6)不能完成隨訪的患者。
1.4 方法
1.4.1 標本采集與檢測 本研究經醫(yī)院倫理委員會批準,所有患者均簽署知情同意書。所有患者均在清晨空腹采集靜脈血,用EDTA抗凝試管采集2管,每管5 mL,用肝素鋰抗凝試管采集1管,3 mL,立即送檢。
1.4.2 流式細胞檢測 (1)流式細胞分析儀型號為EPICS XL,美國貝克曼公司生產。溶血素、鞘液及鼠抗人CD4-CP/CD25-PE/CD127-FITC均購自美國貝克曼公司。(2)標本制備:在裝有100 μL抗凝全血的試管中分別加入5 μL鼠抗人CD4-CP/CD25-PE/CD127-FITC單抗混勻,室溫下避光孵育15 min,加入溶血素1 mL混勻,避光放置12 min,1 500 r/min離心5 min,棄上清液,再次加入PBS 2 mL,1 500 r/min離心5 min,棄上清液,加入PBS 300 μL重懸細胞,上流式細胞儀檢測。
1.4.3 IDO mRNA檢測
1.4.3.1 分離外周血單個核細胞(PBMC) 用淋巴細胞分離液(Ficoll?Paque)進行密度梯度離心(于22℃3 300 r/min離心20 min)獲取PBMC。
1.4.3.2 主要試劑及引物 Trizol使用Invitrogen公司產品;PCR試劑盒使用Toyobo公司生產的RNA?directed SYBR Green RT?PCR Master Mix。引物設計及合成:引物均遵循引物設計原則進行設計,引物序列由Invitrogen公司合成。
1.4.3.3 IDO mRNA的提取和逆轉錄 PBMC IDO mRNA提取按照試劑盒(QIAGEN)說明進行。逆轉錄反應使用MBI逆轉錄試劑盒,按說明進行操作。
1.4.3.4 熒光實時定量PCR檢測 熒光實時定量PCR檢測(RT?PCR)所用染料為DYBR Green。反應條件:預變性93℃ 2 min,擴增93℃10 s,58℃30 s,40個循環(huán),擴增循環(huán)結束后進行熔點曲線檢測:45~90℃,升溫速度0.2℃/s,連續(xù)檢測熒光;最后降溫至40℃;擴增結束后,利用配套軟件進行檢測和分析。
1.4.4 ALT活性檢測 ALT檢測試劑盒購自羅氏診斷有限公司,使用羅氏Cobas C702全自動生化分析儀按操作說明進行檢測。
1.5 統(tǒng)計學方法 應用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件,計量資料以±s表示,組間比較使用方差分析,相關性分析采用Pearson檢驗。以P<0.05表示差異具有統(tǒng)計學意義。
2.1 IDO mRNA IDO mRNA表達總體組間比較差異有統(tǒng)計學意義(P=0.000),見表2。IDO mRNA表達從高到低依次為HCC組、AHB組、CHB組、LC組和對照組。HCC組明顯高于其他4組(P<0.01),其余各組間兩兩比較,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。
表2 外周血IDO mRNA、轉氨酶及Treg細胞計數結果比較Tab.2 Comparison between IDO mRNA,ALT and Treg in the blood samples ±s
表2 外周血IDO mRNA、轉氨酶及Treg細胞計數結果比較Tab.2 Comparison between IDO mRNA,ALT and Treg in the blood samples ±s
注:與LC組比較,#P <0.05;與HCC組比較,△P <0.05,與AHB組比較,▲P<0.01;其他數據各組間兩兩比較,均P<0.05
組別對照組CHB組AHB組LC組HCC組F值P值例數28 44 41 29 28 IDO mRNA(× 103copies/mL)0.67± 0.41△1.11± 0.62△1.22± 0.77△1.05± 0.47△2.63±0.84#▲37.793 0.000 ALT(U/L)17.96 ± 10.87△▲71.50 ± 41.39△▲123.39 ± 104.28△#51.48±13.19▲61.25±24.94▲15.567 0.000 Treg細胞(%)2.87 ± 1.19△▲3.65±1.30△4.37±1.46#△4.04±1.20△9.62±3.67▲8.226 0.000
2.2 Treg細胞檢測 總體組間比較,除CHB組外,各組Treg細胞與對照組比較差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05),其中HCC組明顯高于其他3組(F=10.764,P=0.002),Treg計數從高到低依次為HCC組、AHB組、LC組、CHB組和對照組。見表2。
2.3 ALT檢測結果 總體組間比較,除LC組外,各組ALT活性與對照組比較差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)。見表2。
2.4 Treg細胞、ALT、IDO mRNA相關性分析ALT活性與IDO mRNA表達相關性較低(r=0.196,P=0.026),Treg細胞與IDO mRNA表達呈正相關(r=0.912,P=0.000)。見圖1。
圖1 HBV感染患者外周血IDO mRNA、ALT、Treg表達相關性分析Fig.1 Correlation analysis between IDO mRNA,ALT and Treg in the blood of hepatitis B patients
HBV在病毒感染發(fā)生、發(fā)展過程中會演化出種種逃避免疫監(jiān)視的方式,宿主自身免疫系統(tǒng)不能有效清除病毒而發(fā)生免疫耐受,HBV感染誘導自身免疫耐受的機制目前尚未完全闡明。近年研究表明[9-10],IDO的高表達,可導致腫瘤或體液局部微環(huán)境中色氨酸耗竭,同時伴有Treg細胞水平增高的現象,兩者相互作用與影響,可能導致病毒或腫瘤細胞逃避機體免疫系統(tǒng)的監(jiān)視。IDO和Treg細胞的關系為研究HBV免疫耐受導致感染的機制提供了一個新的方向。
人體感染HBV后,體內抵御病毒的免疫反應主要為細胞免疫,如T淋巴細胞通過有效的溶細胞或非溶細胞機制清除病毒,感染即可得到控制;反之,病毒將長期存在[11]。HBV感染慢性化的原因主要是感染者對HBV抗原的細胞免疫應答不足,表現為免疫耐受。HBV可誘導T淋巴細胞發(fā)生凋亡。本研究中,各實驗組IDO mRNA表達與對照組相比較,差異有統(tǒng)計學意義。HCC組IDO mRNA表達增高說明,IDO通過分解代謝色氨酸抑制免疫細胞功能,是機體免疫耐受功能的重要調節(jié)因子[12]。IDO表達的上調導致機體參加免疫反應的免疫活性細胞不足,致機體免疫功能低下,HBV不能有效清除。而AHB組和CHB組感染患者IDO mRNA表達均較對照組增強,說明HBV感染早期病毒誘導上調IDO,抑制細胞免疫反應,導致免疫反應不足,使病毒持續(xù)存在。在CHB組中的IDO表達持續(xù)升高導致免疫抑制和減少T淋巴細胞反應,為病毒播散及持續(xù)感染創(chuàng)造了條件,使感染慢性化形成惡性循環(huán)[13]。而LC組中IDO mRNA表達與對照組比較差異無顯著性,表明在肝硬化發(fā)生時機體免疫抑制狀態(tài)與正常組并無差距。
不少報道[14]指出IDO可以通過介導對色氨酸的降解及其代謝產物的作用來抑制T細胞的作用,從而幫助腫瘤逃避免疫監(jiān)視。由于T細胞對色氨酸耗竭尤為敏感,在色氨酸濃度較低時,T細胞的增殖被抑制,細胞分化靜止在G1期。這種靜息的T細胞更容易凋亡,從而造成T細胞的缺乏。而色氨酸的分解代謝產物對T細胞的增殖也有抑制作用[15],本研究在肝癌組與對照組中,均進行了Treg細胞流式檢測,結果顯示肝癌組中Treg細胞占CD4+T細胞比例為(9.62±3.67)%,高于其余各組,提示IDO的表達上調對Treg細胞沒有明顯的抑制作用。Treg計數從高到低依次為HCC組、AHB組、LC組、CHB組和對照組,且CHB組Treg細胞計數與對照組差異無顯著性,說明隨著HBV感染加重,導致肝臟功能惡化后Treg細胞的增加可能預示著預后不良。對Treg細胞的分析還表明,AHB組Treg細胞較對照組明顯升高,而CHB組與對照組相比差異無顯著性,說明在HBV急性感染期細胞免疫抑制增強,利于病毒感染發(fā)展,說明在乙肝患者病情進展中,隨著細胞免疫的增強,抑制細胞免疫的作用亦加強,以維持機體免疫平衡[16]。
ALT與HBV感染狀態(tài)下的肝功能損傷相關[17],對ALT的活性研究表明,AHB組ALT活性最高,與其他各組相比較差異有顯著性,LC組ALT活性與對照組相比差異并無顯著性。本研究中各檢測項目間相關性分析顯示,在各實驗組中,IDO mRNA表達與ALT無明顯相關性(r=0.196,P=0.026),說明免疫抑制與肝細胞損傷間并無明顯相關。而對各實驗組IDO mRNA、Treg表達的相關性分析結果為r=0.912,P=0.000,表明患者外周血中IDO表達與Treg細胞數量間存在正相關性,即IDO高表達伴隨著外周血Treg細胞比例增高,IDO和Treg細胞間可能存在著一個正反饋的調控環(huán)路,共同介導HBV的免疫耐受。而據曾道炳等[10]研究報道,IDO mRNA表達與CD4+T淋巴細胞及CD8+T淋巴細胞呈負相關。由于本研究的局限,IDO與Treg細胞間的具體調控機制尚不明確,有待進一步研究。
總之,IDO與Treg細胞的相互作用可能是HBV感染慢性化及免疫耐受的另一原因,對其深入研究可為慢性HBV感染的治療提供一個全新思路。通過免疫學手段下調慢性HBV感染者的IDO與Treg水平,使特異性T淋巴細胞升高,可望重建患者的主動免疫,從而達到臨床治愈。
[1] SONG J E,KIM D Y.Diagnosis of hepatitis B[J].Ann Transl Med,2016,4(18):338.
[2] 王貴強,王福生,成軍,等.慢性乙型肝炎防治指南[J].臨床肝膽病雜志,2015,31(12):1941?1960.
[3] AKBAR S M,AL?MAHTAB M,KHAN M S,et al.Immune therapy for hepatitis B[J].Ann Transl Med,2016,4(18):335.
[4] MUNN D H,MELLOR A L.IDO in the tumor microenviron?ment:inflammation,counter?regulation,and tolerance[J].Trends Immunol,2016,37(3):193?207.
[5] CHAUDHARY B,ELKORD E.Regulatory T Cells in the tumor microenvironment and cancer progression:role and therapeutic targeting[J].Vaccines(Basel),2016,4(3):E28.
[6] JUNG M K,SHIN E C.Regulatory T cells in hepatitis B and C virus infections[J].Immune Netw,2016,16(6):330?336.
[7] 中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會.原發(fā)性肝癌診療規(guī)范(2017年版)[J].臨床肝膽病雜志 2017,33(8):1419?1431.
[8] 科技部十二五重大專項聯(lián)合課題組專家.乙型肝炎病毒相關肝硬化的臨床診斷、評估和抗病毒治療的管理[J].臨床肝膽病雜志,2014,30(2):99?108.
[9] CHENG J T,DENG Y N,YI H M,et al.Hepatic carcinoma?associated fibroblasts induce IDO?producing regulatory dendrit?ic cells through IL?6?mediated STAT3 activation[J].Oncogene?sis,2016,22(5):e198.
[10] SCHAFER C C,WANG Y,HOUGH K P.Indoleamine 2,3?di?oxygenase regulates anti?tumor immunity in lung cancer by met?abolic reprogramming of immune cells in the tumor microenvi?ronment[J].Oncotarget,2016,7(46):75407?75424.
[11] ZOU Z Q,WANG L,WANG K,et al.Innate immune targets of hepatitis B virus infection[J].World J Hepatol,2016,8(17):716?725.
[12] 王敏,謝婷,謝震,等.吲哚胺2,3?雙加氧酶在皮膚惡性黑色素瘤中的表達及作用[J].實用醫(yī)學雜志,2017,33(19):3205?3208.
[13] ZIMMERMANN J A,HETTIARATCHI M H,MCDEVITT T C.Enhanced immunosuppression of T cells by sustained presenta?tion of bioactive interferon?γ within three?dimensional mesen?chymal stem cell constructs[J].Stem Cells Transl Med,2017,6(1):223?237.
[14] CHENG J T,DENG Y N,YI H M,et al.Hepatic carcinoma?associated fibroblasts induce IDO?producing regulatory dendrit?ic cells through IL?6?mediated STAT3 activation[J].Oncogene?sis,2016,22(5):198.
[15] ALDAJANI W A,SALAZAR F,SEWELL H F,et al.Expres?sion and regulation of immune?modulatory enzyme indoleamine 2,3?dioxygenase(IDO)by human airway epithelial cells and its effect on T cell?activation[J].Oncotarget,2016,7(36):57606?57617.
[16] 樊海燕,劉曉.外周血T細胞亞群及Th17細胞/Treg細胞比值在乙肝病毒感染者診斷中的價值[J].陜西醫(yī)學雜志,2016,45(10):1387?1389.
[17] MENG Z,ZHANG Y,WEI Z,et al.High serum resistin asso?ciates with intrahepatic inflammation and necrosis:an index of disease severity for patients with chronic HBV infection[J].BMC Gastroenterol,2017,17(1):6.