尹秀平,朱榕嘉,莊 晨,王 爍,趙春華,宋 坪
1中國中醫(yī)科學院廣安門醫(yī)院皮膚科,北京 100053 2中國醫(yī)學科學院基礎(chǔ)醫(yī)學研究所組織工程研究中心 干細胞新藥研發(fā)及臨床轉(zhuǎn)化研究北京市重點實驗室,北京 100005 3漳州市中醫(yī)院針灸科,福建漳州 363000
脂肪間充質(zhì)干細胞(adipose mesenchymal stem cells,AMSCs)是一種來源于脂肪組織的成體間充質(zhì)干細胞,具有一定的免疫調(diào)節(jié)作用,在免疫治療方面具有廣闊的應用前景。間充質(zhì)干細胞(mesenchymal stem cells,MSCs) 能夠?qū)淋巴細胞產(chǎn)生免疫調(diào)控作用,可以抑制促炎性T淋巴細胞的活化、增殖和分化成熟以及改變免疫細胞分泌的細胞因子,使其傾向于抗炎和免疫耐受功能,也可以促進抑制炎癥反應的T淋巴細胞的優(yōu)勢分化,以幫助機體恢復免疫平衡[1]。以T淋巴細胞亞群介導的免疫功能紊亂在尋常型銀屑病的發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,近年研究顯示輔助性T細胞17(T helper cell 17,Th17)和調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory cells,Treg)兩種不同的T細胞亞群在銀屑病發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用[2-3]。目前,有文獻報道,尋常型銀屑病患者骨髓和皮膚MSC對T淋巴細胞的免疫調(diào)控作用減弱[4-5],而筆者在前期研究中發(fā)現(xiàn)尋常型銀屑病患者AMSCs表達及分泌免疫抑炎因子和促炎因子的能力減弱,可能對T淋巴細胞的免疫調(diào)控功能減弱[6]。因此,本研究以尋常型銀屑病患者AMSCs和外周血淋巴細胞為研究對象,采用AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)方式,探討患者AMSCs對外周血Treg和Th17細胞亞群比例的作用,以及對這兩種T細胞亞群免疫功能的影響,以期探索尋常型銀屑病T淋巴細胞免疫紊亂的發(fā)生機制,為臨床治療尋常型銀屑病提供理論基礎(chǔ)。
資料標本來源:(1)脂肪間充質(zhì)干細胞:收集尋常型銀屑病患者3 例,均經(jīng)中國中醫(yī)科學院廣安門醫(yī)院臨床檢查確診為尋常型銀屑病,年齡 15~65 歲,病程6個月~10 年,選取健康志愿者3 名作為對照組。脂肪組織標本均采自腹部脂肪,經(jīng)北京協(xié)和醫(yī)院整形外科進行抽脂手術(shù)獲取。所有患者取材前均征得本人同意,并簽署知情同意書。(2)外周血淋巴細胞:2016年5月至2017年2月在中國中醫(yī)科學院廣安門醫(yī)院皮膚科就診的進展期尋常型銀屑病患者4例,年齡15~65 歲,病程6個月~10 年。納入標準:就診前1個月未系統(tǒng)使用過生物制劑及免疫抑制劑,包括維甲酸類藥物和免疫抑制劑等。排除標準:①患有其他自身免疫性疾病以及其他重大疾病。②合并其他內(nèi)、外科疾病。
AMSCs的分離、培養(yǎng)采集患者和正常人脂肪組織各50 ml,提取AMSCs,培養(yǎng)于AMSCs專用培養(yǎng)基,傳代培養(yǎng)至第3(P3)代備用。
外周血淋巴細胞的分離、培養(yǎng)用抗凝管采集患者外周血10 ml,淋巴細胞分離液分離外周血淋巴細胞待用。
細胞培養(yǎng)AMSCs 與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng):設(shè)置患者外周血淋巴細胞單獨培養(yǎng)組、患者AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組、健康人AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組,將培養(yǎng)至P3的 AMSCs 鋪板,待細胞完全貼壁后,將外周血淋巴細胞種植于預先鋪有 AMSCs的6孔板中,外周血淋巴細胞∶AMSCs比例為 10∶1,于PMI1640培養(yǎng)液[內(nèi)含10%胎牛血清、雙抗、白介素-2(interleukin-2,IL-2)]中培養(yǎng),37 ℃,5% CO2,混合培養(yǎng) 48 h后待測。
Th17和Treg細胞所占比例檢測收集AMSCs 與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)體系中外周血淋巴細胞,按照Th17和Treg 細胞試劑盒(達科為生物技術(shù)股份有限公司)中說明書進行操作,用流式細胞儀檢測Th17和Treg 細胞所占比例,CFlow軟件分析。
實時熒光定量PCR檢測Trizol 法提取總RNA,反轉(zhuǎn)錄合成cDNA,按實時熒光定量 PCR試劑盒中說明書操作,在 PCR儀上進行實時定量檢測[cDNA合成相關(guān)試劑、實時熒光定量 PCR試劑盒等由寶生物工程(大連)有限公司提供]。對實驗結(jié)果采用 2-[△△ct]的方法進行分析。
酶聯(lián)免疫吸附實驗檢測細胞因子的表達收集AMSCs 與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)中上清液,按照酶聯(lián)免疫吸附實驗(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)試劑盒(萊茲生物科技有限公司)中說明書進行操作,在酶標儀上檢測 450 nm處吸光度值,計算標本濃度。
統(tǒng)計學處理所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 16.0統(tǒng)計學軟件進行分析處理,計量資料以均數(shù)±標準差表示,組間比較符合正態(tài)分布者采用方差分析,不符合正態(tài)分布者采用秩和檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
患者AMSCs對外周血Treg細胞的增殖作用AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)2 d后,采用流式細胞術(shù)分別檢測各培養(yǎng)組中Treg細胞比例,結(jié)果顯示,單培養(yǎng)外周血淋巴細胞組Treg細胞占總淋巴細胞的比例為(1.0±0.1)%,健康人AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組Treg細胞占總淋巴細胞的比例為(3.2±0.5)%,患者AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組Treg細胞占總淋巴細胞的比例為(1.3±0.2)%,與外周血淋巴細胞單培養(yǎng)組比較,健康人AMSCs促進Treg細胞增殖,差異具有統(tǒng)計學意義(P=0.001),患者AMSCs有促進Treg細胞增殖的趨勢,但差異無統(tǒng)計學意義(P=0.485)。與健康人AMSCs相比,患者AMSCs促進Treg細胞增殖的作用明顯減弱(P=0.001)(圖1)。
患者AMSCs對外周血Th17細胞的抑制作用AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)2 d后,采用流式細胞術(shù)分別檢測各培養(yǎng)組中Th17細胞比例,結(jié)果顯示,單培養(yǎng)外周血淋巴細胞組Th17細胞占總淋巴細胞的比例為(1.1±0.1)%,健康人AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組Th17細胞占總淋巴細胞的比例為(0.8±0.3)%,患者AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組Th17細胞占總淋巴細胞的比例為(0.8±0.3)%,與外周血淋巴細胞單培養(yǎng)組比較,患者AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組和健康人AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組Th17細胞比例具有下降趨勢,但差異均無統(tǒng)計學意義,且患者AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組Th17細胞比例與健康人AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組比較差異無統(tǒng)計學意義(圖2)。
Treg:調(diào)節(jié)性T細胞;PBL:外周血淋巴細胞;AMSCs:脂肪間充質(zhì)干細胞;PE:藻紅蛋白;Foxp3:叉頭轉(zhuǎn)錄因子3
Treg:regulatory cells;PBL:peripheral blood lymphocyte;AMSCs:adipose mesenchymal stem cells;PE:phycoerythrin;Foxp3:transcription factor forkhead box p3
A.PBL單培養(yǎng)組;B.患者AMSCs+PBL共培養(yǎng)組;C.健康人AMSCs+PBL共培養(yǎng)組
A.PBL culture alone group;B.psoriasis AMSCs+PBL co-culture group;C.healthy people AMSCs+PBL co-culture group
圖1流式細胞術(shù)檢測外周血Treg細胞占CD4細胞比例
Fig1Proportion of Treg cells in CD4+cells by flow cytometry
Th17:輔助性T細胞17;IL:白細胞介素;APC:別藻青蛋白;SSC-A:側(cè)向角散射-A
Th17:T helper cell 17;IL:interleukin;APC:allophycocyanin;SSC-A:side scatter-A
A.PBL單培養(yǎng)組;B.患者AMSCs+PBL共培養(yǎng)組;C.健康人AMSCs+PBL共培養(yǎng)組
A.PBL culture alone group;B.psoriasis AMSCs+PBL co-culture group;C.healthy people AMSCs+PBL co-culture group
圖2流式細胞術(shù)檢測Th17細胞占CD4細胞比例
Fig2Proportion of Th17 cells in CD4+cells by flow cytometry
患者AMSCs對外周血淋巴細胞抑炎相關(guān)因子的促進作用AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)2 d后,采用實時熒光定量PCR和ELISA檢測各培養(yǎng)組外周血淋巴細胞表達和分泌抑炎細胞因子IL-10、轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)及Treg細胞關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子Foxp3情況,實時熒光定量PCR結(jié)果顯示:健康人AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組中抑炎細胞因子IL-10、TGF-β及轉(zhuǎn)錄因子Foxp3的mRNA與外周血淋巴細胞單培養(yǎng)組相比較呈高表達,差異有統(tǒng)計學意義(P=0.03,P=0.00,P=0.02);患者AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組中IL-10、TGF-β、Foxp3的mRNA表達與與外周血淋巴細胞單培養(yǎng)組比較有升高趨勢,但差異無統(tǒng)計學意義;患者AMSCs對外周血淋巴細胞表達TGF-β及轉(zhuǎn)錄因子Foxp3 mRNA的促進作用比健康人AMSCs明顯減弱,差異有統(tǒng)計學意義(P=0.00,P=0.03),對外周血淋巴細胞IL-10 mRNA的表達有促進趨勢,但差異無統(tǒng)計學意義(P=0.09)(表1)。同時,ELISA檢測結(jié)果顯示,患者與健康人AMSCs分泌的IL-10分別為(0.4±0.1)ng/μl、(0.5±0.1)ng/μl,分泌TGF-β分別為(573.5±70.0)ng/μl、(786.3±274.8)ng/μl。與外周血淋巴細胞單培養(yǎng)組淋巴細胞分泌的IL-10、TGF-β水平比較,患者AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組淋巴細胞分泌的抑炎細胞因子IL-10水平有上升趨勢,但差異無統(tǒng)計學意義(P=0.54),TGF-β水平上升(P=0.00);與健康人AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組比較,患者AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組淋巴細胞分泌抑炎細胞因子IL-10、TGF-β的能力有下降趨勢,但差異無統(tǒng)計學意義(P=0.07,P=0.16)(表1)。
患者AMSCs對外周血淋巴細胞促炎相關(guān)因子的抑制作用AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng)2 d后,采用實時熒光定量PCR和ELISA檢測各培養(yǎng)組中外周血淋巴細胞表達和分泌促炎細胞因子IL-17、IL-23及Th17的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子維A酸相關(guān)孤獨受體γt(retinoid-related orphan nuclear receptor γt,RORγt)情況,實時熒光定量PCR結(jié)果顯示,患者AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組促炎因子IL-17、IL-23的mRNA和健康人AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組IL-17、IL-23的mRNA與外周血淋巴細胞單培養(yǎng)組比較差異無統(tǒng)計學意義,患者AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組RORγt的mRNA和健康人AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組RORγt的mRNA與外周血淋巴細胞單培養(yǎng)組比較呈低表達(P=0.00);與健康人相比,患者AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組促炎細胞因子IL-17、IL-23及轉(zhuǎn)錄因子RORγt的mRNA水平無變化(表2)。同時,ELISA檢測結(jié)果顯示,患者和健康人不分泌IL-17,分泌IL-23分別為(2.9±0.4)ng/μl、(6.1±4.2)ng/μl。與外周血淋巴細胞單培養(yǎng)組淋巴細胞分泌的IL-23、IL-17水平比較,患者AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組促炎細胞因子IL-23和健康人AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組IL-23水平具有下降趨勢,但差異無統(tǒng)計學意義,患者AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組IL-17水平無變化,健康人AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組IL-17水平具有下降趨勢,但差異無統(tǒng)計學意義;與健康人比較,患者AMSCs與外周血淋巴細胞共培養(yǎng)組外周血淋巴細胞分泌的促炎細胞因子IL-23、IL-17水平差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)(表2)。
表 1 qRT-PCR和ELISA檢測AMSCs對外周血淋巴細胞抑炎相關(guān)因子表達和分泌的影響Table 1 Effect of AMSCs on expression and secretion of anti-inflammatory cytokines in peripheral blood lymphocytes by qRT-PCR and
qRT-PCR:實時熒光定量聚合酶鏈式反應;ELISA:酶聯(lián)免疫吸附劑測定法;TGF-β:轉(zhuǎn)化生長因子-β;P1:患者AMSCs+PBL共培養(yǎng)組與PBL單培養(yǎng)組比較;P2:健康人AMSCs+PBL共培養(yǎng)組與PBL單培養(yǎng)組比較;P3:患者與健康人AMSCs+PBL共培養(yǎng)組比較
qRT-PCR:quantitative real-time polymerase chain reaction;ELISA:enzyme-linked immunosorbent assay;TGL-β:transforming growth factor-β;P1:psoriasis AMSCs+PBL co-culture group compared with PBL culture alone group;P2:healthy people AMSCs+PBL co-culture group compared with PBL culture alone group;P3:psoriasis AMSCs+PBL co-culture group compared with healthy people AMSCs+PBL co-culture group
表 2 qRT-PCR 和ELISA檢測AMSCs對外周血淋巴細胞促炎相關(guān)因子表達和分泌的影響Table 2 Effect of AMSCs on expression and secretion of pro-inflammatory related factors in peripheral blood lymphocytes by qRT-PCR 和
RORγt:維A酸相關(guān)孤獨受體γt;P1:患者AMSCs+PBL共培養(yǎng)組與PBL單培養(yǎng)組比較;P2:健康人AMSCs+PBL共培養(yǎng)組與PBL單培養(yǎng)組比較;P3:患者與健康人AMSCs+PBL共培養(yǎng)組比較
RORγt:retinoid-related orphan nuclear receptor γt;P1:psoriasis AMSCs+PBL co-culture group compared with PBL culture alone group;P2:healthy people AMSCs+PBL co-culture group compared with PBL culture alone group;P3:psoriasis AMSCs+PBL co-culture group compared with healthy people AMSCs+PBL co-culture group
尋常型銀屑病是一種慢性、炎癥性、免疫性皮膚病,其病理機制錯綜復雜,目前普遍認為,尋常型銀屑病的發(fā)病機制與免疫紊亂密切相關(guān),目前對其的研究聚焦于Th17、Treg及二者分泌的眾多細胞因子。Th17 是一種新近發(fā)現(xiàn)的促炎性細胞,過度活化的 Th17 釋放IL-17、IL-23 等多種炎癥細胞因子,并與樹突狀細胞、角質(zhì)形成細胞等共同作用,形成細胞因子瀑布,連級放大炎癥反應,最終誘導角質(zhì)形成細胞過度增殖、中性粒細胞聚集。研究表明尋常型銀屑病患者外周血中Th17 細胞比例升高,且尋常型銀屑病患者外周血中 IL-17、IL-23水平顯著高于健康人[7-9]。相反,Treg 細胞主要通過分泌 IL-10 和 TGF-β等抑炎性細胞因子,在維持機體免疫耐受、機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定中發(fā)揮重要作用[10]。Yan等[11]發(fā)現(xiàn)進展期尋常型銀屑病患者Treg 細胞數(shù)目降低,而靜止期和正常對照組外周血Treg 細胞數(shù)目無變化。
間充質(zhì)干細胞是一種具有自我復制功能的成體干細胞,對T淋巴細胞具有獨特的免疫調(diào)控功能,可以通過細胞與細胞直接接觸和分泌IL-10、吲哚胺2 3-雙加氧酶 和 TNF-α 等多種可溶性因子抑制促炎性 T 淋巴細胞的活化、增殖和分化成熟以及改變免疫細胞分泌的細胞因子,使其傾向于抗炎和免疫耐受功能,也可以促進抑制炎癥反應的T 淋巴細胞的優(yōu)勢分化,以幫助機體恢復免疫平衡[1],有研究顯示,人骨髓來源的MSCs可下調(diào)Th17 特異性轉(zhuǎn)錄因子RORγt 的表達,調(diào)節(jié)Th17的功能[12]。同時有研究表明,尋常型銀屑病患者皮損組織來源的MSCs在體外與外周血 T 細胞共同培養(yǎng)時,發(fā)現(xiàn)健康人皮膚組織來源的MSCs 對 T 細胞的增殖有抑制作用,但尋常型銀屑病患者體內(nèi)的MSCs 對 T 細胞增殖的抑制作用明顯減弱[13]。筆者在前期對健康人和尋常型銀屑病患者AMSCs免疫功能的比較研究中發(fā)現(xiàn),在體外培養(yǎng)時,尋常型銀屑病AMSCs較健康人AMSCs分泌的抑炎因子IL-10、吲哚胺2 3-雙加氧酶、TGF-β及Toll樣受體3等下降,腫瘤壞死因子-α、干擾素-Y等促炎細胞因子增強,尋常型銀屑病AMSCs較健康人AMSCs免疫調(diào)控能力減弱[6]。
本研究通過AMSCs與患者外周血淋巴細胞共培養(yǎng),探究患者AMSCs對外周血淋巴細胞的免疫調(diào)節(jié)作用。研究顯示健康人和患者AMSCs可以促進Treg淋巴細胞增殖,但與健康人相比,患者AMSCs促進Treg淋巴細胞增殖的能力明顯減弱,同時,患者AMSCs促進Treg淋巴細胞的核轉(zhuǎn)錄因子Foxp3及外周血淋巴細胞中IL-10和TGF-β表達及分泌的能力下降。推測可能是患者AMSCs表達和分泌抑炎因子的能力下降,導致促進Treg淋巴細胞優(yōu)勢分化的能力減弱有關(guān)。另外,健康人和患者AMSCs都可以下調(diào)Th17淋巴細胞比例,但是患者AMSCs對外周血Th17淋巴細胞比例的改變與健康人AMSCs相比無影響,患者和健康人AMSCs抑制Th17淋巴細胞轉(zhuǎn)錄因子RORγt及外周血淋巴細胞中促炎因子IL-17、IL-23表達和分泌的作用不明顯,且兩組細胞的作用無差異,推測患者AMSCs對Th17淋巴細胞的免疫調(diào)控作用影響較弱。
綜上,本研究表明與健康人相比,尋常型銀屑病患者AMSCs調(diào)控外周血Treg淋巴細胞免疫抑炎功能的能力明顯減弱,而對外周血Th17淋巴細胞的促炎功能無影響,但因本研究樣本量較小,且患者病情嚴重程度有差異等原因,可能致使研究有偏倚,另外,患者AMSCs具體如何參與調(diào)控尋常型銀屑病外周血淋巴細胞免疫功能紊亂的病理機制尚不清楚,因此,有待進一步獲得更多病例進行深入研究。