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        髓系來源抑制細(xì)胞在舌鱗狀細(xì)胞癌中的作用

        2020-12-08 02:29:16鐘文德鄧小燕陳廣盛
        實用醫(yī)學(xué)雜志 2020年21期
        關(guān)鍵詞:舌癌流式免疫抑制

        鐘文德 鄧小燕 陳廣盛

        1廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院(廣州510260);2廣州醫(yī)科大學(xué)金域?qū)W院(廣州510260)

        在我國,舌癌患者以男性居多,大部分為舌鱗狀細(xì)胞癌(tongue squamous cell carcinoma,TSCC)[1]。TSCC是口腔惡性腫瘤中最具侵襲性的一種,占口腔癌的41%。盡管在多模式診斷和治療技術(shù)上有了相當(dāng)大的進步,TSCC仍然是頭頸部最致命的癌癥類型之一[2]。腫瘤細(xì)胞可通過多種途徑來抑制抗腫瘤免疫應(yīng)答,誘導(dǎo)免疫耐受,而針對髓系來源抑制細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSC)的免疫治療可能是對TSCC行之有效的新治療策略。MDSC是指在病理情況下,髓系細(xì)胞發(fā)育受阻而聚集的一群具有免疫抑制功能的異質(zhì)性細(xì)胞,是腫瘤誘導(dǎo)免疫耐受的重要參與者[3-5]。既往研究[6]顯示舌癌患者外周血中MDSC細(xì)胞比例與臨床分期和病理分級正相關(guān),提示MDSC可能是促使舌癌患者病情惡化的重要原因,然而目前具體機制尚不明確。因此,進一步探究MDSC在舌癌免疫學(xué)發(fā)病機制中的作用,對舌癌免疫治療的應(yīng)用和推廣有重要意義。

        1 材料與方法

        1.1 標(biāo)本收集選取2017年1月至2019年12月廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院收治的舌癌(tonguecancer,TSCC)患者。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)年齡25 ~75歲;(2)均經(jīng)病理學(xué)確診為舌癌。排除標(biāo)準(zhǔn):合并其它系統(tǒng)嚴(yán)重疾病的患者。依據(jù)納入和排除標(biāo)準(zhǔn),共納入40例舌癌患者,其中男28例(70%),女12例(30%);臨床生長方式分為潰瘍型20例(50%),外生型11例(27.5%)以及浸潤型9例(22.5%);臨床分期根據(jù)TNM分期分為早期(Ⅰ期與Ⅱ期,共18例,占45%)與晚期(Ⅲ期與Ⅳ期,共22例,占55%);根據(jù)腫瘤細(xì)胞的分化等級,中分化最多20例(50%),其次為低分化15例(37.5%),高分化為5例(12.5%);頸淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移17例(42.5%),非轉(zhuǎn)移23例(57.5%);有吸煙史、飲酒史的患者為35例(87.5%)。同時選取了年齡段接近的健康對照(healthy control,HC)51例,其中男31例(60.8%),女20例(39.2%),兩組間男女比例、年齡差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P >0.05)。

        1.2 主要試劑流式抗體CD45(APC-Cy7)、CD11b(PE-CF594)、CD33(BV421)、HLA-DR(PE -Cy7)、CD15(FITSCC)、CD4(PE)、CD8(APC)購自Biolegend公司;Trizol、ROS-DCF、S100A8及S100A9抗體購自Invitrogen公司。Western抗體β-actin、iNOS、Arg1、NOX2、S100A9購自Abcam公司。NOHA、LNMMA、NAC、CFSE、Ficoll分離液與膠原酶Ⅳ購自Sigma公司。

        1.3 外周血分離PBMC 及MDSC 的流式檢測抽取靜脈血,用含EDTA抗凝管的采血管收集,加入等體積PBS混勻;用吸管將血稀釋液緩慢加入到淋巴細(xì)胞分離液Ficoll上層,18 ℃離心25 min;吸取白膜層,加PBS進行離心,裂解紅細(xì)胞,得到外周血單個核細(xì)胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)。取約5 × 106細(xì)胞進行流式染色,按照抗體說明書進行抗體孵育,進行流式上機檢測,收集數(shù)據(jù)后使用Flowjo軟件進行分析。

        1.4 T 細(xì)胞增殖實驗流式分選CD3+的T細(xì)胞與MDSC(HLA-DR-CD11b+CD33+)[7],將CD3+T細(xì)胞重懸于預(yù)熱的PBS+0.1%BSA中,加入CFSE(終濃度為2.5 μmol/L);37 ℃孵育15 min后,終止染色;將T細(xì)胞與MDSC以不同的比例(1∶0、1∶8、1∶4、1∶2)進行共培養(yǎng)。并同時加入精氨酸酶抑制劑NOHA(100 μmol/L)、iNOS抑制劑L-NMMA(100 μmol/L)、ROS抑制劑NAC(1 mmol/L)處理,3 d后收集細(xì)胞進行CD4+和CD8+ T細(xì)胞進行染色,進行流式檢測其增殖情況。

        1.5 舌癌組織中單個核細(xì)胞的分離及流式檢測將腫瘤及癌旁組織剪碎,充分研磨后過濾到離心管中,加入1 mg/mL的膠原酶Ⅳ進行消化,消化條件為37 ℃,210 r/min,消化30 min,隨后4 ℃450×g離心5 min去上清,紅細(xì)胞裂解液加至2 mL裂解約2 ~3 min,PBS沖洗并重懸至單細(xì)胞懸液,取約5×105細(xì)胞進行流式抗體標(biāo)記以及流式檢測。

        1.6 qRT-PCR 與Western blot 檢測收集分選的MDSC樣品,參照Invitrogen公司的Trizol試劑使用說明書進行操作(qRT-PCR)。檢測基因序列見表1。Western蛋白印跡法實驗使用分選的MDSC細(xì)胞進行,按照相應(yīng)的說明書進行抗體的孵育以及條帶檢測。

        表1 MDSC 分選qRT-PCR 引物Tab.1 Primers for MDSC separation

        1.7 統(tǒng)計學(xué)方法采用GraphPad Prism version 7.0a統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析,統(tǒng)計結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,使用非配對的t檢驗和ANOVA分析進行結(jié)果統(tǒng)計分析,P <0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

        2 結(jié)果

        2.1 TSCC患者外周血MDSCs水平增高與HC相較,TSCC患者外周血PBMC中MDSC水平出現(xiàn)顯著上升,比例如下:HC組(2.328±0.333 1),早期組(Early,8.29±1.791),晚期組(Late,13.56±1.456)。與HC組相比,早期組顯著升高,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P <0.001);與早期組相比,晚期組出現(xiàn)增加,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.022 8,圖1A、B)。該群細(xì)胞表達CD15,主要表現(xiàn)為多形核MDSC(PMNMDS)。S100A8與S100A9已被證實為調(diào)控MDSC發(fā)育與功能的重要因子,本研究使用流式分析發(fā)現(xiàn)S100A8與S100A9在舌癌患者MDSC中表達水平呈現(xiàn)增加(圖1C)。

        2.2 TSCC患者外周血MDSCs抑制T細(xì)胞增值腫瘤中的MDSC具有很強的免疫抑制作用[8]。為了驗證TSCC中MDSC的功能,筆者進行了T細(xì)胞增殖實驗。將分選出來的CD3+ T細(xì)胞與MDSC細(xì)胞從PBMC中分選出來進行共培養(yǎng)。T細(xì)胞增殖實驗結(jié)果顯示,正常人體內(nèi)的MDSC無明顯抑制功能,而TSCC患者中MDSC具有較強的免疫抑制作用(T:MDSC比例為1∶4及1∶2時),提示TSCC外周血中的MDSC細(xì)胞具有較強的抑制T細(xì)胞應(yīng)答的能力(圖2A、B)。

        圖1 流式細(xì)胞術(shù)檢測舌癌患者外周血PBMC 中MDSC 的水平Fig.1 Detection of MDSC in TSCC patients′peripheral blood by Flow cytometry

        圖2 T 細(xì)胞增殖實驗結(jié)果Fig.2 The result of T cell proliferation assay

        2.3 TSCC 患者MDSC 通過增加ROS 水平抑制T細(xì)胞增值在共培養(yǎng)的實驗組中加入了不同的通路抑制劑,發(fā)現(xiàn)加入ROS抑制劑后T細(xì)胞抑制功能得到了恢復(fù),而使用其他抑制劑處理后無明顯改變(圖3A)。流式分選健康對照及TSCC患者PBMC中的MDSC細(xì)胞,進行mRNA水平的檢測,發(fā)現(xiàn)與ROS相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子NOX2在舌癌組中表達增高(P = 0.004 5),S100A9作為陽性對照基因(圖3B)。Western blot檢測結(jié)果顯示,在蛋白質(zhì)水平NOX2表達也顯著增高,與mRNA水平的結(jié)果相一致(圖3C)。同時,利用流式細(xì)胞術(shù)對MDSC中的ROS進行檢測,發(fā)現(xiàn)與健康對照相比,舌癌患者MDSC細(xì)胞中ROS含量顯著增加[HC為(47.4±5.492),TSCC為(73.67±4.388),P=0.020 2,圖3D、E]。

        圖3 舌癌患者中MDSC 主要依賴于ROS 途徑來實施T 細(xì)胞抑制功能Fig.3 T cell inhibited by MDSC mainly relies on ROS pathway in TSCC patients

        2.4 TSCC 患者腫瘤組織中MDSC 表型分析腫瘤及癌旁組織中消化分離得到細(xì)胞后,進行流式檢測。發(fā)現(xiàn)舌癌患者腫瘤組織以及相應(yīng)的癌旁組織免疫細(xì)胞分離結(jié)果顯示與癌旁組織相比,腫瘤中存在較高水平的MDSC,且表型與外周血中基本一致,說明在腫瘤微環(huán)境中MDSC可能發(fā)揮著重要的抑制功能。

        3 討論

        舌癌作為口腔頜面部的惡性腫瘤之一,其發(fā)病嚴(yán)重影響患者的生活,且該病具有發(fā)病年輕化的趨勢?;谀[瘤免疫的迅速發(fā)展,免疫治療是舌癌潛在的有效治療方法。研究[9]表明人體MDSC表達CD11b和CD33,缺乏成熟髓系細(xì)胞表面分子HLA-DR,其水平與多種腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),腫瘤中的MDSC通常具有很強的免疫抑制作用,靶向MDSC已成為腫瘤免疫治療的新策略。在口腔鱗癌以及食管鱗癌患者外周血中,存在較高水平的MDSC比例,這一現(xiàn)象在小鼠模型中也得到了驗證[10-11]。目前認(rèn)為S100A8和S100A9蛋白是MDSC的特征性蛋白,是促進MDSC擴增和活化的主要分子[12]。

        人類MDSC表型在不同的腫瘤中有不同的表現(xiàn)。人類MDSC亞型主要是由表達不同的表面標(biāo)記物CD14和CD15來區(qū)分[13]。這兩個亞群的區(qū)別主要在于它們的功能,組織分布和調(diào)節(jié)機制不同[14-15]。有趣的是在絕大多數(shù)腫瘤模型中,腫瘤誘導(dǎo)的PMN-MDSC細(xì)胞占總MDSC的70%~80%[16]。PMNMDSC通過高表達ROS,從而抑制T細(xì)胞的增殖,而M-MDSC通過高表達NO抑制T細(xì)胞的增殖。本研究發(fā)現(xiàn)在舌癌患者的外周血和腫瘤組織中,MDSC細(xì)胞表達水平出現(xiàn)顯著增高,且隨著病情進展呈現(xiàn)出上升趨勢。該群細(xì)胞主要表達CD15以及MDSC的特征性蛋白S100A8及S100A9,說明該群細(xì)胞主要為粒細(xì)胞型MDSC。與正常人外周血的MDSC比較,舌癌患者中MDSC具有較強的抑制T細(xì)胞應(yīng)答的能力,提示在舌癌相關(guān)的腫瘤微環(huán)境中MDSC可能發(fā)揮著重要的免疫抑制功能,從而在促進腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸中起重要作用。因此,舌癌患者中MDSC細(xì)胞不僅表現(xiàn)為比例的增加,還表現(xiàn)為功能活性的增強。因為MDSCs擁有廣譜的免疫抑制活性,在得到可靠結(jié)論之前,它們對其他類型的免疫細(xì)胞的影響仍然需要被證實。

        圖4 流式檢測舌癌腫瘤組織中MDSC 的水平Fig.4 Detection of MDSC in TSCC tissues by flow cytometry

        基于以上結(jié)果,筆者進一步對參與其中的分子機制進行研究,通過加入不同的通路抑制劑與舌癌患者的MDSC與T細(xì)胞共培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)ROS的抑制劑可以阻斷該群MDSC對T細(xì)胞增值抑制的能力,提示舌癌患者中的MDSC可能主要依賴于ROS途徑來發(fā)揮T細(xì)胞抑制功能。MDSC通常通過高表達精氨酸酶1(ARG1)和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)來發(fā)揮T細(xì)胞抑制功能,另外,在腫瘤中,MDSC中NADPH氧化酶(NOX2)表達上調(diào),產(chǎn)生活性氧(reactive oxygen species,ROS);ROS可抑制T細(xì)胞受體(TSCCR)中CD3ζ的表達,進而抑制腫瘤抗原特異的T細(xì)胞反應(yīng)[17-18]。以上研究成果為本次實驗結(jié)果提供了有力的理論基礎(chǔ)。以往研究證實多種炎癥相關(guān)因子(如GM-CSF,IL-6,IFN-γ等)促進了MDSC的擴增和活化[19]。在分子層面,目前認(rèn)為STAT-3、C/EBPβ、IRF8、Cox-2及S100A9等參與MDSC擴 增[20-21],而STAT-1[22]、NF-κB[23]、STAT-6[24]等則主要調(diào)控MDSC活化。其中,鈣結(jié)合蛋白S100A9是調(diào)控MDSC擴增的重要分子,缺失S100A9可促進髓系細(xì)胞向下游分化,反正過表達S100A9則促進MDSC的擴增[25]。

        綜上所述,本研究結(jié)果顯示舌癌患者的MDSC細(xì)胞中S100A9的表達水平明顯增高,提示舌癌促進了MDSC的擴增與活化,并且后續(xù)發(fā)現(xiàn)這一功能與細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的活性氧ROS密切相關(guān),這一結(jié)果為MDSC在舌癌免疫治療中的潛在應(yīng)用價值提供了新的思路,然而MDSC在舌癌發(fā)病機制中的具體作用仍有待進一步的探索。

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