SP-A通过树突细胞调控Tfh细胞分化参与缓解哮喘气道炎症反应
作者单位：上海交通大学
学位级别：硕士
导师姓名：蔡刚
授予年度：2020年
主 题：哮喘 肺泡表面活性蛋白A Tfh细胞 Tfh细胞亚群 重组质粒 树突细胞
摘 要：哮喘是一种常见的呼吸道炎症性疾病,以气道高反应性为主要特征,各个年龄阶段的人群都可累及。对哮喘的治疗和管理不仅给家庭造成了较重的经济负担,也消耗了大量的社会医疗资源。哮喘的发病机制非常复杂,嗜酸性粒和中性粒细胞的浸润、淋巴细胞的异常活化以及产生针对过敏原特异性的Ig E抗体等都参与了哮喘的发生。尽管近年来对哮喘的研究取得了较大的进展,但目前哮喘的临床治疗仍高度依赖糖皮质激素、β2受体激动剂等药物,这些药物不仅存在毒副作用,而且对难治性或重症哮喘患者的治疗仍难取得较好成果。因此,寻找新的药物、更为有效地干预哮喘的发生仍任重道远。肺泡表面活性蛋白A(Surfactant protein A,SP-A)是由Ⅱ型肺泡上皮细胞分泌的一种蛋白,隶属凝集素家族。多项研究证实,SP-A不仅降低肺泡表面张力的作用,还具有免疫防御、炎症反应调节的作用,与哮喘的发生密切相关。滤泡辅助T细胞(T follicular helper cells,Tfh)是近年来新明确的一群CD4+T细胞,特征性的表达趋化因子受体CXCR5,在辅助B细胞完成体细胞高频突变、抗体类转换及抗体亲和力的成熟过程中发挥重要作用。既往研究提示,Tfh细胞的异常活化与哮喘的发生密切相关,但其参与哮喘气道炎症反应调控的具体调节机制仍未明。因此在本研究中,我们拟在体内外探究SP-A干预哮喘的发病机制是否通过调控Tfh细胞的方式来实现,以及探究SP-A参与Tfh细胞调控的具体机制,并在哮喘患者和健康对照者中分析循环Tfh细胞及其亚群的分布,以期为临床医生和科研工作者对哮喘治疗药物和靶点的选择上提供参考。第一部分:SP-A调控Tfh亚群组成缓解哮喘气道炎症6-8周的雌性野生型(Wide type,WT)及SP-A基因敲除(Sp-a)型C57BL/6J小鼠利用鸡卵白蛋白(OVA)和氢氧化铝免疫构建哮喘模型,并分别设立磷酸盐缓冲液(Phosphate buffer saline,PBS)处理的对照组。肺组织苏木素-伊红(Hematoxylin-eosin staining,HE)染色用于观察小鼠肺组织病理改变;酶联免疫吸附实验(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)用于检测支气管肺泡灌洗液(Bronchoalveolar lavage fluid,BALF)中Ig E和Ig A抗体以及IL-4、IL-6、IL-17细胞因子的改变;流式细胞术用于分析小鼠脾和纵隔淋巴结Tfh细胞及其亚群的比例;体外细胞培养实验用于观察WT和Sp-a小鼠Tfh细胞对B细胞的辅助能力。我们的研究发现,OVA激发后小鼠肺组织内有大量炎症细胞浸润及粘液渗出,且Sp-a小鼠较野生小鼠表现更为严重。另外,无论是WT小鼠还是Sp-a小鼠,OVA激发后小鼠BALF中Ig E的水平明显增高,Sp-a小鼠较WT小鼠的Ig E水平明显增高且Ig A水平降低,这些结果提示,SP-A在哮喘的过程中具有保护作用。进一步对Tfh亚群进行分析,Tfh亚群组成在哮喘模型的WT和Sp-a小鼠中存在不同,表现为Sp-a小鼠IL-4Tfh细胞比例高于WT小鼠,相反IFN-γTfh细胞比例降低,其中IL-4Tfh比例与肺泡灌洗液中Ig E水平呈显著正相关,而IFN-γTfh比例与肺泡灌洗液中Ig E水平呈显著负相关。脾脏中IFN-γTfh/IL-4Tfh的比值在Sp-a小鼠的显著低于WT小鼠,且与肺泡灌洗液中Ig E水平呈负相关。T-B细胞共培养实验发现,Sp-a/小鼠脾脏来源Tfh细胞具有更强的辅助B细胞合成Ig E抗体的能力。这些结果表明,异常的Tfh细胞亚群分布与哮喘的发生相关,SP-A可能通过稳定Tfh细胞亚群的分布,从而缓解哮喘气道炎症反应。第二部分:重组小鼠SP-A在体外经树突细胞调控Tfh细胞的分化我们首先利用重组pc DNA3.1?/His A-SP-A质粒转染中国仓鼠卵巢癌(Chinese hamster ovary cell,CHO)细胞系在体外构建SP-A的稳定表达体系,并获取纯化的SP-A。而后将磁珠分选获取纯化的骨髓来源的树突状细胞(Bone marrow derived dendritic cells,BMDC)以及初始型T细胞进行共培养,在培养体系中额外添加SP-A,培养5天后通过流式细胞术的方法检测Tfh细胞亚群的比例,观察SP-A在体外对Tfh细胞分化的影响。再以SP-A直接处理BMDC,24小时后利用流式细胞术检测细胞表面CD80/CD86的表达,观察SP-A在体外对BMDC细胞的影响。通过实时荧光定量PCR的方法检测WT和Sp-a哮喘小鼠DC中IL-6、IL-4等细胞因子的表达水平,观察SP-A对DC细胞因子表达水平的影响。我们发现,SP-A的处理显著下调BMDC与初始(naive)T细胞共培养体系中IFN-γ+Tfh/IL-4+Tfh的比值,但对单独naive T细胞培养体系中该比值没有影响。这一结果提示,SP-A在体外对Tfh细胞亚群分化的影响依赖BMDC细胞的存在。我们进一步探究SP-A对BMDC细胞的影响,我们发现SP-A的处理显著下调脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)激活的BMDC细胞表面共刺激分子CD86的表达水平,提示SP-A可以抑制BMDC的活化。进一步比较WT和Sp-a哮喘小鼠来源的DC细胞因子的相对表达水平,我们发现较WT小鼠相比,Sp-a哮喘小鼠来源的DC表达更高的IL-6,这一与小鼠Tfh细胞分化密切相关的细胞因子。这些结果表明,SP-A通过抑制树突细胞的活化和影响相关细胞因子的表达,参与Tfh细胞分化的调控,稳定Tfh细胞亚群的分布。第三部分:哮喘患者外周血Tfh细胞及其亚群分布检测我们总共纳入21例哮喘患者和19例性别年龄相匹配的健康对照者,通过流式细胞术的方法,分析哮喘患者和健康对照者外周血Tfh细胞及其亚群的变化。我们发现,尽管哮喘患者与健康对照者外周血CD4+CD45RA-CXCR5+细胞比例没有统计学差异,但是其亚群的组成发生变化。其中Tfh2细胞在哮喘患者外周血中显著高于健康对照者,而Tfh1细胞比例和Tfh17细胞比例在健康对照者和哮喘患者外周血中没有显著差异。后续对哮喘患者和健康对照者血清Ig E抗体进行分析,结果显示,血清Ig E抗体升高组中Tfh2细胞的比例显著上调。这些结果提示了,Tfh细胞亚群分布异常尤其Tfh2细胞异常活化可能通过影响Ig E抗体的合成参与哮喘的发生,这为哮喘的治疗提供新的潜在靶点,但对于Tfh2细胞如何参与哮喘的发病机制仍需进一步研究。
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