王夢曉,王愛迪,楊武霞,劉寶山
原發(fā)免疫性血小板減少癥(ITP)是一種以出血、血小板計數(shù)減低、骨髓巨核細(xì)胞發(fā)育成熟障礙為主要特點的自身免疫性疾病,其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜[1]。大部分ITP患者存在特異性血小板自身抗體,造成血小板破壞增多和生成減少[2-3]。機(jī)體免疫耐受平衡被打破、免疫亢進(jìn)是ITP的特點,而T細(xì)胞分化失衡是導(dǎo)致免疫亢進(jìn)的關(guān)鍵。效應(yīng)性T細(xì)胞(Teff)、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)是初始CD4+T細(xì)胞激活后增殖分化的2種T細(xì)胞亞群,Teff執(zhí)行免疫功能,而Treg則具有免疫抑制、維持免疫耐受的功能,兩者作用相反,相互制衡,其失衡將導(dǎo)致自身免疫疾?。?-5]。磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是一條經(jīng)典信號通路,參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡等多種功能調(diào)節(jié)。多項研究證明PI3K/Akt/mTOR信號通路在中性粒細(xì)胞、B細(xì)胞、T細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞中發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)的作用,且可調(diào)節(jié)Teff、Treg細(xì)胞的分化[6-8]。筆者所在研究團(tuán)隊創(chuàng)制的由犀角地黃湯、當(dāng)歸補(bǔ)血湯和二至丸組成的犀角地黃湯合方在動物實驗和臨床治療ITP中療效較好[9]。本研究旨在探究犀角地黃湯合方是否可通過PI3K/Akt/mTOR信號通路調(diào)節(jié)Teff、Treg細(xì)胞的分化,糾正Teff/Treg失衡,達(dá)到治療ITP的目的。
1.1 一般資料
1.1.1 實驗動物 8周齡SD雄性大鼠20只,每只約200 g,購于北京維通利華生物科技股份有限公司[許可證號:SCXK(京)2021-0011],均在易生源生物技術(shù)有限公司動物房清潔級標(biāo)準(zhǔn)籠中飼養(yǎng),SPF級飼料適應(yīng)性喂養(yǎng)7 d。
1.1.2 研究對象 16例ITP患者均來自天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院血液科,于2021年7月入院治療,男女各8例,年齡18~70歲。納入標(biāo)準(zhǔn):確診ITP 12個月以上,且ITP診斷符合《成人原發(fā)免疫性血小板減少癥診斷與治療專家共識》(2016年版)。另選取同期20例健康志愿者,年齡18~70歲,男女各10例。所有健康志愿者及ITP患者入組后取清晨空腹靜脈血2 mL。本研究符合醫(yī)學(xué)倫理要求并通過天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院倫理委員會審核批準(zhǔn)(IRB2020-KY-189),所有入組者均對研究知情同意。
1.1.3 試劑與儀器 犀角地黃湯合方組成:水牛角、生地黃、白芍、丹皮、當(dāng)歸、黃芪、旱蓮草、女貞子,合方顆粒劑(20 g/袋)購于天津紅日康仁堂藥業(yè)。RPMI1640培養(yǎng)基購于Gibco公司;BI特級胎牛血清購于Biological Industries公司;青鏈霉素雙抗購于北京蘭杰柯科技有限公司;1×PBS購于北京索萊寶科技公司;人全血單個核細(xì)胞(PBMC)分離液(FLCOLL配制)購于天津灝洋生物制品有限責(zé)任公司;抗CD28抗體(Clone:CD28.2)、抗CD3抗體(Clone:OKT3)購于Biolegend公司;白細(xì)胞介素(IL)-2、干擾素(IFN)-γ、腫瘤壞死因子(TNF)-α、IL-6、IL-17、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β、IL-10酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)試劑盒均購于武漢博士德生物工程有限公司;兔抗人CD4抗體、兔抗人CD25抗體、叉頭框蛋白P3(FoxP3)抗體均購于BD Bioscience公司。兔單克隆抗人PI3K抗體、兔多克隆抗人p-PI3K抗體、兔多克隆抗人p-Akt抗體、mTOR抗體、p-mTOR抗體均購于Abcam公司,兔單克隆抗人Akt抗體購于南京巴傲得生物科技有限公司;辣根過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗兔IgG抗體于北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司;CO2培養(yǎng)箱購于美國THERMO公司;自動平衡離心機(jī)購于北京醫(yī)用離心機(jī)廠;流式細(xì)胞儀購于安捷倫科技(中國)有限公司。
1.2 方法
1.2.1 灌胃劑量確定 將犀角地黃湯合方顆粒使用蒸餾水溶解為200 g/L。配好的藥物置于4℃冰箱中儲存?zhèn)溆?。根?jù)人與動物體表面積換算等效劑量法確定大鼠灌胃劑量為2 g/(kg·d)。
1.2.2 含藥血清制備 采用隨機(jī)數(shù)字表法將20只大鼠分為含藥血清組和空白血清組,每組10只。含藥血清組大鼠于每日8:00、18:00使用犀角地黃湯合方顆粒進(jìn)行灌胃,連續(xù)灌胃3 d;空白血清組給予等量蒸餾水灌胃。2組大鼠末次灌胃1 h后,使用促凝管經(jīng)腹主動脈取全血,制備空白大鼠血清和含藥大鼠血清,過濾除菌及水浴滅火后分裝,-20℃冰箱儲存?zhèn)溆谩?/p>
1.2.3 外周血PBMC提取 使用EDTA抗凝管收取健康志愿者及ITP患者外周血后,立即進(jìn)行PBMC的提取。(1)將健康志愿者和ITP患者外周血分別與等量無菌PBS混勻,制成血液樣本。(2)取15 mL離心管,每管中加入5 mL淋巴細(xì)胞分離液,并緩慢在每管中加入等量血液樣本至分離液表面。(3)2 000 r/min離心20 min后,取每管中間乳白色層至另一新的離心管中。(4)加入2倍體積無菌PBS重懸,1 300 r/min離心8 min后棄上清液,加入2 mL紅細(xì)胞裂解液,4℃冰箱中靜置10 min。(5)1 000 r/min離心5 min后,棄上清液,1 mL無菌PBS重懸PBMC,計數(shù)板計數(shù)。
1.2.4 磁珠分選CD4+T細(xì)胞(1)將1.2.3中提取的PBMC按照每1×107個細(xì)胞加入80μL Buffer,20μL CD4陽選免疫磁珠重懸,4℃冰箱中孵育15 min。(2)向PBMC懸液中加入3 mL Buffer混勻。1 000 r/min離心5 min后棄上清液,用500μL Buffer重懸備用。(3)將磁珠分選柱置于磁珠分選磁鐵及磁力架上。加入500μL Buffer將分選柱潤洗1遍,加入步驟(2)中的細(xì)胞懸液,用500μL磁珠分選Buffer沖洗1遍分離柱。(4)將磁珠分選柱置于1個新的15 mL無菌離心管上方。向磁珠分選柱中加入1 mL Buffer,迅速向下推下活塞,將Buffer收集于15 mL無菌離心管中。1 000 r/min離心8 min后,棄上清液,得到CD4+T細(xì)胞。
1.2.5 流式細(xì)胞術(shù)檢測CD4+T細(xì)胞純度 用100μL PBS重懸1.2.4中所得健康志愿者CD4+T細(xì)胞,加入2μL抗CD4抗體,37℃細(xì)胞培養(yǎng)箱中孵育20 min后,PBS清洗2次,流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞中CD4陽性率。
1.2.6 實驗分組活化及干預(yù) 收集1.2.4中的CD4+T細(xì)胞并計數(shù),接種于CD3抗體(10 mg/L)提前包被過夜的24孔板中,每孔1×106個細(xì)胞,同時加入終濃度為2 mg/L的CD28抗體和完全培養(yǎng)基(10%FBS+1%雙抗+89%RPMI1640培養(yǎng)基),37℃CO2培養(yǎng)箱活化72 h?;罨瓿珊笥嫈?shù)并分為對照組、模型組和實驗組,對照組為健康志愿者CD4+T細(xì)胞,模型組及實驗組為ITP患者CD4+T細(xì)胞。根據(jù)筆者前期工作研究,體積分?jǐn)?shù)為20%的犀角地黃湯合方含藥血清對細(xì)胞保護(hù)作用最佳,故采用20%體積分?jǐn)?shù)的大鼠含藥血清對實驗組干預(yù)72 h,采用體積分?jǐn)?shù)20%大鼠空白血清對對照組及模型組干預(yù)72 h。
1.2.7 流式細(xì)胞術(shù)檢測各組CD4+T細(xì)胞中Teff/Treg比例 干預(yù)完成后,檢測Teff/Treg占CD4+T細(xì)胞比例,以CD4+CD25-標(biāo)記物標(biāo)記Teff,CD4+CD25+FoxP3+標(biāo)記Treg細(xì)胞。(1)收集1×106細(xì)胞于流式上樣管中,加入100μL PBS重懸后,加入5μL抗CD4抗體,抗CD25抗體,同時設(shè)空白組、CD4單標(biāo)管、CD25單標(biāo)管及同型對照管。(2)避光孵育20 min后,加入2 mL PBS,1 500 r/min離心5 min后,加入500μL Foxp3固定破膜液,4℃避光孵育1 h。(3)Buffer洗滌1次后100μL重懸,加入5μL抗Foxp3抗體,4℃避光孵育45 min。(4)PBS洗滌2遍后立即上機(jī)檢測CD4+CD25-及CD4+CD25+FoxP3+表達(dá)率。
1.2.8 ELISA檢測細(xì)胞因子水平 干預(yù)完成后,收集各組細(xì)胞上清液,同時設(shè)立含藥血清培養(yǎng)基(加入體積分?jǐn)?shù)20%的含藥血清,無細(xì)胞)為陰性對照組,按照ELISA試劑盒說明書方法檢測各組細(xì)胞培養(yǎng)上清中IL-2、IFN-γ、TNF-α、IL-6、IL-17、TGF-β、IL-10水平。
1.2.9 Western blot檢測PI3K、Akt、mTOR蛋白的表達(dá) (1)干預(yù)完成后,收集細(xì)胞,加入細(xì)胞裂解液,冰上靜置20 min,12 000 r/min離心20 min,取上清液,采用BCA法定量檢測蛋白含量。(2)配制10%的分離膠進(jìn)行電泳,將蛋白轉(zhuǎn)移至PVDF膜上。(3)用5 g BSA溶于100 mL TBST的封閉液封閉1 h,封閉結(jié)束后漂洗,與相應(yīng)的PI3K(1∶500)、p-PI3K(1∶1 000)、Akt(1∶500)、p-Akt(1∶500)、mTOR(1∶500)、p-mTOR(1∶500)、β-tubulin(1∶1 000)一抗反應(yīng),4℃孵育過夜。(4)TBST洗膜3次后,將洗滌后的一抗反應(yīng)膜放入二抗工作液(1∶3 000)中,室溫、避光緩慢搖動作用60 min。TBST充分漂洗后,ECL曝光,用Image J軟件分析灰度值對目的條帶進(jìn)行灰度分析,各組與內(nèi)參β-tubulin比較,得出蛋白相對表達(dá)水平。
1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用Graph Pad Prism 8軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,多組間比較采用單因素方差分析,組間多重比較采用Dunnett’s T3檢驗,P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
2.1 犀角地黃湯含藥血清對CD4+T細(xì)胞分化的影響 流式細(xì)胞儀檢測結(jié)果顯示,CD4陽性率為(99.44±0.01)%,滿足后續(xù)實驗要求。與對照組相比,模型組CD4+T細(xì)胞中Teff細(xì)胞比例明顯升高,Treg比例明顯降低,Teff/Treg比值增大(P<0.05)。與模型組相比,實驗組CD4+T細(xì)胞中Teff細(xì)胞比例降低,Treg細(xì)胞比例升高,Teff/Treg比值減?。≒<0.05)。見表1,圖1、2。
Tab.1 Comparison of the ratio of Teff/Treg cells between the three groups表1 各組Teff/Treg細(xì)胞比例比較(n=3,%,±s)
Tab.1 Comparison of the ratio of Teff/Treg cells between the three groups表1 各組Teff/Treg細(xì)胞比例比較(n=3,%,±s)
*P<0.05,**P<0.01;a與對照組比較,b與模型組比較,P<0.05。
組別對照組模型組實驗組F Teff 42.35±0.77 65.28±1.20a 43.25±0.66b 208.300**Treg 1.67±0.06 0.71±0.08a 2.81±0.15ab 102.900**Teff/Treg 25.53±0.92 92.70±9.68a 15.53±1.09ab 55.220*
2.2 犀角地黃湯含藥血清對CD4+T細(xì)胞分泌細(xì)胞因子的影響 與對照組相比,陰性對照組IL-2、IL-6、IL-17、IFN-γ、TNF-α、TGF-β水平均降低(P<0.05),IL-10差異無統(tǒng)計學(xué)意義;模型組IL-2、IL-6、IL-17、IFN-γ、TNF-α水平升高,TGF-β、IL-10水平降低(P<0.05)。與模型組相比,實驗組IL-2、IL-6、IL-17、IFN-γ、TNF-α水平降低,TGF-β、IL-10水平升高(P<0.05)。見表2。
2.3 各組PI3K/Akt/mTOR蛋白表達(dá)情況 與對照組相比,模型組PI3K、p-PI3K、mTOR、p-mTOR蛋白水平升高,p-Akt蛋白水平降低(P<0.05),Akt差異無統(tǒng)計學(xué)意義;與模型組相比,實驗組PI3K、p-PI3K、mTOR、p-mTOR蛋白水平降低(P<0.05),Akt、p-Akt差異無統(tǒng)計學(xué)意義。見表3、圖3。
Fig.1 Proportion of Teff in CD4+T cells in each group圖1 各組CD4+T細(xì)胞中Teff的比例
Tab.2 Comparison of cytokine secretion levels between the four groups表2 各組細(xì)胞因子分泌水平比較 (n=3,ng/L,±s)
Tab.2 Comparison of cytokine secretion levels between the four groups表2 各組細(xì)胞因子分泌水平比較 (n=3,ng/L,±s)
*P<0.05,**P<0.01;a與對照組比較,b與陰性對照組比較,c與模型組比較,P<0.05。
組別對照組陰性對照組模型組實驗組F IL-2 89.35±3.13 22.39±0.90a 138.40±0.89ab 106.80±3.15abc 450.300**IL-6 660.70±13.74 17.57±0.20a 843.40±15.82ab 628.00±2.02bc 1 165.000**IL-17 253.40±2.03 65.64±1.65a 321.50±3.59ab 258.10±1.37bc 2 260.000**IFN-γ 391.10±4.38 13.39±2.55a 952.50±13.55ab 814.40±10.20abc 2 320.000**TNF-α 171.10±5.91 70.70±12.13a 240.10±3.16ab 158.30±6.74bc 81.550**TGF-β 2 638.63±30.23 560.60±17.16a 1 976.38±72.02ac 4 534.14±131.70abc 457.800**IL-10 55.97±1.42 25.39±5.14 37.23±0.92a 61.35±0.93c 36.850*
Tab.3 Comparison of expressions of PI3K/Akt/mTOR protein between the four groups表3 各組PI3K/Akt/mTOR蛋白表達(dá)水平比較 (n=3,±s)
Tab.3 Comparison of expressions of PI3K/Akt/mTOR protein between the four groups表3 各組PI3K/Akt/mTOR蛋白表達(dá)水平比較 (n=3,±s)
*P<0.05,**P<0.01;a與對照組比較,b與模型組比較,P<0.05。
組別對照組模型組實驗組F PI3K 0.06±0.01 0.93±0.01a 0.46±0.02ab 1 470.000**p-PI3K 0.18±0.01 1.14±0.03a 0.76±0.02ab 518.700**Akt 0.79±0.07 0.58±0.11 0.77±0.14 1.095 p-Akt 0.92±0.01 0.48±0.06a 0.43±0.09 20.550*mTOR 0.46±0.03 0.89±0.02a 0.61±0.03b 66.610**p-mTOR 0.16±0.01 1.00±0.05a 0.63±0.02ab 181.500**
Fig.3 Expression of PI3K/Akt/mTOR protein in each group圖3 各組PI3K/Akt/mTOR蛋白表達(dá)情況
當(dāng)前,ITP的一線治療藥物為糖皮質(zhì)激素,此外,脾切除、血小板生成素受體激動劑(TPO-RA)、免疫球蛋白、利妥昔單抗等均是西醫(yī)治療ITP的有效方法和藥物[10-11]。然而,基于目前的治療方法,西醫(yī)無法徹底根治ITP,且在治療過程中有一定不良反應(yīng),如激素停減后易復(fù)發(fā)、反復(fù)治療后反應(yīng)性降低、高凝、肝功能損害等。中醫(yī)則在ITP治療中起到減毒增效的效果,不僅可以增強(qiáng)并維持西醫(yī)藥物治療的效果,還可以緩解不良反應(yīng),提高患者生活質(zhì)量,因此中西醫(yī)結(jié)合能更好地治療ITP。筆者將ITP的病機(jī)特點總結(jié)為“熱盛血瘀,氣陰虧虛”,確定了“益氣養(yǎng)陰,清熱化瘀”的治法,創(chuàng)制了由犀角地黃湯(水牛角代、生地黃、白芍、丹皮),當(dāng)歸補(bǔ)血湯(當(dāng)歸、黃芪)和二至丸(女貞子、旱蓮草)組成的犀角地黃湯合方。根據(jù)近期研究,犀角地黃湯、當(dāng)歸補(bǔ)血湯、二至丸均具有調(diào)節(jié)免疫功能的藥理作用[12-14],為本研究中犀角地黃湯合方調(diào)節(jié)ITP患者Teff/Treg分化及功能提供了一定的理論基礎(chǔ)。此外,有研究證明犀角地黃湯對其他免疫性疾病具有治療作用。張曉蒙等[15]發(fā)現(xiàn)犀角地黃湯聯(lián)合匹多莫德可治療風(fēng)熱動血型兒童過敏性紫癜,改善患兒免疫平衡,降低復(fù)發(fā)率。王福祖等[16]通過臨床研究證實潑尼松聯(lián)合犀角地黃湯可以有效治療熱毒熾盛型系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者,改善其血清指標(biāo)。
ITP的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,是體液免疫、細(xì)胞免疫等多種機(jī)制共同作用的結(jié)果。近年來,對ITP發(fā)病機(jī)制的研究中,免疫細(xì)胞亞群失衡、Th1/Th2失衡、Th17/Treg失衡等都被證實與ITP的發(fā)生有關(guān)[17]。Teff、Treg是初始T細(xì)胞激活后增殖分化的2種功能相反的T細(xì)胞亞群。然而Teff不僅具有保護(hù)性免疫作用,若炎性因子分泌過多時還可以誘導(dǎo)對自身抗原或非有害變應(yīng)原的炎癥反應(yīng),導(dǎo)致自身免疫或過敏性疾病[18]。因此,Teff需要在Treg的約束之下發(fā)揮免疫作用,兩者保持平衡方可維持機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài)。初始T細(xì)胞的活化需要接受2個信號的刺激:第一信號是來自T細(xì)胞的T細(xì)胞受體(TCR)識別抗原提呈細(xì)胞(APC)的主要組織相容性復(fù)合物/肽復(fù)合物,TCR-CD3復(fù)合物可將活化信號傳至細(xì)胞內(nèi)部;第二信號是APC上的協(xié)同刺激分子,如CD28/B7、CD40/CD154等相互作用激活TCR,使T細(xì)胞增殖分化。本研究通過抗CD3抗體刺激提供第一信號,聯(lián)合抗CD28抗體協(xié)同刺激提供第二信號使CD4+T細(xì)胞在體外充分活化。
本研究通過磁珠分選健康志愿者及ITP患者外周血來源的CD4+T淋巴細(xì)胞構(gòu)建細(xì)胞模型,探討中藥發(fā)揮的作用機(jī)制,未設(shè)立陽性藥物對照,僅將活化后的CD4+T細(xì)胞分為對照組、模型組、實驗組進(jìn)行干預(yù)。結(jié)果顯示,與對照組相比,模型組Teff占CD4+T細(xì)胞比例明顯升高,Treg比例明顯降低,且促炎因子IL-2、IL-6、IL-17、IFN-γ、TNF-α水平較高,抑炎因子TGF-β、IL-10水平較低,表明ITP細(xì)胞模型存在過度免疫反應(yīng)。經(jīng)犀角地黃湯合方含藥血清干預(yù)后,實驗組Teff占CD4+T細(xì)胞比例下降,Treg比例上升,IL-2、IL-6、IL-17、IFN-γ、TNF-α等促炎因子水平下降,抑炎因子TGF-β、IL-10水平上升,提示犀角地黃湯合方可有效恢復(fù)ITP Teff/Treg比例失衡,調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的分泌,維持機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài)。
PI3K/Akt/mTOR信號通路可在多種免疫細(xì)胞發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。PI3K參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡等多種細(xì)胞功能的調(diào)節(jié),其下調(diào)可導(dǎo)致下游的Akt和mTOR表達(dá)減少,誘導(dǎo)T細(xì)胞向Treg方向轉(zhuǎn)化,并使Treg穩(wěn)定表達(dá)FoxP3,維持Treg的功能,同時可以減少炎癥因子的分泌,進(jìn)一步抑制Teff的分化。因此,抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路可抑制體外和體內(nèi)Th1、Th2、Th17的分化,同時促進(jìn)Treg細(xì)胞的分化[19]。為研究犀角地黃湯合方發(fā)揮作用的機(jī)制,本研究檢測了各組PI3K、Akt、mTOR、p-PI3K、p-Akt、p-mTOR蛋白的表達(dá)情況,結(jié)果顯示,與對照組相比,模型組PI3K、p-PI3K、mTOR、p-mTOR蛋白水平明顯上調(diào),p-Akt蛋白水平下調(diào),Akt差異無統(tǒng)計學(xué)意義。經(jīng)含藥血清干預(yù)后,實驗組PI3K、p-PI3K、mTOR、p-mTOR蛋白水平顯著下調(diào),Akt、p-Akt蛋白水平無明顯變化,證明犀角地黃湯合方含藥血清可能是通過抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路上的PI3K、mTOR蛋白表達(dá)及其磷酸化水平的調(diào)節(jié)ITP患者Teff/Treg免疫平衡。
綜上所述,ITP存在Teff/Treg失衡,犀角地黃湯合方可能通過修復(fù)Teff/Treg失衡,降低促炎因子水平,增加抑炎因子釋放,在ITP病程中發(fā)揮調(diào)節(jié)免疫的作用,從而起到治療效果。且其發(fā)揮作用可能與抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路PI3K、mTOR蛋白的表達(dá)有關(guān)。