免疫性血小板减少症患者骨髓间质细胞及树突状细胞免疫功能异常的研究

【摘要】第一部分沙利度胺纠正ITP患者骨髓间质细胞诱导调节性树突状细胞功能的研究研究背景：免疫性血小板减少症(Immunethrombocytopenia,ITP)是临床上最为常见的一种自身免疫性出血性疾病(外周血血小板计数<100×109/L)。ITP患者临床症状主要表现为皮肤黏膜出血,内脏出血,以及致死性颅内出血。目前ITP的发病机制研究热点主要分为血小板破坏增多以及血小板生成不足两部分。经典的体液免疫机制提出,ITP患者血小板糖蛋白(Glycoprotein,GP)特异性的自身抗体的产生不但加速了血小板破坏同时还减少了血小板的生成。细胞免疫方面的研究发现,ITP患者T辅助细胞(Thelperlymphocyte,Th)中Thl/Th2细胞亚群平衡失调,调节性T细胞(RegulatoryTcells,Treg)功能障碍数量异常,细胞毒性T细胞(CytotoxicTlymphocyte,CTL)直接介导的血小板破坏以及Th17细胞过度增殖活化均直接参与了ITP患者的病理生理过程。近期研究发现ITP患者骨髓间质细胞的增殖及免疫功能异常为ITP发病机制研究及治疗提供了新的思路。骨髓间质细胞(Mesenchymalstemcells,MSC)发现与40年前,是一种非造血并具有多向分化功能的干细胞。体外培养的MSC主要表达一些非特异性表面标志如：CD105,CD73,CD166,CD44,CD90,CD271以及CD29等,并且具有分化为脂肪细胞,成骨细胞,软骨细胞的能力。MSC在固有免疫以及适应性免疫中的作用备受关注。MSCs可以直接干预固有免疫中的补体、Toll样受体(Toll-likereceptor).巨噬细胞(Macrophage,MO)、树突状细胞(Dendriticcell,DC)、肥大细胞以及自然杀伤细胞的功能。在适应性免疫中,MSC可以直接抑制T细胞的功能、调节Th细胞的平衡、诱导Treg,并且可以调控B细胞以及抗原提呈细胞(Antigenpresentingcell,APC)的功能。MSC在维持免疫耐受中具有显著地作用,其可以阻断APC与T细胞之间的抗原递呈并可以诱导APC向调节性DC方向分化,进而抑制免疫效应细胞的激活增殖。ITP患者的MSC是否依然具有诱导APC向调节性方向分化的能力尚不清楚。目前ITP患者一线治疗药物主要以糖皮质激素、静脉注射用免疫球蛋白(IntravenousimmuneglobulinG,IVIg)为主,然而有近1/3的患者无效或反复发作。二线治疗药物主要有美罗华(Rituximab)、促血小板生成素(Thrombopoietin,TPO)、罗米司亭(Romiplostim)以及艾曲波帕(Eltrombopag)等新生药物组成,用于治疗经糖皮质激素类药物、免疫球蛋白治疗无效的患者,但是治疗费用昂贵。沙利度胺(Thalidomide,THD)曾用作非巴比妥酸盐药物镇静催眠药,作为一种免疫抑制剂,目前沙利度胺广泛用于：类风湿关节炎、系统性硬化症、干燥综合征、移植物抗宿主病(GvHD)、克罗恩病等免疫相关性病。2004年Falco等利用沙利度胺成功的治愈了一位伴发多发性骨髓瘤的ITP患者。迄今为止,没有与ITP相关的MSC诱导调节性DC研究的报道以及THD对ITP患者MSC免疫功能的影响的报道。研究目的：检测正常对照与ITP患者MSC的增殖能力,抑制淋巴细胞激活的能力以及诱导调节性DC的能力差异。检测THD干预前后,ITP患者MSC增殖能力的变化及其分子生物学机制以及对淋巴细胞激活的能力和诱导调节性DC能力的变化。检测TIEG基因在MSC诱导调节性DC中的作用。探讨THD纠正ITP患者MSC功能异常的可能机制。研究方法：1.细胞增殖实验(CCK8)：健康对照以及ITP患者的MSC种板后加入不同浓的THDC(0,0.05,0.1,0.5,1,5,10,50mg/mL)培养3天,应用CellCountingKit-8(CCK8)试剂盒检测并比较健康对照以及ITP患者MSC细胞增殖情况的变化。2.细胞凋亡实验(AnnexinV/7AAD):健康对照以及ITP患者的MSC种板后加入THD培养3天,应用AnnexinVfluoresceinisothiocyanate/7-amino-actinomycinD(AnnexinV/7-AAD)试剂盒检测并比较健康对照以及ITP患者MSC细胞凋亡情况的变化。3.细胞周期实验(PI)：健康对照以及ITP患者的MSC种板后加入THD培养3天,应用碘化丙啶(propidiumiodide,PI)试剂盒检测并比较健康对照以及ITP患者MSC细胞周期情况的变化。4.表达芯片：ITP患者的MSC种板后加入THD培养12小时,应用HumanGenomeArray(CapitalBioCorp)检测并比较ITP患者MSC在THD干预前后表达基因谱的变化,寻找THD干预前后的差异基因。5.差异性表达基因验证实验：健康对照以及ITP患者的MSC种板后加入THD培养12小时,实时荧光定量法(real-timereverse-transcriptionpolymerasechainreaction,real-timeRT-PCR)鉴证表达芯片中筛选的差异基因。6.MSC抑制试验：健康对照以及ITP患者的MSC经过THD干预前后,分别与同种异基因的佛波酯(phorbolmyristateacetate,PMA)激活的琥珀酰亚胺酯(Carboxyfluoresceindiacetatesuccinimidylester,CFSE)标记的CD4+T细胞、同种同基因的DC共培养。流式细胞术检测T细胞的增殖情况用以检测健康对照以及ITP患者的MSC抑制功能的差异以及THD对MSC抑制功能的影响。7.调节性DC抑制功能试验：mDC与健康对照以及ITP患者的MSC以及THD干预后的MSC共培养后,经过免疫磁珠分选,再与同种异基因的PMA激活的CFSE标记的CD4+T细胞、同种同基因的DC共培养。流式细胞术检测T细胞的增殖情况用以检测健康对照以及ITP患者的MSC诱导调节性DC功能的差异以及THD对MSC诱导调节性DC功能的影响。8.培养上清细胞因子检测：健康对照以及ITP患者的MSC经过THD干预前后分别与同种异基因的CD4+T细胞、同种同基因的DC共培养,细胞培养上清中的IL-4、IFN-r,IL-12、IDO、TGF-β、IL-10蛋白应用酶联免疫吸附实验试(enzyme-linkedimmunoabsorbentassay,ELISA)法检测。9.DC成熟度检测：mDC与健康对照以及ITP患者的MSC以及THD干预后的MSC共培养后,标记CD80,CD86流式抗体,上机检测THD干预MSC前后对共培养体系中DC细胞的成熟度的影响。10.慢病毒干扰试验：健康对照MSC分别与TIEG1病毒干扰前后的DC共培养。然后经过免疫磁珠法分选出nDC、MSC-DC、MSC-DC、(TIEGlshRNA)、MSC-DC(controlshRNA)分别与同种异基因的CD4+T细胞共培养。流式细胞术检测T细胞的增殖情况用以验证TIEG1基因在MSC诱导调节性DC中的作用。研究结果：1.THD可以显著地促进ITP患者MSC的增殖能力,并且在0.1μg/mL到10μg/mL浓度区间呈现浓度依赖性递增。但当THD浓度大于10μg/mL时对MSC具有抑制性作用。ITP患者MSC处于S+G2期的细胞比例较正常人明显减低,经过THD干预之后其比例显著上升。正常人与ITP患者的MSC凋亡率无明显差别,THD干预之后可以明显的降低二者的细胞凋亡率。2.THD干预前后表达芯片的结果显示P27、P16、caspase-8、caspase-10、klf4、c-myc、oct3/4以及TGF-β与’THD的干预密切相关。THD干预后ITP患者MSC的caspase-8、caspase-10基因明显下调,而正常人的无明显变化。THD干预后正常人和ITP患者的c-myc基因均显著下调。THD干预后,ITP患者的oct3/4、TGF-β基因显著上调,而正常人无明显变化。在正常人中klf4基因上调、p27基因下调而在ITP患者中无明显差别。p16基因在THD干预前后在正常人与ITP患者中均无明显变化。3.MSC抑制试验结果显示：正常人与ITP患者的MSC均不能独自抑制PMA激活的CD4+T细胞增殖。正常人MSC能够明显抑制mDC激活的CD4+T细胞增殖但ITP患者MSC失去了抑制mDC激活的CD4+T细胞增殖能力,THD干预后的MSC恢复了抑制功能。正常人及THD干预后的ITP患者MSC均可以通过DC部分的抑制PMA激活的CD4+T细胞。4.调节性DC抑制性试验显示：正常人MSC诱导的调节性DC以及THD干预后的ITP患者MSC诱导的调节性DC均失去了激活CD4+T的能力,但是ITP患者的MSC诱导的DC细胞例外。虽然所有条件下诱导的调节性DC均无法单独的显著的抑制PMA激活的CD4+T的增殖。但是正常人MSC诱导的调节性DC以及THD干预后的ITP患者MSC诱导的调节性DC均可以显著的抑制同种异基因mDC激活的CD4+T细胞的增殖,然而ITP患者的MSC诱导的DC失去了这种功能。5.正常人MSC与THD干预后的ITP患者的MSC和mDC共培养后均可以下调CD80、CD86的表达,而与ITP患者共培养的DC无明显变化。6.细胞培养上清中,THD干预后组上清中的IL-4、IDO表达量较干预前明显增多；IL-12、IFN-γ表达量明显较少。另外与单独的DC培养上清以及THD干预前MSC/DC共培养上清相比,THD干预后MSC与DC共培养后可以明显提高上清中IL-10、TGF-β的表达量。7.慢病毒干扰实验结果显示,MSC与干扰TIEG1基因后的DC共培养,无法诱导其向至耐受性方向分化。MSC诱导调节性DC是TIEG1依赖性的。结论：1.ITP患者MSC的增殖能力较正常人明显减低。THD干预后可以明显的恢复ITP患者MSC的增殖能力,促使其向S+G2其转化并减低其凋亡率。2.ITP患者的MSC的免疫抑制功能障碍,THD干预后部分的恢复ITP患者MSC直接的免疫抑制功能,并能纠正ITP患者MSC诱导调节性DC的能力。3.MSC诱导调节性DC的是TIEG1依赖性的。第二部分CD205在ITP患者树突状细胞中的表达及大剂量地塞米松对其调控作用的研究研究背景：树突状细胞(Dendriticcell,DC)在1973年首次被Steinman发现并报道。作为抗原递呈细胞,DC广泛分布在全身各组织器官,捕捉内吞处理异常抗原并与主要组织相容性复合体一类分子和二类分子结合分别递呈给CD4+T细胞和CD8+T细胞,在维持机体自身免疫平衡及阻止病理性自身免疫性疾病中发挥着至关重要的作用。DC通过自身表达的不同受体来区分自体抗原以及异体抗原,其可以通过C型选择素受体(C-typelectinreceptors,CLRs)识别自身抗原,如：糖蛋白或者通过Toll样受体(Toll-likereceptors,TLRs)识别异己抗原,如：微生物抗原。免疫稳态下,抗原与特定的CLRs结合后经由DC递呈,通常会诱导特异性的免疫耐受。CD205主要表达在DC细胞,是目前知之甚少的CLRs家族成员之一,CD205在维持机体对自体抗原的免疫耐受中发挥着重要作用。免疫稳态情况下,自身抗原在CD205介导下诱导T细胞的特异性耐受。并且CD205+DC细胞可以诱导Foxp3-CD4+T向Foxp3+调节性T细胞(regulatoryTcell,Treg)方向分化。相关研究表明免疫性血小板减少症患者(Immunethrombocytopenia,ITP)的DC激活同种异基因T细胞的能力较正常人明显增高。但是CD205在ITP患者DC中表达的情况尚未有报道。ITP是一种常见的自身免疫性疾病,其主要特征之一是抗自身血小板糖蛋白抗原(plateletglycoproteins,GPs)抗体介导的血小板破坏增多。作为CLRs家族的成员,CD205可能参与了DC识别并捕捉自身GPs的过程。目前,糖皮质激素作为ITP的一线用药,大剂量地塞米松(highdosedexamethasone,HD-dexa)冲击疗法的治疗效果已备受认可。HD-dexa可以通过调节FcγR的平衡减低单核细胞的吞噬功能以及调节患者Th1/Th2细胞平衡纠正ITP患者的异常免疫状态。但是应用HD-dexa治疗方案对ITP患者DC细胞的抗原递呈功能、对DC成熟状态的影响以及对DC表达CD205的作用仍未明确。脾脏是人类重要的免疫器官,免疫应答及免疫耐受均离不开脾脏的功能。在ITP患者中,脾脏是ITP患者血小板破坏的主要器官之一。近期研究发现脾脏中淋巴小结正是ITP患者自身抗原与T细胞接触激活之处。ITP患者脾脏中DC细胞的分布情况以及DC细胞表达CD205的情况尚未清楚。研究目的：检测并比较CD205在ITP患者与正常人成熟与未成熟DC细胞中表达的差别。检测并比较HD.dexa对ITP患者与正常人DC成熟状态的影响以及CD205表达的影响。检测CD205表达量与糖皮质激素之间的关系。检测并比较ITP患者与正常人脾脏CD205+DC细胞的组织分布。研究方法：1.DC细胞的培养：抽取正常人与ITP患者外周血,Ficoll法分选外周血单个核细胞(Peripheralbloodmononuclearcells,PBMC).用CD14+免疫磁珠筛选CD14+细胞后,用含有10%胎牛血清(fetalcalfserum,FCS)的RPMI1640培养基重悬细胞并种板。每孔加入终浓度为1000u/mL的白细胞介素4(interleukin-4,IL.4)以及1000u/mL粒细胞生长因子的(granulocyte.macrophageColonystimulatingfactor,GM-CSF).培养5天后加入1μg/mL脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)诱导DC成熟。继续培养7天后备用。2.流式细胞术：ITP患者与正常人DC分别用FITC-或者PE-结合的CD80,CD86,以及CD205抗体标记,同时标记同型对照。应用FACScaliburflowcytometer(BDBiosciences)上机检测并应用CellQuestProsoftware(BDBiosciences)分析数据。3.实时定量聚合酶链反应：分别收集ITP患者与正常人诱导的DC,提取总RNA用TAKARA逆转录试剂盒合成cDNA:用TOYOBO试剂盒,罗氏480PCR仪器,定量扩增目的基因。4.地塞米松干预试验：诱导正常人成熟DC与未成熟DC,加入不同浓度地塞米松(0nm0l/L,10nmol/L,25nmol/L,50nmol/L,100nmol/L)继续培养3天。实时定量聚合酶链反应检测CD205.CD80.CD83.CD86的相对表达量,分析CD205.CD80.CD83.CD86与糖皮质激素治疗的相关性。5.免疫荧光组织化学实验：取ITP患者与正常人脾脏组织,包埋、冰冻、切片-20℃保存备用。取组织切片,风干后丙酮固定,用含1%胎牛蛋白(bovineserumalbumin,BSA)的磷酸盐缓冲液(hosphate-bufferedsaline,PBS)水化,一抗染色过夜,PBS缓冲液洗3次后荧光二抗染色1小时。用MolecularDevicesOlympusAX70显微镜观测结果,并用METAMORPHMeta图像分析软件获取组织图像。研究结果：1.正常人与ITP患者树突状细胞细胞CD205、CD80、CD83、CD86表达的情况：1.1在正常人中,随着树突状细胞的趋于成熟,CD205、CD80、CD83、CD86的表达明显增高。1.2ITP患者未成熟树突状细胞CD205表达较正常人明显减少并且随着DC的趋于成熟,CD205的表达量没有显著增加。ITP患者未成熟树突状细胞CD80、CD83、CD86较正常人明显增高,并且伴随着树突状细胞的成熟CD80、CD83、CD86的表达量较正常人明显升高。2.HD-dexa治疗前后ITP患者DC细胞CD205、CD80、CD83、CD86表达的情况变化：HD-dexa治疗后的患者成熟树突状细胞CD205表达量明显升高,未成熟树突状细胞CD205表达量没有明显的变化。与此相似,成熟及不成熟树突状细胞CD80、CD86的表达量明显降低。虽然未成熟树突状细胞CD83的表达量在HD-dexa治疗后显著降低,但成熟树突状细胞CD83的表达量无明显变化。3.HD-dexa对DC表达CD205的影响：mDC的CD205表达量随着地塞米松的浓度递增,imDC的CD205表达量无明显变化。CD80、CD83、CD86的表达与地塞米松的浓度无明显相关性。4.脾脏免疫组织荧光化学结果：4.1HE染色结果显示：ITP患者脾脏淋巴小结数量较正常人明显增多,淋巴小结中B细胞区和T细胞区明显增大。4.2正常人脾脏DC细胞表型呈现CD205+CD80-CD86-HLA-DR+状态,分布于红髓与白髓交界的淋巴小结周围带。ITP患者脾脏DC细胞表型呈现CD205low/-CD80+CD86+HLA-DR+状态,聚集在T细胞区以及B细胞区。结论：1.ITP患者DC细胞CD205表达量较正常人明显减低。并且ITP患者DC细胞趋于成熟状态。2.HD-dexa治疗后的患者CD205表达量明显增加并且DC的成熟度明显降低3.地塞米松与mDC细胞CD205表达成浓度依赖性递增。4.ITP患者脾脏淋巴小结数量较正常人明显增多,淋巴小结明显增大。DC细胞聚集在T细胞区以及B细胞区呈CD205low/-CD80+CD86+表型。
【作者】马骥；
【导师】侯明；彭军；
【作者基本信息】山东大学，内科学，2014，博士
【关键词】免疫性血小板减少症；骨髓间质细胞；沙利度胺；树突状细胞；大剂量地塞米松；CD205；

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