多西環(huán)素對EAE大鼠Th1/Th2細(xì)胞平衡及相關(guān)細(xì)胞因子的影響

肖鳳娟，楊 元，許學(xué)杰，李作孝△

(1.四川綿陽四○四醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 621000；2.西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，四川瀘州 646000)

多西環(huán)素對EAE大鼠Th1/Th2細(xì)胞平衡及相關(guān)細(xì)胞因子的影響

肖鳳娟1，楊 元2，許學(xué)杰1，李作孝2△

(1.四川綿陽四○四醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 621000；2.西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，四川瀘州 646000)

目的 探討多西環(huán)素對實(shí)驗(yàn)性變態(tài)反應(yīng)性腦脊髓炎(EAE)大鼠模型Th1/Th2細(xì)胞平衡的影響。方法 將40只雌性Wistar大鼠分為EAE對照組及低、中、高劑量多西環(huán)素組，每組10只。觀察大鼠發(fā)病情況及發(fā)病高峰期外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)分泌白細(xì)胞介素(IL)-4、干擾素-γ(IFN-γ)水平，測定高峰期腦組織IL-1β、IL-10、腫瘤壞死因子α(TNF-α)水平及腦脊液和血清清蛋白水平，計(jì)算腦脊液與血清清蛋白比值(QA值)。結(jié)果 各劑量多西環(huán)素組大鼠臨床癥狀較EAE對照組均減輕。各劑量多西環(huán)素組大鼠發(fā)病高峰期外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)分泌IFN-γ水平和IFN-γ/IL-4比值均較EAE對照組降低，分泌IL-4水平均較EAE對照組升高(P<0.01)；高劑量多西環(huán)素組IL-4水平較中劑量多西環(huán)素組增高差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，其余各劑量多西環(huán)素組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。各劑量多西環(huán)素組大鼠發(fā)病高峰期腦組織IL-1β、TNF-α水平及QA值較EAE對照組降低，IL-10水平較EAE對照組升高(P<0.05)。隨多西環(huán)素劑量增加，各劑量多西環(huán)素組IL-1β、TNF-α水平及QA值越低，IL-10水平越高，且各組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論 多西環(huán)素可明顯減輕EAE大鼠臨床癥狀，其機(jī)制可能與多西環(huán)素降低大鼠Th1細(xì)胞因子水平，升高Th2細(xì)胞因子水平，糾正Th1/Th2細(xì)胞平衡，從而保護(hù)血腦屏障有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)性變態(tài)反應(yīng)性腦脊髓炎；多西環(huán)素；Th1細(xì)胞；Th2細(xì)胞；QA值；大鼠，Wistar

多發(fā)性硬化(multiple sclerosis，MS)是一種常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)多灶性、炎性、脫髓鞘性疾病，其發(fā)病兼有神經(jīng)變性和免疫異常兩方面[1]，但目前其具體的病因和發(fā)病機(jī)制仍不完全清楚，迄今也無肯定的有效治愈方法。而通過致敏抗原誘導(dǎo)敏感實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)生的由T細(xì)胞介導(dǎo)的遲發(fā)型超敏反應(yīng)型自身免疫疾病-實(shí)驗(yàn)性變態(tài)反應(yīng)性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)，是目前國際上公認(rèn)的研究MS的理想動(dòng)物模型[2]。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為細(xì)胞免疫Thl/Th2平衡失調(diào)與MS和EAE發(fā)病密切相關(guān)，Thl細(xì)胞為炎癥促進(jìn)細(xì)胞，分泌的白細(xì)胞介素(IL)-1 、IL-2、IL-6、腫瘤壞死因子-α (TNF-α)、干擾素-γ(IFN-γ)等細(xì)胞因子，能誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞活化，激活T細(xì)胞反應(yīng)，增強(qiáng)抗原-提呈作用；Th2細(xì)胞是炎癥抑制細(xì)胞，分泌的IL-4、IL-10等具有抗炎作用,可下調(diào)Th1型免疫應(yīng)答反應(yīng)并抑制其細(xì)胞因子產(chǎn)生[3]。Thl細(xì)胞免疫應(yīng)答增強(qiáng)和Th2細(xì)胞免疫應(yīng)答減弱是MS發(fā)病重要機(jī)制[4]。同時(shí)在此免疫功能失衡的狀態(tài)下，血腦屏障(blood brain barrier,BBB)的免疫屏障功能受到破壞，異常激活的T型免疫細(xì)胞及其細(xì)胞因子、血液中的蛋白等大分子成分則會通過受損的BBB進(jìn)入CNS，進(jìn)而成為腦脊液成分。因此，有學(xué)者認(rèn)為，腦脊液蛋白含量可以較理想地反映BBB的狀態(tài)，血清清蛋白水平比值(QA值)與BBB通透性受損程度呈正相關(guān)[5]。

多西環(huán)素(doxycycline)作為半合成四環(huán)素類抗生素，不僅具有抗菌活性，在一定程度上也能抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)、中性粒細(xì)胞彈力蛋白酶、一氧化氮合成酶，同時(shí)還具有生物利用度高、高脂溶性、易透過BBB、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)旨在探究多西環(huán)素對EAE大鼠體內(nèi)Th1/Th2細(xì)胞平衡的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 雌性Wistar大鼠40只(四川大學(xué)華西實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心)，6～8周齡，體質(zhì)量(200±20)g；豚鼠6只(四川大學(xué)華西實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心)，體質(zhì)量(400±20)g。實(shí)驗(yàn)前Wistar大鼠在西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室常規(guī)飼養(yǎng)1周。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)藥品及試劑 多西環(huán)素針劑購自?？诳盗υ扑幱邢薰?；卡介苗(BCG)購自BD公司；不完全福氏佐劑(IFA)購自Sigma公司；IL-4、IL-10、IFN-γ酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)試劑盒購自晶美生物工程有限公司。

1.2 方法

1.2.1 EAE模型的制作 將Wistar大鼠分為4組：EAE對照組及低、中、高劑量多西環(huán)素組，每組10只。將BCG加入IFA制成含5 mg/mL BCG濃度的完全福氏佐劑。在大鼠四足掌膠質(zhì)墊皮下注射完全福氏佐劑，每只0.5 mL。

1.2.2 模型干預(yù) 從造模前3天開始每天分別給予低、中、高劑量多西環(huán)素組多西環(huán)素5、10、20 mg·kg-1·d-1腹腔注射；EAE對照組予以相同劑量生理鹽水，連續(xù)10 d。

1.2.3 動(dòng)物模型評價(jià) 每天定時(shí)對實(shí)驗(yàn)大鼠進(jìn)行神經(jīng)功能障礙評分。評分標(biāo)準(zhǔn)：0分，未發(fā)??；1分，后肢輕度無力(尾巴無力)；2分，中度后肢無力或輕度共濟(jì)失調(diào)；3分，中至重度后肢無力；4分，嚴(yán)重后肢無力；5分，中度以下四肢無力的截癱；6分，四肢全癱或嚴(yán)重共濟(jì)失調(diào)或者死亡[6-7]。

1.2.4 實(shí)驗(yàn)終止 將大鼠在連續(xù)3 d癥狀評分無加重、四肢癱瘓或者大鼠死亡的發(fā)病高峰期處死，取大鼠腦脊液(CSF)、外周血和脾臟。

1.2.5 大鼠血清IL-4、IFN-γ水平測定 實(shí)驗(yàn)終止時(shí)，每只Wistar大鼠經(jīng)眶靜脈叢取血8～9 mL，用肝素抗凝后以2 000 r/min離心30 min，留取1/2血清保存于-20 ℃冰箱，按IL-4、IFN-γ ELISA試劑盒說明書檢測。

1.2.6 腦組織IL-1β、IL-10、TNF-α水平的測定 實(shí)驗(yàn)終止時(shí)，取300～400 mg腦組織立即放入1 mL生理鹽水研磨成勻漿，在4 ℃以3 000 r/min離心15 min，留取上清液保存于-20 ℃，15 d內(nèi)按IL-10 ELISA試劑盒說明書檢測IL-10水平，通過放射免疫法測定腦組織IL-1β、TNF-α水平。

1.2.7 CSF和QA值檢測 實(shí)驗(yàn)終止時(shí)，將剩余1/2血清與腦脊液送至醫(yī)院檢驗(yàn)科檢測清蛋白水平，并計(jì)算腦脊液與血清清蛋白比值即QA值。

2 結(jié) 果

2.1EAE對照組及各劑量多西環(huán)素組發(fā)病情況EAE對照組大鼠多在免疫后10d左右開始逐漸出現(xiàn)病情，如活動(dòng)量減少、反應(yīng)時(shí)間延長，繼而出現(xiàn)單側(cè)或雙側(cè)前后肢體無力、共濟(jì)失調(diào)、癱瘓甚至死亡。各劑量多西環(huán)素組實(shí)驗(yàn)大鼠癥狀均較EAE組減輕，表現(xiàn)為潛伏期延長，進(jìn)展期縮短，神經(jīng)功能障礙評分減低。各劑量多西環(huán)素組并無大鼠死亡。

2.2 各組大鼠發(fā)病高峰期PBMC分泌INF-γ、IL-4水平及IFN-γ/IL-4比值 各劑量多西環(huán)素組大鼠發(fā)病高峰期PBMC分泌IFN-γ水平和IFN-γ/IL-4比值均較EAE對照組降低，分泌IL-4水平均較EAE對照組升高(P<0.01)；高劑量多西環(huán)素組IL-4水平較中劑量多西環(huán)素組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，其余各劑量多西環(huán)素組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，見表1。

表1 各組發(fā)病高峰期PBMC分泌INF-γ、IL-4水平及IFN-γ/IL-4比值

a：P<0.01，與EAE對照組比較；b：P<0.01，與低劑量多西環(huán)素組比較；c：P<0.01，與中劑量多西環(huán)素組比較。

表2 各組大鼠發(fā)病高峰期腦組織IL-1β、IL-10、TNF-α水平

a：P<0.01，b：P<0.05，與EAE對照組比較；c：P<0.01，與低劑量多西環(huán)素組比較；d：P<0.01，與中劑量多西環(huán)素組比較。

表3 各組大鼠發(fā)病高峰期QA值變化

a：P<0.01，與EAE對照組比較；b：P<0.01，與低劑量多西環(huán)素組比較；c：P<0.01，與中劑量多西環(huán)素組比較。

2.3 各組大鼠發(fā)病高峰期腦組織IL-1β、IL-10、TNF-α水平比較 各劑量多西環(huán)素組大鼠發(fā)病高峰期腦組織IL-1β、TNF-α水平較EAE對照組降低，IL-10水平較EAE對照組升高(P<0.05)。隨多西環(huán)素劑量增加，各劑量多西環(huán)素組IL-1β、TNF-α水平越低，IL-10水平越高，各多西環(huán)素組組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表2。

2.4 各組大鼠發(fā)病高峰期QA值比較 各劑量多西環(huán)素組大鼠發(fā)病高峰期QA值較EAE對照組明顯降低(P<0.01)，隨多西環(huán)素劑量增加，各劑量多西環(huán)素組大鼠腦組織QA值水平越低，各多西環(huán)素組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表3。

3 討 論

已有的研究發(fā)現(xiàn)，MS是在易感基因和環(huán)境因素共同作用下誘發(fā)的異常自身免疫應(yīng)答在CNS的表現(xiàn)，包括血腦屏障破壞，髓鞘蛋白破壞，T細(xì)胞過度激活，少突膠質(zhì)細(xì)胞修復(fù)減弱等[8-9]。大量研究證實(shí)，EAE是細(xì)胞免疫和體液免疫共同參與的復(fù)雜免疫病理過程，是由因IFN-γ介導(dǎo)的Th1型免疫反應(yīng)過強(qiáng)，導(dǎo)致Thl/Th2免疫平衡失調(diào)[10]。Th1型免疫反應(yīng)增強(qiáng)的同時(shí)伴隨Th1型細(xì)胞因子激活，后者能明顯上調(diào)BBB內(nèi)皮黏附分子的表達(dá)，誘導(dǎo)激活的T細(xì)胞粘連、入侵BBB，且活化的免疫成分能通過激活MMPs，降解構(gòu)成BBB的層黏蛋白、血管內(nèi)皮基底膜等，進(jìn)一步破壞BBB[11-12]。有研究顯示，QA值作為評估BBB功能受損的指標(biāo)，在EAE病程早期已開始升高，且隨著病程的進(jìn)展、臨床癥狀的逐漸加重，QA值升高越明顯，提示QA值與BBB受損程度有關(guān)[13]。

Th1細(xì)胞因子(IL-1、TNF-α、IFN-γ)是一類炎性細(xì)胞因子，其中的IL-1目前認(rèn)為是參與最初免疫反應(yīng)的，在其增強(qiáng)機(jī)體免疫防御功能的同時(shí)也啟動(dòng)了炎癥反應(yīng)和組織損傷，并在神經(jīng)免疫軸中起關(guān)鍵作用，循環(huán)中的IL-1活性大多來源于IL-1β。IL-1β能通過誘導(dǎo)MMP-9表達(dá)間接破壞BBB、介導(dǎo)髓鞘降解、誘導(dǎo)少突膠質(zhì)細(xì)胞凋亡[14]。Cantagrel等[15]研究發(fā)現(xiàn)，通過降低IL-1基因表達(dá)或敲除IL-1基因可減輕EAE病情的嚴(yán)重性，提示體內(nèi)IL-1水平與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)。TNF-α可促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞分化、誘導(dǎo)少突膠質(zhì)細(xì)胞凋亡、抑制髓鞘形成；TNF-α也可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞分泌黏附分子，增加BBB通透性；同時(shí)TNF-α可協(xié)同INF-γ誘導(dǎo)抗原提呈細(xì)胞的MHC-Ⅱ抗原表達(dá)，并能誘導(dǎo)IL-1活化、促進(jìn)IFN-γ產(chǎn)生[16-17]。Sun等[18]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將TNF-α注入實(shí)驗(yàn)大鼠大腦半球可加重EAE大鼠病情。IFN-γ在Th0細(xì)胞分化時(shí)，可促進(jìn)其向Th1細(xì)胞分化，弱化Th2細(xì)胞分化，打破Th0細(xì)胞的分化平衡。在EAE活動(dòng)期，IFN-γ可通過強(qiáng)化抗原-提呈作用、激活T細(xì)胞、增強(qiáng)淋巴毒素釋放破壞髓鞘[19]。在MS發(fā)病中，IFN-γ可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生IL-1，并與IL-1協(xié)同作用于星形細(xì)胞分泌TNF-α[20]。

Th2細(xì)胞因子(IL-4、IL-10)是炎癥抑制因子，IL-4可誘導(dǎo)Th0細(xì)胞向Th2細(xì)胞分化增強(qiáng)，并促進(jìn)B細(xì)胞增殖、分化、分泌抗體，誘導(dǎo)免疫耐受；同時(shí)也能抑制Th1細(xì)胞分化并下調(diào)其功能[21]。Bai等[22]研究發(fā)現(xiàn)，通過鼻黏膜途徑給予髓磷脂堿性蛋白(MBP)誘導(dǎo)EAE大鼠免疫耐受，促進(jìn)Th2細(xì)胞分泌IL-4，能緩解EAE大鼠癥狀、預(yù)防復(fù)發(fā)。IL-10能抑制抗原提呈作用和抗原特異性T細(xì)胞的作用，協(xié)同刺激因子，增強(qiáng)Th2細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)功能，抑制Th1細(xì)胞分泌IL-6、TNF-α[23]。Sonobe等[24]發(fā)現(xiàn)，在EAE大鼠發(fā)病時(shí)脾臟CD4+、CD8+T細(xì)胞IL-10mRNA表達(dá)下降，在疾病恢復(fù)期IL-10mRNA表達(dá)開始上調(diào)，認(rèn)為調(diào)節(jié)性T細(xì)胞發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能是來源于IL-10。

Minagar等[25]研究顯示，多西環(huán)素可抑制IFN-γ、IL-1等炎性因子的表達(dá)，其機(jī)制可能是通過阻斷細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄后過程實(shí)現(xiàn)的。Su等[26]在研究小鼠全身過敏反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，多西環(huán)素可通過抑制P13K/Akt/eNOS/VE-鈣黏蛋白通路下調(diào)TNF-α、IFN-γ等炎性因子的分泌水平、促進(jìn)抑炎因子IL-4產(chǎn)生。而IFN-γ等炎性因子在EAE發(fā)病中分泌增強(qiáng)，不僅能抑制Th2細(xì)胞分化，下調(diào)Th2型抑炎因子水平，還可通過激活MMPs加重BBB的損傷和CNS的炎性變態(tài)反應(yīng)。因而，多西環(huán)素通過抑制IFN-γ等炎性因子的活化,上調(diào)IL-4等抑炎因子水平，可間接抑制MMPs的激活，從而減輕BBB的破壞。本實(shí)驗(yàn)顯示：在EAE的發(fā)病中，多西環(huán)素可抑制Th1型細(xì)胞因子分泌，促進(jìn)Th2型細(xì)胞因子分泌，糾正Th1/Th2細(xì)胞平衡紊亂，保護(hù)BBB，從而對EAE的發(fā)病起防治作用。

Th1/Th2細(xì)胞免疫失衡在EAE發(fā)病中起重要作用，而多西環(huán)素可通過抑制Th1型細(xì)胞因子產(chǎn)生，促進(jìn)Th2型細(xì)胞因子分泌，糾正Th1/Th2免疫平衡紊亂，從而減輕BBB的受損，其可能是EAE與MS治療的一種有效途徑。本實(shí)驗(yàn)研究為多西環(huán)素在以后神經(jīng)病學(xué)臨床應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

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Effect of doxycycline on Th1/Th2 cell balance and related cytokines in experimental allergic encephalomyelitis rats

XiaoFengjuan1,YangYuan2,XuXuejie1，LiZuoxiao2△

(1.DepartmentofNeurology,Mianyang404Hospital,Mianyang,Sichuan621000,China;2.DepartmentofNeurology,AffiliatedHospital,SouthwestMedicalUniversity,Luzhou,Sichuan646000,China)

Objective To investigate the effect of doxycycline on the Th1/Th2 cell balance in experimental allergic encephalomyelitis(EAE) rats．Methods Forty female Wistar rats were randomly divided into the EAE control group,low,medium and high does DOX treatment groups,10 cases in each group.The onset situation in rats was observed.The IL-4 and IFN-γ levels secreted by peripheral blood mononuclear cells (PBMC) at the peak stage were detected.The levels of IL-1β,IL-10,TNF-α in brain tissue,and the albumin content in cerebrospinal fluid and serum were detected.The QA value was calculated.Results In each DOX group,the clinical symptoms of rats were alleviated compared with the EAE control group.In each DOX group,the PBMC secreting IFN-γ level and IFN-γ/IL-4 ratio in the onset peak stage were lower than those in the EAE control group,while the IL-4 level was higher than that in the EAE control group(P<0.01).Compared with the medium-dose DOX group,the increase of IL-4 level in the high-dose DO group was unapparent(P>0.05),but the difference between other DOX groups had statistical significance(P<0.01).The IL-1β and TNF-α levels of brain tissue and QA value during onset peak stage in various doses DOX groups were decreased compared with the EAE control group,while the IL-10 level was increased compared with the EAE control group(P<0.05).With the DOX dose increasing,the levels of IL-1β,TNF-α and QA value in various doses DOX groups became lower,the IL-10 level became higher,there was statistically significant difference among various doses DOX groups (P <0.05 ).Conclusion DOX can obviously alleviate the clinical symptoms of EAE rats,its mechanism may be related with that DOX could decrease the level of Th1 cytokine and increase the level of Th2 cytokine,correct the Th1/Th2 cell balance，thus protect the blood brain barrier(BBB).

experimental allergic encephalomyelitis;doxycycline;Th1 cell;Th2 cell;QA;rats，Wistar

肖鳳娟(1989-)，碩士，主要從事神經(jīng)免疫方面研究?！?/p>

E-mail:363373429qq.com。

??·基礎(chǔ)研究

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.01.008

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1671-8348(2017)01-0044-04

2016-07-18

2016-08-18)