李北寧,于娟
慢性淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎(chronic lymphocytic thyroiditis,CLT)又被稱為橋本甲狀腺炎,是臨床上常見的自身免疫性疾?。?]。其以甲狀腺組織中不同程度的T、B 淋巴細(xì)胞浸潤、濾泡細(xì)胞破壞為特征[2]。近年來CLT 的發(fā)病率在不斷增加,其中尤以女性多見,給病人的身心健康帶來了嚴(yán)重的傷害。細(xì)胞自噬在免疫性疾病中扮演著重要角色,是細(xì)胞利用溶酶體降解自身受損的細(xì)胞器和大分子物質(zhì)的過程,這一特定的過程是細(xì)胞存活、分化、發(fā)育以及維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的重要機(jī)制,在生理和病理過程中較為常見[3]。盡管大量研究結(jié)果顯示,自噬在多種自身免疫性疾病中發(fā)揮重要致病作用,但是自噬在CLT中的致病機(jī)制未見報(bào)道。甲狀腺濾泡細(xì)胞是甲狀腺素(T4)合成的重要場所,主要將甲狀腺細(xì)胞中合成的甲狀腺球蛋白(Tg)吞入胞內(nèi),在蛋白水解酶作用下釋放T4 和三碘甲狀腺原氨酸(T3),進(jìn)入血液[4]。CLT病理變化特征之一即甲狀腺濾泡細(xì)胞破壞,且近年來越來越多的研究關(guān)注甲狀腺濾泡細(xì)胞在CLT 發(fā)病過程中的作用。有研究表明,外周血單個核細(xì)胞中干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)在自身免疫性甲狀腺疾病和正常對照組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[5],但在甲狀腺組織局部IFN-γ 的表達(dá)尚無相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。故本研究旨在探討IFN-γ是否對甲狀腺濾泡細(xì)胞自噬參與CLT 具有調(diào)控作用,IFN-γ 是否可以調(diào)控甲狀腺細(xì)胞自噬,從而導(dǎo)致甲狀腺功能低下,以期深入了解IFN-γ 在CLT 發(fā)生和發(fā)展中的作用及意義。本研究在前期研究的基礎(chǔ)上以甲狀腺濾泡細(xì)胞為依托,觀察自噬在CLT 中的作用。并提出兩個假設(shè):(1)CLT中甲狀腺濾泡細(xì)胞自噬活性升高/降低;(2)炎癥細(xì)胞因子IFN-γ 對甲狀腺濾泡細(xì)胞自噬有誘導(dǎo)/抑制作用。
1.1 一般資料 2018 年1—7 月,收集新疆喀什地區(qū)第二人民醫(yī)院24 例CLT 手術(shù)切除病人的甲狀腺組織標(biāo)本作為CLT組,以及24例單純甲狀腺腫(Simple Goiter,SG)手術(shù)切除病人的甲狀腺組織作為SG組(均經(jīng)病理證實(shí))。本研究符合《世界醫(yī)學(xué)協(xié)會赫爾辛基宣言》相關(guān)要求,并得到病人知情同意。離體后半小時內(nèi)立即進(jìn)行處理并用于分析。兩組受試者性別(SG 組:男/女=12/12;CLT 組:男/女=11/13)、年齡[SG 組:(45.72±5.23)歲;CLT 組:(46.89±6.15)歲]差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),故排除上述因素對試驗(yàn)結(jié)果造成的影響,數(shù)據(jù)具有可比性。
自噬相關(guān)抗體兔抗微管相關(guān)蛋白1 輕鏈3(microtubule-associated protein 1 light chain 3,LC-3)抗體、兔抗哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)抗體、兔抗半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(cysteine-aspartic acid protease-3,caspase-3)抗體,兔抗β-肌動蛋白(β-actin)抗體均購于Cell Signaling 公司。RPMI1640 培養(yǎng)基、胎牛血清(fetal bovine serum,F(xiàn)BS)購于Gibco 公司。辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)標(biāo)記的山羊抗兔抗體購于圣克魯斯生物技術(shù)公司(Santa Cruz 公司)。全蛋白提取試劑盒購于默克密里博公司。
1.2 研究方法
1.2.1 分離、培養(yǎng)、鑒定人甲狀腺濾泡細(xì)胞 常規(guī)甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞原代培養(yǎng),調(diào)整細(xì)胞濃度為2×105/mL,分成6組接種于24孔培養(yǎng)板上(每組復(fù)孔4個),每孔加入細(xì)胞懸液0.5 mL。置于含有100 mL/L胎牛血清的培養(yǎng)基中(含有100 IU/mL青霉素和100 μg/mL 鏈霉素),37 ℃,5%二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2 d,觀察細(xì)胞貼壁后繼續(xù)培養(yǎng)3 d,隔日換液1 次,去除未貼壁的甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞。1 000 r/mim 離心5 min,倒去上清液,得到細(xì)胞沉淀。上清液置于4 ℃冰箱保存待測,沉淀于倒置顯微鏡觀察。
1.2.2 CLT、SG 病人血液收集 手術(shù)切除甲狀腺組織前一周,抽取病人血液1mL,置室溫下靜置2 h后,于4 ℃離心機(jī)中3 000 r/min,離心10 min,吸取上清液,置于4 ℃冰箱待測。
1.2.3 流式細(xì)胞技術(shù)檢測甲狀腺濾泡細(xì)胞CD3+占比 病人甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞經(jīng)1.2.2處理后,吸去培養(yǎng)液后用磷酸緩沖鹽溶液(PBS)洗滌3遍,刮下貼壁細(xì)胞,加入少許PBS液移入離心管,1 500 r/min,離心30 min,吸棄上清留取細(xì)胞團(tuán)塊。加入染色緩沖液(Staining Buffer)1 mL 重懸沉淀,以1 200 r/min 離心5 min,棄去上清液,再加100 mL Staining Buffer重懸,即得甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞懸液。于細(xì)胞懸液中加入1 mL CD3-APC 抗體,避光孵育30 min;1 200 r/min,離心5 min,棄去上清,得細(xì)胞沉淀;后加入1 mL Staining Buffer 重懸沉淀,重復(fù)上述步驟后,200 mL Staining Buffer重懸,于冰上備用待上機(jī)檢測。
1.2.4 三碘甲狀腺原氨酸(T3)、甲狀腺素(T4)、甲狀腺球蛋白(Tg)、IFN-γ 及環(huán)磷酸腺苷(cAMP)測定 取出1.2.1 處理的甲狀腺濾泡細(xì)胞和1.2.2 處理的SG 病人血液;采用放射性免疫法測定培養(yǎng)液中T3、T4 及Tg;采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)測定培養(yǎng)液中IFN-γ及cAMP。嚴(yán)格按照說明書操作,每組測10個復(fù)孔,取平均值。ELISA試劑盒購于上海酶聯(lián)生物科技有限公司。
1.2.5 蛋白質(zhì)印跡法檢測自噬相關(guān)蛋白Becline、微管相關(guān)蛋白1輕鏈3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、mTOR蛋白的表達(dá) 病人甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞經(jīng)3 g/L 胰蛋白酶消化后,加入2 倍體積的PBS 吹打,250 r/min,離心5 min,重復(fù)洗滌3次。按照107/mL的比例加入細(xì)胞裂解液充分裂解,5 000 r/min,離心20 min,取上清進(jìn)行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDSPAGE),電轉(zhuǎn)至聚偏二氟乙烯膜(PVDF膜)上;50 g/L 牛血清白蛋白,37 ℃封閉1 h,加入兔抗人Becline抗體(1∶1 000),兔抗人mTOR 抗體(1∶1 000)、兔抗人LC3 抗體(1∶1 000)、兔抗人β-actin(1∶1 000)抗體,4 ℃搖床輕微震蕩孵育過夜;等滲緩沖鹽溶液(TBST)洗滌后,再加入HRP標(biāo)記的山羊抗兔二抗(1∶5 000),37 ℃震蕩孵育1 h;TBST 洗滌后,ECL 曝光顯影鑒定。用AlphaView 圖像分析軟件分析,計(jì)算各蛋白條帶的吸光度值,以目的蛋白與內(nèi)參的吸光度比值表示其蛋白表達(dá)水平。
1.2.6 不同濃度的IFN-γ對甲狀腺濾泡細(xì)胞自噬調(diào)控作用的觀測設(shè)計(jì) 待病人甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞進(jìn)入對數(shù)期,分別用不同濃度的IFN-γ(250、500、1 000 U/mL)處理24 h,設(shè)為IFN-γ刺激組,未經(jīng)IFNγ作用的甲狀腺濾泡細(xì)胞,設(shè)為對照組,收集細(xì)胞用于后期檢測。蛋白質(zhì)印跡法法檢測自噬標(biāo)志蛋白Becline、LC3B-Ⅱ、mTOR表達(dá)。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 本研究中數(shù)據(jù)全部采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行處理。計(jì)量資料采用表示,組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或單因素方差分析+組間兩兩比較LSD-t檢驗(yàn)。P<0.05代表差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 分離、培養(yǎng)、鑒定人甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞 成功分離出人甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞,倒置顯微鏡下觀察,可見人甲狀腺濾泡細(xì)胞在貼壁之前呈圓形或橢圓形或不規(guī)則形狀,CLT 病人組織切片可見多個淋巴生發(fā)中心,大量淋巴細(xì)胞浸潤,甲狀腺濾泡細(xì)胞萎縮。SG 病人甲狀腺組織甲狀腺濾泡細(xì)胞未見明顯炎癥浸潤。
2.2 流式細(xì)胞術(shù)檢測甲狀腺濾泡細(xì)胞CD3+占比流式細(xì)胞分析結(jié)果顯示,CLT 組甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞內(nèi)浸潤的CD3+淋巴細(xì)胞數(shù)所占百分比(25.76±4.05)%明顯高于SG 組(10.35±4.21)%,兩組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。
2.3 T3、T4、Tg、IFN-γ 及cAMP 測定結(jié)果 甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞與血清T3、T4、Tg、INF-γ 及cAMP水平測定結(jié)果如下,由下表可見與SG 組比較,CLT組中T3、T4、Tg、INF-γ 及cAMP 水平均升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表1,2。
表1 慢性淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎(CLT)組與單純甲狀腺腫(SG)組甲狀腺組織中三碘甲狀腺原氨酸(T3)、甲狀腺素(T4)、甲狀腺球蛋白(Tg)、干擾素-γ(IFN-γ)及環(huán)磷酸腺苷(cAMP)水平/
表1 慢性淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎(CLT)組與單純甲狀腺腫(SG)組甲狀腺組織中三碘甲狀腺原氨酸(T3)、甲狀腺素(T4)、甲狀腺球蛋白(Tg)、干擾素-γ(IFN-γ)及環(huán)磷酸腺苷(cAMP)水平/
表2 慢性淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎(CLT)組與單純甲狀腺腫(SG)組血清三碘甲狀腺原氨酸(T3)、甲狀腺素(T4)、甲狀腺球蛋白(Tg)、干擾素-γ(IFN-γ)及環(huán)磷酸腺苷(cAMP)水平/
表2 慢性淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎(CLT)組與單純甲狀腺腫(SG)組血清三碘甲狀腺原氨酸(T3)、甲狀腺素(T4)、甲狀腺球蛋白(Tg)、干擾素-γ(IFN-γ)及環(huán)磷酸腺苷(cAMP)水平/
2.4 蛋白質(zhì)印跡法檢測Becline、LC3B-Ⅱ、mTOR蛋白的表達(dá) 蛋白質(zhì)印跡法對24例CLT及24例SG甲狀腺組織中Becline、LC3B-Ⅱ、mTOR 蛋白表達(dá)水平檢測,結(jié)果顯示CLT組織與SG組織相比自噬水平低下,表現(xiàn)為Becline,LC3B-Ⅱ蛋白低表達(dá),mTOR蛋白高表達(dá)。見表3,圖1。
表3 慢性淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎(CLT)組與單純甲狀腺腫(SG)組自噬相關(guān)蛋白Becline、微管相關(guān)蛋白1輕鏈3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的表達(dá)/
表3 慢性淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎(CLT)組與單純甲狀腺腫(SG)組自噬相關(guān)蛋白Becline、微管相關(guān)蛋白1輕鏈3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的表達(dá)/
圖1 蛋白質(zhì)印跡法檢測慢性淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎(CLT)組與單純甲狀腺腫(SG)組自噬相關(guān)蛋白Becline、微管相關(guān)蛋白1輕鏈3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的表達(dá)
2.5 不同濃度的IFN-γ 對甲狀腺濾泡細(xì)胞自噬蛋白影響 分別用不同濃度IFN-γ(250、500、1 000 U/mL)處理甲狀腺濾泡細(xì)胞24 h,蛋白質(zhì)印跡法檢測甲狀腺濾泡細(xì)胞Becline,LC3B-Ⅱ,mTOR 蛋白的表達(dá)。結(jié)果顯示IFN-γ 干預(yù)后,甲狀腺濾泡細(xì)胞中自噬蛋白Becline,mTOR,LC3B-Ⅱ被誘導(dǎo),表現(xiàn)為Becline,LC3B-Ⅱ水平高表達(dá),mTOR水平低表達(dá),且隨著IFN-γ濃度的增加,誘導(dǎo)作用愈明顯。見圖2,表4。
圖2 蛋白質(zhì)印跡法檢測不同濃度的干擾素-γ(IFN-γ)對慢性淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎(CLT)濾泡細(xì)胞自噬相關(guān)蛋白Becline、微管相關(guān)蛋白1輕鏈3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)表達(dá)
表4 不同濃度的干擾素-γ(IFN-γ)對慢性淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎(CLT)濾泡細(xì)胞自噬相關(guān)蛋白Becline、微管相關(guān)蛋白1輕鏈3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)表達(dá)影響/
表4 不同濃度的干擾素-γ(IFN-γ)對慢性淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎(CLT)濾泡細(xì)胞自噬相關(guān)蛋白Becline、微管相關(guān)蛋白1輕鏈3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)表達(dá)影響/
注:與IFN-γ未干預(yù)組(0 U/mL組)CLT比較,aP<0.05,bP<0.01
自身免疫性甲狀腺疾病包括毒性彌漫性甲狀腺腫(Graves ?。┖虲LT,以產(chǎn)生抗促甲狀腺激素受體抗體(TSHR-Ab)、抗甲狀腺球蛋白抗體(TG-Ab)等自身抗體為特征,但確切的機(jī)制并不十分清楚[6-7]。已有文獻(xiàn)報(bào)道Th1 型淋巴細(xì)胞及其分泌的細(xì)胞因子是CLT 的重要致病因素[8-9]。亦有研究表明自噬在營養(yǎng)缺乏、低氧應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、藥物誘導(dǎo)時出現(xiàn),在自身免疫性疾病中發(fā)揮重要作用,對細(xì)胞自我更新和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持起重要作用[10]。本研究在于探討自噬對CLT的作用及Th1細(xì)胞炎性因子IFN-γ對自噬介導(dǎo)CLT的調(diào)控作用。結(jié)果成功分離鑒定出人甲狀腺濾泡細(xì)胞,流式細(xì)胞術(shù)檢測到與SG 相比,CLT 組織中CD3+T 淋巴細(xì)胞數(shù)顯著升高;CLT甲狀腺濾泡細(xì)胞及血清中T3、T4、Tg、Th1細(xì)胞因子IFN-γ、cAMP 水平顯著升高;與SG 組相比,Hashimo 甲狀腺炎甲狀腺濾泡細(xì)胞自噬水平低下,表現(xiàn)為Becline、LC3B-Ⅱ蛋白低表達(dá),mTOR 蛋白高表達(dá);IFN-γ可誘導(dǎo)甲狀腺濾泡細(xì)胞自噬增加,表現(xiàn)為上述3 種自噬相關(guān)蛋白表達(dá)的逆轉(zhuǎn),且這種逆轉(zhuǎn)作用與IFN-γ呈濃度依賴性。由此可見甲狀腺濾泡細(xì)胞自噬參與CLT 的發(fā)展,且作用機(jī)制可能與炎性因子IFN-γ有關(guān)。
Becline 和LC3 與自噬體的形成有關(guān),測定自噬相關(guān)基因Becline和LC3B的表達(dá)廣泛用于檢測自噬體的數(shù)量,且可靠性較高[11-13]。但目前對于CLT 中自噬相關(guān)基因Becline,LC3 的研究還未見報(bào)道。mTOR與細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)代謝以及能量、生長因子等信號整合相關(guān)。自噬作為細(xì)胞物質(zhì)代謝的方式之一,mTOR在其調(diào)節(jié)中占據(jù)重要的位置,參與調(diào)控自噬的主要通路,具有“門控”作用[14]。Pattingre S 等[15]團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)能量或營養(yǎng)物質(zhì)缺乏時,mTOR的活性會受到抑制,自噬水平升高以改善細(xì)胞能量狀態(tài);反之能量或營養(yǎng)充足時,mTOR被激活,自噬通路受阻,自噬水平下調(diào)。Meijer AJ等[16]研究表明活化的mTOR 能夠減少自噬泡的形成。本研究結(jié)果顯示,CLT 組Becline 和LC3B-Ⅱ的表達(dá)較對照組降低,mTOR表達(dá)較對照組升高,與文獻(xiàn)[17]報(bào)道一致。
IFN-γ 是一種多功能的細(xì)胞因子,具有強(qiáng)效促炎作用,在多種疾病中顯著增加,并且與疾病的發(fā)生發(fā)展有緊密聯(lián)系[18-20]。有研究表明IFN-γ 可以增強(qiáng)甲狀腺上皮細(xì)胞HLA-Ⅱ類抗原的表達(dá),觸發(fā)自身免疫的發(fā)生,激活并趨化大量的單核T 淋巴細(xì)胞進(jìn)入甲狀腺內(nèi),增強(qiáng)細(xì)胞毒性作用,促進(jìn)自身抗體的產(chǎn)生。本研究結(jié)果顯示,CLT 組織中CD3+T 淋巴細(xì)胞表達(dá)顯著增加,且甲狀腺濾泡細(xì)胞及血清中IFN-γ表達(dá)亦顯著升高,提示Th1細(xì)胞分化上調(diào)。
IFN-γ 不僅具有較強(qiáng)的促炎作用,還是一種強(qiáng)效的細(xì)胞自噬誘導(dǎo)因子,能夠誘導(dǎo)多種細(xì)胞的自噬活化,但是IFN-γ 對CLT 甲狀腺濾泡細(xì)胞的自噬活性還未見報(bào)道。本研究結(jié)果顯示IFN-γ可誘導(dǎo)CLT甲狀腺濾泡細(xì)胞的活化,在CLT 中扮演重要角色。推測IFN-γ 抑制劑可能成為CLT 治療靶標(biāo),但還有待進(jìn)一步研究。
綜上所述,本研究探討了CLT 中自噬表達(dá)及IFN-γ誘導(dǎo)CLT甲狀腺濾泡細(xì)胞自噬的作用,為CLT進(jìn)一步研究提供了基礎(chǔ)。但是IFN-γ誘導(dǎo)CLT甲狀腺濾泡細(xì)胞自噬并不清楚,后期還需進(jìn)一步研究。