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    細(xì)胞間黏附分子-1在CD4+T細(xì)胞輔助B細(xì)胞產(chǎn)生抗體中的作用和臨床意義

    2021-05-27 11:31:48趙倩張美玉季萍汪佳遠(yuǎn)王樹軍劉帥王穎
    關(guān)鍵詞:外周血活化分子

    趙倩,張美玉,季萍,汪佳遠(yuǎn),王樹軍,劉帥#,王穎#

    1.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院檢驗(yàn)科,上海200127;2.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院上海市免疫學(xué)研究所,上海200025

    系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)是一種由抗體介導(dǎo)的自身免疫性疾病,好發(fā)于育齡期女性,臨床表現(xiàn)復(fù)雜多樣,多系統(tǒng)受累[1]。研究[2]顯示,B細(xì)胞過度活化產(chǎn)生的多種自身抗體可與抗原形成免疫復(fù)合物沉積于多組織臟器,是SLE發(fā)病的主要機(jī)制。由于B細(xì)胞的活化及抗體的產(chǎn)生離不開T細(xì)胞的協(xié)助和參與,因此研究T-B淋巴細(xì)胞相互作用的分子機(jī)制對(duì)于闡明SLE的發(fā)病機(jī)制具有重要意義。

    細(xì)胞間黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)屬于黏附分子中免疫球蛋白超家族,是介導(dǎo)細(xì)胞-細(xì)胞間黏附的主要黏附分子之一[1]。表達(dá)于抗原提呈細(xì)胞(antigen-presenting cell,APC)表面的ICAM-1可通過與T細(xì)胞表面配體結(jié)合增強(qiáng)細(xì)胞間的黏附,從而為T細(xì)胞表面T細(xì)胞抗原受體(T cell receptor,TCR)與APC表面主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex,MHC)-抗原肽的相互識(shí)別提供前期準(zhǔn)備[3-4]。在多種自身免疫性疾病中,CD4+T細(xì)胞的異?;罨0殡S其表面多種分子的異常高表達(dá),例如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[5]、多發(fā)性硬化癥[6]等疾病的發(fā)生均伴隨ICAM-1分子表達(dá)上調(diào)。而這些自身免疫性疾病的發(fā)生過程往往伴隨有自身抗體的產(chǎn)生。因此,作為一個(gè)重要的黏附分子,CD4+T細(xì)胞表面的ICAM-1是否參與了T-B淋巴細(xì)胞間相互作用以促進(jìn)B細(xì)胞產(chǎn)生抗體,從而造成大量免疫復(fù)合物沉積、推動(dòng)SLE疾病進(jìn)程,值得研究者們進(jìn)行更深入的探究。

    本研究通過比較ICAM-1在不同人群的CD4+T細(xì)胞表面的表達(dá)水平,分析其與SLE發(fā)生的相關(guān)性,初步探討該分子參與CD4+T-B淋巴細(xì)胞相互作用的分子機(jī)制及其對(duì)抗體產(chǎn)生的影響。

    1 對(duì)象與方法

    1.1 研究對(duì)象及其資料收集、SLE患者分組

    選取2018年10月—2020年5月在上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院風(fēng)濕科門診/住院的SLE患者50例(SLE組),其診斷標(biāo)準(zhǔn)符合1997年美國風(fēng)濕病學(xué)會(huì)(American College of Rheumatology,ACR)修訂的SLE診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]。選取同一時(shí)間段內(nèi)仁濟(jì)醫(yī)院體檢中心的健康人60例(健康對(duì)照組,即HC組)。納入標(biāo)準(zhǔn):①年齡為18~60歲。②既往無基礎(chǔ)疾病史。③既往無自身免疫性疾病史。

    收集2組對(duì)象的年齡、性別、血紅蛋白等基本資料,以及SLE組患者的病程、紅細(xì)胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate,ESR)、抗 核 抗 體(antinuclear antibody,ANA)和抗雙鏈DNA(double-stranded DNA,dsDNA)抗體水平、補(bǔ)體C3和C4水平、血清特異性抗體IgG和IgM水平、系統(tǒng)性紅斑狼瘡疾病活動(dòng)度指數(shù)(systemiclupus erythematosus disease activity index,SLEDAI)等實(shí)驗(yàn)室檢測指標(biāo)。同時(shí),依據(jù)SLE患者活動(dòng)度的血清學(xué)指標(biāo)ESR和抗dsDNA,將SLE患者分為輕度活動(dòng)者、中度活動(dòng)者及重度活動(dòng)者。

    1.2 主要試劑和儀器

    淋巴細(xì)胞分離液(Axis Shield,瑞典),RPMI-1640培養(yǎng)基(Merck Millipore,德國),α-CD3/28磁珠(美天旎,德國),抗人CD3-APC-Cy7、抗人CD4-Percp、抗人CD19-PE-Cy7、抗 人ICAM-1-FITC、抗 人CD3-Percpcy5.5(Biolegend,美國),抗人CD3-Percp-cy5.5、抗人CD4-BV510(BD,美國),可溶性ICAM-1(soluble ICAM-1,sICAM-1)細(xì)胞因子檢測試劑盒(上海森雄科技實(shí)業(yè)有限公司),人CD4+T細(xì)胞和B細(xì)胞分選試劑盒(STEMCELL Technologies,加拿大)。

    LSR Fortessa流式細(xì)胞儀(BD,美國),細(xì)胞培養(yǎng)箱(Thermo,美國),無菌超凈工作臺(tái)(Labconco,美國),倒置熒光顯微鏡(Olympus,日本),低溫水平離心機(jī)(HITACHI,日本)。

    1.3 研究方法

    1.3.1外周血單個(gè)核細(xì)胞分離分別采集2組對(duì)象的外周 血3~5 mL,經(jīng) 乙 二 胺 四 乙 酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)抗凝后,于350×g離心5 min收集血漿,并置于-80℃冰箱保存?zhèn)溆谩⑷パ獫{后的血細(xì)胞置于離心管內(nèi),加入5 mL淋巴細(xì)胞分離液,于800×g離心22 min,取中間云霧層樣外周血單個(gè)核細(xì)胞(peripheral blood mononuclear cells,PBMCs)備用。

    1.3.2 PBMCs中CD4+T細(xì)胞的活化取10例健康人PBMCs(1×106/100μL),按照1(磁珠數(shù))∶4(細(xì)胞數(shù))的比例向其中加入α-CD3/28磁珠,混勻后添加至96孔U板,并以完全培養(yǎng)基補(bǔ)充體積至200μL/孔。將刺激活化時(shí)間設(shè)置為24、48、72 h,于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中行細(xì)胞培養(yǎng),而后收集該3個(gè)時(shí)間點(diǎn)的細(xì)胞及上清液待用。

    1.3.3外周血CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1表達(dá)檢測將去血漿后的血細(xì)胞(“1.3.1”中獲得)置于1.5 mL離心管中,向管內(nèi)加入1 mL紅細(xì)胞裂解液,于4℃避光孵育10 min,4 000×g離心2 min,棄上清液;加入1 mL磷酸鹽緩沖液(phosphate buffer saline,PBS),離心后洗滌2次;加入50μL經(jīng)PBS稀釋后的抗體工作液(含抗人CD3-APC-Cy7、抗人CD4-Percp、抗人CD19-PE-Cy7及抗人ICAM-1-FITC),4℃避光孵育30 min后離心,棄上清液后向每管加入200μL PBS重懸混勻,于BD LSRFortessa流式細(xì)胞分析儀上進(jìn)行檢測,采用FlowJo軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。同樣地,針對(duì)從“1.3.2”中收集的3個(gè)時(shí)間點(diǎn)的CD4+T細(xì)胞,其表面ICAM-1的表達(dá)也采用上述方法進(jìn)行檢測。

    1.3.4血清中sICAM-1含量檢測按照sICAM-1細(xì)胞因子檢測試劑盒說明書的操作流程,采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)檢測18例SLE患者和26例健康人血清以及10例健康人的PBMCs(經(jīng)α-CD3/28刺激后)培養(yǎng)上清中sICAM-1的含量。

    1.3.5 CD4+T細(xì)胞-B細(xì)胞體外共培養(yǎng)及其分組按照人CD4+T細(xì)胞和B細(xì)胞分選試劑盒說明書,從5例健康人PBMCs中分選獲得B細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞。取2×106/100μL CD4+T細(xì)胞,按照1∶1的比例加入α-CD3/28磁珠,以完全培養(yǎng)基補(bǔ)充體積至200μL,而后將其置于37℃、5%CO2環(huán)境中培養(yǎng)24 h。分別取經(jīng)α-CD3/28磁珠刺激和未刺激的CD4+T細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù),調(diào)整細(xì)胞濃度為4×105/mL;將分選的B細(xì)胞調(diào)整細(xì)胞濃度為1×106/mL,按照以下方案設(shè)置CD4+T-B細(xì)胞共培養(yǎng)體系組:①刺激組:經(jīng)α-CD3/28磁珠刺激的CD4+T細(xì)胞50μL+B細(xì)胞50μL。②對(duì)照組:未經(jīng)α-CD3/28磁珠刺激的CD4+T細(xì)胞50μL+B細(xì)胞50μL+同型對(duì)照抗體(終濃度為5μg/mL)。③阻斷抗體處理組:α-CD3/28磁珠刺激的CD4+T細(xì)胞+B細(xì)胞50μL+ICAM-1阻斷抗體(終濃度為5μg/mL)。每孔補(bǔ)充培養(yǎng)基至200μL,混勻后置于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)12 d后,收集上清液待用。

    1.3.6上清液中IgG檢測按照人IgG檢測試劑盒說明書的操作流程檢測刺激組、對(duì)照組、阻斷抗體處理組的細(xì)胞培養(yǎng)上清液中IgG的含量。

    1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

    使用GraphPad Prism 5.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。定量資料經(jīng)正態(tài)分布檢驗(yàn)后,符合正態(tài)分布的以x±s表示,采用非配對(duì)t檢驗(yàn)比較;不符合正態(tài)分布的以M(Q1,Q3)表示。采用Pearson和Spearman相關(guān)系數(shù)對(duì)SLE患者CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1表達(dá)水平(ICAM-1+CD4+T/%)、sICAM-1含量與外周病理因子(包括ESR、ANA、抗dsDNA抗體、補(bǔ)體C3和C4、血清IgG和IgM、SLEDAI)水平進(jìn)行相關(guān)性分析。P<0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

    2 結(jié)果

    2.1 研究對(duì)象的基本資料、實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)及SLE患者分組

    2組研究對(duì)象的基本資料及SLE患者的實(shí)驗(yàn)室檢測指標(biāo)具體見表1。同時(shí),根據(jù)ESR、抗dsDNA等指標(biāo),將SLE患者分為輕度活動(dòng)者(ESR為0~30 mm/h、dsDNA為0~30 U/mL)、中度活動(dòng)者(ESR為31~60 mm/h、dsDNA為31~60 U/mL)及重度活動(dòng)者(ESR為61~100 mm/h、dsDNA為61~100 U/mL)。

    表1 2組對(duì)象的基本資料和實(shí)驗(yàn)室檢測指標(biāo)Tab 1 Basic data and laboratory test indexes of the two groups

    2.2 2組對(duì)象的外周血CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1水平分析

    我們首先采用流式細(xì)胞術(shù)對(duì)2組對(duì)象的外周血CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1水平進(jìn)行檢測,結(jié)果(圖1)顯示,與健康人比較,SLE患者外周血CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1表達(dá)水平及ICAM-1在CD4+T細(xì)胞表面的平均熒光強(qiáng)度(mean fluorescence intensity,MFI)均 較 高(P=0.034,P=0.001);根據(jù)SLE患者的活動(dòng)度進(jìn)一步分組后發(fā)現(xiàn),隨著疾病活動(dòng)度的增加,患者外周血CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1表達(dá)水平呈現(xiàn)升高趨勢(shì),但3組間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

    2.3 SLE患者外周血CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1表達(dá)水平與外周病理因子水平的相關(guān)性分析

    對(duì)SLE患者外周血CD4+T細(xì)胞ICAM-1表達(dá)水平與外周病理因子水平的相關(guān)性進(jìn)行分析,結(jié)果(圖2)顯示CD4+T細(xì)胞ICAM-1表達(dá)水平與ESR呈顯著正相關(guān)(P=0.004,r=0.457),與SLEDAI、血清IgG和IgM含量無明顯相關(guān)性。

    圖1 SLE組和HC組外周血CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1的表達(dá)分析Fig 1 Expression of ICAM-1 on peripheral blood CD4+T cells in the SLE group and HC group

    圖2 SLE患者外周血CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1表達(dá)水平與外周病理因子水平的相關(guān)性分析Fig 2 Correlation between ICAM-1 expression on the surface of CD4+T cells and peripheral pathological factors in SLE patients

    2.4 2組對(duì)象的血清sICAM-1水平分析

    采用ELISA法檢測18例SLE患者和26例健康人血清中sICAM-1含量,結(jié)果(圖3)顯示,與健康人比較,SLE患者血清中sICAM-1的平均含量較高(P=0.001);在不同活動(dòng)度的SLE患者間,血清sICAM-1含量隨疾病活動(dòng)度增加而升高,其中輕度活動(dòng)者與重度活動(dòng)者的血清sICAM-1含量間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.039)。

    圖3 SLE組和HC組血清sICAM-1含量分析Fig 3 Analysis of serum sICAM-1 levels in the SLE group and HC group

    2.5 SLE患者血清sICAM-1與病理因子的相關(guān)性分析

    對(duì)SLE患者血清sICAM-1含量與外周病理因子水平的相關(guān)性進(jìn)行分析,結(jié)果(圖4)顯示sICAM-1的含量與抗dsDNA抗體、IgG水平呈正相關(guān)(均P<0.05)。

    圖4 SLE患者血清sICAM-1含量與外周病理因子水平的相關(guān)性分析Fig 4 Correlation between serum sICAM-1 level and peripheral pathological factors in SLE patients

    2.6 健康人PBMCs中CD4+T細(xì)胞活化后ICAM-1及sICAM-1的表達(dá)水平

    為進(jìn)一步探討SLE患者外周ICAM-1的表達(dá)升高與CD4+T細(xì)胞活化之間的關(guān)系,本研究采用α-CD3/28磁珠刺激健康人PBMCs以模擬SLE患者體內(nèi)CD4+T細(xì)胞異常活化的現(xiàn)象,隨后通過流式細(xì)胞術(shù)和ELISA法分別檢測CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1表達(dá)水平和上清液中sICAM-1的含量。結(jié)果(圖5)顯示,隨著刺激時(shí)間的增加,活化的CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1表達(dá)水平逐漸上升,其中刺激48、72 h后ICAM-1的表達(dá)百分比高于刺激24 h(P=0.002,P=0.001);同時(shí),上清液中sICAM-1的含量也隨著刺激時(shí)間的延長呈逐步升高的趨勢(shì),且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P=0.000)。上述結(jié)果表明,CD4+T細(xì)胞的活化可顯著增加細(xì)胞表面ICAM-1的表達(dá)及sICAM-1水平,與我們?cè)赟LE患者中觀察到的CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1表達(dá)水平和sICAM-1含量升高相一致。

    圖5不同刺激時(shí)間下CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1的表達(dá)水平和培養(yǎng)上清液中sICAM-1的含量Fig 5 Expression of ICAM-1 on the surface of CD4+T cells and the content of sICAM-1 in culture supernatant with different stimulation time

    2.7 ICAM-1對(duì)活化CD4+T細(xì)胞輔助B細(xì)胞產(chǎn)生IgG的影響

    和本課題組既往研究[8]一致,我們對(duì)刺激組、對(duì)照組和阻斷抗體處理組的細(xì)胞培養(yǎng)上清液中的IgG水平進(jìn)行檢測,結(jié)果(圖6)顯示,刺激組上清液中的IgG水平高于對(duì)照組(P=0.033),但是加入ICAM-1阻斷抗體后,上清液中IgG水平有所下降(P=0.041)。上述結(jié)果表明,活化24 h后的CD4+T細(xì)胞可以促進(jìn)B細(xì)胞產(chǎn)生抗體,而阻斷ICAM-1的表達(dá)后則可減弱該促進(jìn)作用。

    3 討論

    SLE作為一種典型的抗體介導(dǎo)的自身免疫病,以T細(xì)胞和B細(xì)胞的過度活化以及自身抗體的產(chǎn)生為主要發(fā)病機(jī)制之一。因此,了解T細(xì)胞-B細(xì)胞間相互作用、B細(xì)胞分化機(jī)制將為SLE致病機(jī)制的闡明和新的干預(yù)策略的提出打開局面。本研究結(jié)果顯示,SLE患者的CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1的表達(dá)水平較高,和健康人CD4+T細(xì)胞被活化后的升高相一致;本研究還發(fā)現(xiàn),活化的CD4+T細(xì)胞可促進(jìn)B細(xì)胞產(chǎn)生IgG,阻斷ICAM-1的表達(dá)則可減低IgG的水平。從上述結(jié)果我們推測,活化CD4+T細(xì)胞或可通過上調(diào)ICAM-1的表達(dá)以促進(jìn)B細(xì)胞的活化從而導(dǎo)致IgG的分泌增多。

    圖6 CD4+T細(xì)胞-B細(xì)胞體外共培養(yǎng)上清液中IgG的表達(dá)水平Fig 6 Expression of IgG in the supernatant of CD4+T cells-B cells co-culture in vitro

    細(xì)胞黏附是介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞之間相互作用的一個(gè)重要的生物學(xué)行為。介導(dǎo)黏附的黏附分子家族可以參與調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)[9]、免疫應(yīng)答[10]及控制腫瘤惡化、轉(zhuǎn)移[4]等多種生理病理過程。研究顯示,ICAM-1在APC輔助T細(xì)胞的活化及分化[11]、淋巴細(xì)胞的伸展和移動(dòng)[12]中發(fā)揮重要作用,如該分子可通過與淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原-1(lymphocyte function associated antigen-1,LFA-1)作用增加細(xì)胞間的黏附從而促進(jìn)T細(xì)胞的活化[13]。在B細(xì)胞的活化過程中,位于生發(fā)中心的濾泡輔助性T細(xì)胞(follicular helper T cell,Tfh)表面的LFA-1可通過與B細(xì)胞表面的ICAM-1相結(jié)合,進(jìn)一步促進(jìn)B細(xì)胞向漿細(xì)胞分化[14],繼而表明LFA-1-ICAM-1分子可促進(jìn)T-B細(xì)胞的相互作用及抗體的產(chǎn)生。在多種以自身抗體介導(dǎo)的自身免疫性疾病如SLE[15]、天皰瘡[16]、橋本氏甲狀腺炎[17]中,CD4+T細(xì)胞均呈現(xiàn)活化的狀態(tài)。而我們的研究結(jié)果也顯示,無論是SLE患者來源的還是健康對(duì)照者來源的CD4+T細(xì)胞,經(jīng)過TCR/CD28活化后其表面ICAM-1和sICAM-1的水平均有顯著增加;同時(shí),在SLE病理狀態(tài)下,患者CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1與反映疾病活動(dòng)度ESR指標(biāo)呈顯著正相關(guān)性,sICAM-1與抗dsDNA抗體、IgG水平亦呈顯著的正相關(guān)性。由此可見,不同形式的ICAM-1可能都是SLE發(fā)病進(jìn)程中的重要效應(yīng)分子,而存在于血清中的sICAM-1相較細(xì)胞表面的ICAM-1具有更為穩(wěn)定、便于檢測的優(yōu)勢(shì),因此其或?qū)⒊蔀樵u(píng)估SLE患者疾病活動(dòng)度的重要生物標(biāo)志物。

    在本研究中,我們利用CD4+T細(xì)胞-B細(xì)胞體外共培養(yǎng)系統(tǒng),模擬CD4+T細(xì)胞-B細(xì)胞的相互作用。結(jié)果顯示,體外活化的CD4+T細(xì)胞和B細(xì)胞共培養(yǎng)12 d后,可明顯提高培養(yǎng)上清液中的IgG水平,而加入ICAM-1阻斷抗體后,上清液中IgG水平顯著下降;繼而表明活化的CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1分子在促進(jìn)B細(xì)胞產(chǎn)生IgG中發(fā)揮了重要的作用。來自于小鼠的研究表明,B細(xì)胞的活化、分化均依賴于T-B細(xì)胞相互作用中的多種分子,如CD40-CD40L[18]、ICOS-ICOSL[19]等。

    本研究發(fā)現(xiàn),CD4+T細(xì)胞活化后其表面ICAM-1分子表達(dá)發(fā)生上調(diào),該上調(diào)的分子可通過增加CD4+T細(xì)胞與B細(xì)胞間的相互作用促進(jìn)B細(xì)胞分泌IgG;一旦這種相互作用被阻斷,B細(xì)胞產(chǎn)生IgG的能力則會(huì)顯著下降。綜合上述結(jié)果可推斷,在SLE病理?xiàng)l件下,相較于未活化的CD4+T細(xì)胞,經(jīng)過自身抗原識(shí)別激活后的CD4+T細(xì)胞通過上調(diào)其表面ICAM-1分子表達(dá)或可獲得與B細(xì)胞競爭結(jié)合優(yōu)勢(shì)。然而由于實(shí)驗(yàn)的局限性,有關(guān)ICAM-1促進(jìn)T-B細(xì)胞間相互作用的確切分子機(jī)制仍待進(jìn)一步研究。

    綜上,本研究顯示ICAM-1可通過增加CD4+T細(xì)胞-B細(xì)胞間的相互作用,促進(jìn)抗體IgG的分泌。因此,阻斷CD4+T細(xì)胞表面ICAM-1分子,或可為尋找SLE治療的潛在靶點(diǎn)打開新思路。

    參·考·文·獻(xiàn)

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