宋亞茹,田雪欽,趙雨欣,宋苗苗,姜 珊,婁運偉,王 輝
(1.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院附屬人民醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科二病區(qū),河南 新鄉(xiāng) 453000;2.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)檢驗學(xué)院,河南 新鄉(xiāng) 453003;3.河南省免疫與靶向藥物重點實驗室,河南 新鄉(xiāng) 453003)
T淋巴細(xì)胞是一種重要的適應(yīng)性免疫細(xì)胞,在病原菌清除、病毒感染和抗腫瘤免疫過程中發(fā)揮重要作用[1-2]。T細(xì)胞的前體細(xì)胞來源于骨髓,遷入胸腺后啟動分化、經(jīng)歷譜系定型和選擇并最終形成成熟的T細(xì)胞,中樞免疫器官胸腺組織中T細(xì)胞的發(fā)育狀態(tài)對于其在外周免疫器官的分布和功能的執(zhí)行至關(guān)重要。在胸腺的皮質(zhì)區(qū),非成熟的CD4-CD8-雙陰性(double negative,DN)胸腺細(xì)胞發(fā)育成CD4+CD8+雙陽性(double positive,DP)胸腺細(xì)胞,繼而產(chǎn)生單陽性的CD4+T細(xì)胞或CD8+T細(xì)胞[3-4]。雖然調(diào)節(jié)T細(xì)胞受體(T cell receptor,TCR)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的一些分子被不斷地鑒定出來,但對TCR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合體如何調(diào)節(jié)T細(xì)胞發(fā)育的過程尚未完全闡明。腫瘤壞死因子α誘導(dǎo)蛋白8樣分子2 (tumor necrosis factor-α induced protein-8-like 2,TNFAIP8L2或TIPE2)是高表達(dá)于免疫細(xì)胞的腫瘤壞死因子α誘導(dǎo)蛋白8家族成員之一,在免疫應(yīng)答和炎癥反應(yīng)過程中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用[5]。TIPE2負(fù)性調(diào)節(jié)TCR介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和T細(xì)胞,包括CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞的活化及其誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答過程[6]。此外,TIPE2作為第二信使磷酸肌醇的轉(zhuǎn)運蛋白可調(diào)節(jié)磷酸肌醇依賴的信號和細(xì)胞骨架重構(gòu),在免疫細(xì)胞極化和定向趨化過程中扮演重要角色[7]。研究發(fā)現(xiàn),在腫瘤免疫微環(huán)境中,TIPE2也可調(diào)控髓系來源的抑制細(xì)胞功能,這與增加轉(zhuǎn)錄因子CCAAT/增強子結(jié)合蛋白β(CCAAT/enhancer binding protein beta,C/EBPβ)水平以及阻斷C/EBPβ的磷酸化過程有關(guān)[8-9]。此外,研究發(fā)現(xiàn),TIPE2通過調(diào)節(jié)腸道菌群的生態(tài)失調(diào)影響結(jié)直腸癌的進程[10]。目前,關(guān)于TIPE2在T細(xì)胞發(fā)育過程中的表達(dá)變化尚未見報道,TIPE2在T細(xì)胞發(fā)育過程中的作用尚不清楚?;诖?,本研究選擇已經(jīng)構(gòu)建成功的攜帶綠色熒光蛋白(green fluorescent protein,GFP)基因敲入(Tipe2gfp/+)小鼠以及TIPE2基因敲除(Tipe2-/-)小鼠為研究對象,觀察在T細(xì)胞發(fā)育過程中TIPE2表達(dá)水平的變化及其作用,并初步探討TIPE2在卵清蛋白(ovalbumin,OVA)誘導(dǎo)的哮喘T細(xì)胞中的表達(dá)及其在哮喘發(fā)病過程中的潛在作用,以期為研究TIPE2在哮喘發(fā)病機制中的作用提供依據(jù)。
1.1 實驗動物5只雌性C57BL/6J野生型小鼠(wild type,WT)購自上海南方模式生物科技股份有限公司,6只C57BL/6J背景雄性Tipe2-/-小鼠由淄博市中心醫(yī)院轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心饋贈。9只C57BL/6J背景雄性Tipe2gfp/+小鼠由上海南方模式生物科技股份有限公司構(gòu)建,此熒光報告小鼠的構(gòu)建策略是在Tipe2啟動子下內(nèi)源性的Tipe2基因被編碼GFP的序列所取代[10];所有小鼠8~12周齡,體質(zhì)量23~26 g。參考文獻[10]方法,將Tipe2gfp/+小鼠與WT小鼠雜交繁殖出Tipe2gfp/+小鼠;Tipe2-/-小鼠與WT小鼠雜交繁殖出Tipe2+/-小鼠,然后取12只Tipe2+/-自交繁殖出Tipe2-/-小鼠;WT自交繁殖出WT小鼠;取Tipe2gfp/+小鼠、Tipe2-/-小鼠和WT小鼠用于后續(xù)實驗,WT小鼠和Tipe2-/-小鼠的性別和年齡均匹配。小鼠在河南省免疫與靶向藥物重點實驗室無特殊病原菌動物房里飼養(yǎng)和繁殖,動物操作遵循國際及國家頒布的有關(guān)生物醫(yī)學(xué)研究的倫理要求,獲新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院動物倫理委員會批準(zhǔn)。
1.2 主要試劑與儀器磷酸鹽緩沖液(phosphate buffer saline,PBS)和紅細(xì)胞裂解液購自武漢賽維爾生物科技有限公司,乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)和二硫蘇糖醇(dithiothreitol,DTT)購自北京索萊寶科技有限公司,OVA、膠原酶八和分散酶購自美國Sigma公司,RPMI 1640培養(yǎng)基購自美國Corning公司,胎牛血清(fetal bovine serum,F(xiàn)BS)購自以色列Biological Industries公司,流式細(xì)胞染色使用的封閉抗體CD16/CD32購自美國Biolegend公司,區(qū)分死細(xì)胞的染色試劑(Fixable Aqua Dead Cell Stain)購自美國Invitrogen公司,CD45(熒光素是Pacific Blue)、CD4(熒光素是PE-Cy7)和CD8(熒光素是APC-Cy7)流式抗體購自Biolegend公司,氫氧化鋁佐劑購自美國Thermo公司;細(xì)胞過濾器購自美國BD Biosciences公司,自動細(xì)胞計數(shù)儀購自上海睿鈺生物科技有限公司,流式細(xì)胞儀購自美國BD Biosciences公司。
1.3 實驗方法
1.3.1 腸道固有層淋巴細(xì)胞(lamina propria lymphocytes,LPLs)分離分別取4只WT、Tipe2gfp/+小鼠,用二氧化碳(carbon dioxide,CO2)窒息使其安樂死后,剖開腹腔取出結(jié)腸組織置于冰上;先用預(yù)冷的PBS涮洗小鼠結(jié)腸組織去除腸道內(nèi)容物,清洗干凈后剪成1~2 cm長的小塊,置于含 30 mmol·L-1EDTA和1 mmol·L-1DTT的Hank′s平衡鹽溶液(Hank′s balanced salt solution,HBSS)緩沖液中,于37 ℃恒溫?fù)u床180 r·min-1震蕩 15 min,室溫靜置1 min后,吸取上清,重復(fù)2次,以去除腸道上皮細(xì)胞和腸道上皮細(xì)胞間淋巴細(xì)胞;將剩余組織塊剪碎,置于含膠原酶八(0.5 g·L-1)和分散酶(100 000 U·L-1)的RPMI 1640培養(yǎng)基中,37 ℃恒溫消化90 min至組織塊基本消化完全,室溫靜置 1 min 后用70 μmol·L-1的濾器過濾除去殘渣,將收集的液體置于40%~80% Percoll分離液中,室溫 2 500 r·min-1離心20 min取中間白膜層,然后再室溫1 000 r·min-1離心5 min,收集的細(xì)胞沉淀即為LPLs。
1.3.2 流式細(xì)胞術(shù)檢測LPLs中TIPE2的表達(dá)
將LPLs細(xì)胞密度調(diào)整到1×1010L-1,每個樣品取100 μL即1×106個細(xì)胞置于流式管中,4 ℃下1 000 r·min-1離心5 min收集細(xì)胞,在離心過程中根據(jù)樣品總數(shù)先配置封閉抗體CD16/CD32(稀釋比例為1200),每個樣品的反應(yīng)體積為30 μL,置于冰上15 min以充分封閉細(xì)胞表面的Fc受體。在封閉過程中根據(jù)樣品總數(shù)配置含有熒光素標(biāo)記的單克隆抗體的混合液,封閉結(jié)束后直接將預(yù)先準(zhǔn)備好的混合液加入反應(yīng)管中,每個樣品的反應(yīng)體積為50 μL,4 ℃避光孵育30 min。用前向角散射(forward scatter-A,F(xiàn)SC-A)和FSC-H去除粘連的細(xì)胞群體,用Fixable Aqua Dead Cell Stain試劑區(qū)分死細(xì)胞并將死細(xì)胞從后續(xù)的分析中排除出去;參考文獻[11],細(xì)胞充分洗滌后,用抗體CD45(稀釋比例1200)4 ℃染色30 min,充分洗滌后,用FACSCanto Ⅱ流式細(xì)胞儀檢測CD45+T細(xì)胞和CD45-基質(zhì)細(xì)胞中的TIPE2平均熒光強度(mean fluorescence intensity,MFI),采用Flowjo軟件分析數(shù)據(jù),以MFI代表TIPE2蛋白的相對表達(dá)量。
1.3.3 流式細(xì)胞術(shù)檢測Tipe2gfp/+小鼠胸腺組織DN、DP、CD4+和CD8+T細(xì)胞中TIPE2表達(dá)水平取4只Tipe2gfp/+小鼠,用CO2窒息使其安樂死后,開腹、開胸,分離胸腺組織,置于預(yù)冷的RPMI 1640培養(yǎng)基中勻漿研磨,經(jīng)70 μm的細(xì)胞過濾器過濾獲取單細(xì)胞懸液,用預(yù)冷的PBS漂洗細(xì)胞2次,最后一次收集細(xì)胞沉淀后加入5 mL預(yù)冷的含體積分?jǐn)?shù)2% FBS的PBS溶液,細(xì)胞充分洗滌后,用抗體CD4(稀釋比例1400)和CD8(稀釋比例1400)混合液4 ℃染色30 min(標(biāo)記CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞),將Tipe2gfp/+小鼠胸腺中的T細(xì)胞以CD4分子和CD8分子分成4個群體,即DN T細(xì)胞、DP T細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞,用FACSCanto II流式細(xì)胞術(shù)檢測DN T細(xì)胞、DP T細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞中TIPE2的MFI,采用Flowjo軟件分析數(shù)據(jù),以MFI代表TIPE2蛋白的相對表達(dá)量。
1.3.4 細(xì)胞計數(shù)儀檢測WT和Tipe2-/-小鼠不同組織中CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞分別取5只性別和年齡匹配的8~12周WT、Tipe2-/-小鼠,從內(nèi)眥處抽取外周靜脈血100 μL,置于EDTA抗凝管中備用;然后,用CO2窒息使其安樂死后,開腹、開胸,分離胸腺、脾臟和腸系膜淋巴結(jié),置于預(yù)冷的RPMI 1640培養(yǎng)基中勻漿研磨,經(jīng)70 μm的細(xì)胞過濾器過濾獲取單細(xì)胞懸液;在脾臟細(xì)胞中加入 5 mL 紅細(xì)胞裂解液,冰上裂解3 min后加入10 mL PBS終止裂解,于4 ℃下 1 000 r·min-1離心5 min收集細(xì)胞,再經(jīng)70 μm的細(xì)胞過濾器過濾掉因紅細(xì)胞碎片聚集形成的沉淀物;胸腺和腸系膜淋巴結(jié)單細(xì)胞懸液中不需要加入紅細(xì)胞裂解液。用預(yù)冷的PBS漂洗細(xì)胞2次,最后一次收集細(xì)胞沉淀后加入5 mL預(yù)冷的含體積分?jǐn)?shù)2% FBS的PBS溶液,細(xì)胞充分洗滌后,用抗體CD4(稀釋比例1400)和CD8(稀釋比例1400)混合液4 ℃染色 30 min(標(biāo)記CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞),充分洗滌后,用細(xì)胞計數(shù)儀計算每個器官得到的細(xì)胞密度,根據(jù)所加溶液的體積計算出細(xì)胞總數(shù),并計算CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞所占百分比。
1.3.5 流式細(xì)胞術(shù)檢測對照組和哮喘組Tipe2gfp/+小鼠肺泡灌洗液細(xì)胞中TIPE2表達(dá)水平取10只8~12周齡Tipe2gfp/+雄性小鼠隨機分為對照組和哮喘組織,每組5只。哮喘組小鼠采用OVA誘導(dǎo)哮喘模型:將OVA(100 μg)與氫氧化鋁佐劑充分混合,分別在第0天和第7天將混合物注射入Tipe2gfp/+小鼠腹腔。從第14天開始,Tipe2gfp/+小鼠每天用OVA(50 μg)滴鼻,滴鼻的總體積是50 μL,滴鼻時采用異氟烷進行瞬時麻醉直至液體全部滴完,持續(xù)到第17天。對照組小鼠用生理鹽水代替卵清蛋白誘導(dǎo)。最后一次滴鼻結(jié)束后次日,應(yīng)用CO2窒息法使2組小鼠安樂死,將18-G滯留針插入氣管,滯留針頭伸入約一半的長度,注射器中吸入600 μL預(yù)冷的PBS后連接上滯留針頭,并將PBS全部注射入肺內(nèi),吸出PBS置于1.5 mL離心管中,重復(fù)上述操作,將2次收集的液體合并在一起,4 ℃下 2 500 r·min-1離心5 min收集細(xì)胞,用細(xì)胞計數(shù)儀計算獲得細(xì)胞密度和細(xì)胞總數(shù)。將細(xì)胞密度調(diào)整到1×1010L-1,每個樣品取100 μL即1×106個細(xì)胞置于流式管中,4 ℃下1 000 r·min-1離心5 min收集細(xì)胞,在離心過程中根據(jù)樣品總數(shù)先配置封閉抗體CD16/CD32(稀釋比例為1200),每個樣品的反應(yīng)體積為30 μL,置于冰上15 min以充分封閉細(xì)胞表面的Fc受體。在封閉過程中根據(jù)樣品總數(shù)配置含有熒光素標(biāo)記的單克隆抗體的混合液,封閉結(jié)束后直接將預(yù)先準(zhǔn)備好的混合液加入反應(yīng)管中,每個樣品的反應(yīng)體積為50 μL,4 ℃避光孵育30 min。用FSC-A和FSC-H去除粘連的細(xì)胞群體,用Fixable Aqua Dead Cell Stain試劑區(qū)分死細(xì)胞并將死細(xì)胞從后續(xù)的分析中排除出去,用抗體CD4(稀釋比例1400)和CD8(稀釋比例1400)混合液4 ℃染色30 min,充分洗滌后,用FACSCanto II流式細(xì)胞儀檢測CD4+T淋巴細(xì)胞和CD8+T淋巴細(xì)胞中的TIPE2的MFI,采用Flowjo軟件分析數(shù)據(jù),以MFI代表TIPE2蛋白的相對表達(dá)量。
2.1 TIPE2在WT和Tipe2gfp/+小鼠腸道組織LPLs中的表達(dá)結(jié)果見圖1。WT和Tipe2gfp/+小鼠結(jié)腸組織LPLs中,大部分TIPE2+細(xì)胞表達(dá)免疫細(xì)胞的標(biāo)志分子CD45,幾乎所有的CD45-基質(zhì)細(xì)胞不表達(dá)TIPE2。Tipe2gfp/+小鼠結(jié)腸組織中非免疫細(xì)胞基質(zhì)細(xì)胞以及WT小鼠免疫細(xì)胞中檢測不到TIPE2+細(xì)胞。
圖1 TIPE2在WT和Tipe2gfp/+小鼠LPLs CD45+ 細(xì)胞和CD45- 細(xì)胞中的表達(dá)
2.2Tipe2gfp/+小鼠胸腺組織DN T細(xì)胞、DP T細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞中TIPE2相對表達(dá)量比較Tipe2gfp/+小鼠胸腺組織DN、DP、CD4+和CD8+T細(xì)胞中TIPE2相對表達(dá)量分別為24.30±0.71、55.53±4.04、153.75±2.32、177.25±18.57。DN T細(xì)胞中TIPE2相對表達(dá)量顯著低于CD4+和CD8+T細(xì)胞,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=53.310、8.230,P<0.01);DP T細(xì)胞中TIPE2相對表達(dá)量顯著低于CD4+和CD8+T細(xì)胞,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=21.090、6.405,P<0.001);DN T細(xì)胞中TIPE2相對表達(dá)量顯著低于DP T細(xì)胞,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=7.619,P<0.01);CD4+T細(xì)胞與CD8+T細(xì)胞中TIPE2相對表達(dá)量比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=1.256,P>0.05)。
2.3 WT與Tipe2-/-小鼠不同組織中CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞比較結(jié)果見表1。WT與Tipe2-/-小鼠外周血、脾臟和淋巴結(jié)中CD4+和CD8+T細(xì)胞百分比比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。
表1 WT與Tipe2-/-小鼠不同組織中CD4+ T細(xì)胞和CD8+ T細(xì)胞百分比比較
2.4 對照組與哮喘組小鼠肺泡灌洗液CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞中TIPE2相對表達(dá)量比較結(jié)果見表2。哮喘組小鼠肺泡灌洗液CD4+T細(xì)胞中TIPE2水平顯著低于對照組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001);對照組與哮喘組小鼠肺泡灌洗液CD8+T細(xì)胞中TIPE2相對表達(dá)量比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。
表2 對照組與哮喘組小鼠肺泡灌洗液CD4+ T細(xì)胞和CD8+ T細(xì)胞中TIPE2相對表達(dá)量比較
自從2008年TIPE2被克隆和鑒定以來,世界上很多課題組圍繞其開展了深入而細(xì)致的系統(tǒng)性研究。早期研究發(fā)現(xiàn),TIPE2選擇性地表達(dá)于炎癥組織、胸腺、脾臟、淋巴結(jié)、小腸黏膜等免疫器官和淋巴組織以及造血細(xì)胞中[6];此外,通過免疫組織化學(xué)檢測發(fā)現(xiàn),TIPE2也表達(dá)于具有內(nèi)分泌功能的組織細(xì)胞和泌尿生殖細(xì)胞[12-14]。TIPE2屬于一種細(xì)胞質(zhì)蛋白,目前缺乏能夠用于流式檢測TIPE2的特異性抗體,盡管反復(fù)嘗試用間接標(biāo)記法進行流式染色分析,但因非特異性染色的干擾,均以失敗而告終。為了能進一步明確體內(nèi)表達(dá)TIPE2的細(xì)胞類群,采用基因敲入策略用表達(dá)GFP的序列取代內(nèi)源性TIPE2的編碼序列,通過基因型鑒定、蛋白印跡驗證和流式分析,證實構(gòu)建成功[10]。本研究結(jié)果顯示,在WT和Tipe2gfp/+小鼠結(jié)腸組織LPLs中,大部分TIPE2+細(xì)胞表達(dá)免疫細(xì)胞的標(biāo)志分子CD45,幾乎所有的CD45-基質(zhì)細(xì)胞不表達(dá)TIPE2;Tipe2gfp/+小鼠結(jié)腸組織的基質(zhì)細(xì)胞(非免疫細(xì)胞)以及WT小鼠的免疫細(xì)胞中檢測不到TIPE2+細(xì)胞,排除了GFP信號是來自腸道自發(fā)熒光的可能性,為后續(xù)研究提供了基礎(chǔ)和保障。
功能試驗證實,TIPE2通過負(fù)性調(diào)節(jié)TCR介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在適應(yīng)性免疫應(yīng)答過程中參與維持免疫穩(wěn)態(tài)[6]。研究報道,胸腺細(xì)胞在發(fā)育和選擇過程中依賴于TCR信號,其下游轉(zhuǎn)導(dǎo)過程缺陷或者被干擾均能影響胸腺細(xì)胞的發(fā)育和成熟[15-17]。雖然TIPE2在免疫細(xì)胞中的作用已經(jīng)被廣泛研究,但是其在T細(xì)胞發(fā)育中的作用未見報道。本研究結(jié)果顯示,DN T細(xì)胞、DP T細(xì)胞中TIPE2相對表達(dá)量顯著低于CD4+和CD8+T細(xì)胞;DN T細(xì)胞中TIPE2相對表達(dá)量顯著低于DP T細(xì)胞;而CD4+T細(xì)胞與CD8+T細(xì)胞中TIPE2的相對表達(dá)量無明顯差異;這說明,在整個T細(xì)胞發(fā)育和成熟過程中,TIPE2的表達(dá)水平受到嚴(yán)格的動態(tài)調(diào)控,TIPE2可能在T細(xì)胞發(fā)育過程中發(fā)揮一定的作用。另外,本研究結(jié)果顯示,WT和Tipe2-/-小鼠外周血、脾臟和淋巴結(jié)中CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義,提示TIPE2可能在T細(xì)胞發(fā)育環(huán)節(jié)以外的生物學(xué)過程中發(fā)揮作用。
TIPE2不影響T細(xì)胞的發(fā)育,但可能會影響T細(xì)胞的功能。已有研究證實,TIPE2在實驗性自身免疫性腦脊髓炎、實驗性自身免疫性葡萄膜炎、咪喹莫特誘導(dǎo)的銀屑病和乙型肝炎病毒的清除中發(fā)揮一定的作用,參與調(diào)節(jié)這些疾病的進程和病理的嚴(yán)重程度[7,18-21],這與TIPE2調(diào)節(jié)輔助T細(xì)胞(T helper cells,Th)1、Th17、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞亞群的功能相關(guān),但是還不清楚TIPE2是否影響Th2亞群的功能。本研究結(jié)果顯示,哮喘組小鼠肺泡灌洗液CD4+T細(xì)胞中TIPE2相對表達(dá)量顯著低于對照組,而2組小鼠肺泡灌洗液CD8+T細(xì)胞中TIPE2相對表達(dá)量比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義,提示TIPE2可能調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞中Th2亞群的功能,而在哮喘發(fā)生發(fā)展過程中Th2細(xì)胞亞群的異常活化可導(dǎo)致白細(xì)胞介素-4、5、13等細(xì)胞因子的異常分泌,從而介導(dǎo)哮喘的進程。
綜上所述,在T細(xì)胞的發(fā)育過程中TIPE2的表達(dá)水平受到嚴(yán)格的調(diào)節(jié), TIPE2不影響T細(xì)胞的發(fā)育過程而影響發(fā)育成熟T細(xì)胞的功能,但其發(fā)揮作用的分子機制尤其是如何影響哮喘疾病進程中Th2細(xì)胞的功能尚不清楚,在后續(xù)研究中將從Th2亞群的定向分化、活化和定向遷移等方面入手研究TIPE2的調(diào)節(jié)功能。