半成熟树突状细胞(smDC)激活抗原特异性CD4<'+>CD25<'+>调节T细胞延长小鼠移植皮瓣存活时间

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研究背景和目的:   树突状细胞(dendritic cells,DCs)是专职的抗原提呈细胞,在移植免疫识别中起关键作用。DCs发育阶段不同,在移植免疫反应中的作用也不同。已经证实未成熟树突状细胞(immature dendritic cells,imDCs)在器官移植中诱导外周免疫耐受,而成熟树突状细胞(mature dendritic cells,mDCs)则激发免疫排斥反应。目前认为,DCs的分子表型和细胞因子表达格局是决定其功能的主要因素。imDC低表达MHC-II,不表达或低表达CD40、CD80和CD86等共刺激分子、不分泌IL-1、IL-6和IL-12等炎性细胞因子,因此进入受体时激活抗原特异性CD4+CD25+Treg(Tregulatory cell,Tr),从而引起免疫耐受;而mDC因高表达MHC-II、CD40、CD80和CD86等共刺激分子,同时分泌IL-1、IL-6和IL-12等炎性细胞因子,进入受体激活效应性T细胞而引起免疫排斥反应。但是,将DC分成imDCs和mDCs的概念近年受到挑战。已有的研究表明存在独特免疫功能的中间状态DCs,学者们将这-DCs亚群命名为半成熟树突状细胞(semimature Dendritic Cells,smDCs),其分子表型与imDCs和mDCs均有明显差异、如高表达MHC-II,而中度表达CD40、CD80和CD86等共刺激分子,但其不分泌IL-1、IL-6和IL-12等细胞因子。研究证实回输小鼠骨髓源性smDC可以抑制或者治愈自身免疫性疾病,其机制是smDCs进入体内激活CD4+CD25+Treg而实现的。但是,smDCs在器官移植免疫耐受中的作用和机制仍然不清。为了探索smDCs在器官移植免疫耐受中是否与CD4+CD25+Treg存在紧密的纽带关系、以及smDCs致移植免疫耐受的具体作用和机制,跟课题采用供体髓源性smDC预处理受体,考察其能否激活抗原特异性CD4+CD25+Tr而实现受体对供体移植物的免疫耐受状态,进而明显延长移植物的存活时间。我们的研究为进一步研究smDCs在移植免疫耐受中的作用和机制提供实验依据,并开启一条新的诱导免疫耐受的途径。   材料与方法:   1.实验动物   供体:C57BL/6J小鼠(H-26):   受体:BALB/c小鼠(H-2d);   第三方抗原:DBA2小鼠(H-2d)。   2.C57BL/6J小鼠骨髓smDC的诱导培养   获取C57BL/6J小鼠(供体)骨髓细胞,以重组小鼠粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)和小鼠重组白细胞介素(IL)-4诱导培养获得imDC样本,然后分别以肿瘤坏死因子(TNF-a)和脂多糖(LPS)刺激获得半成熟树突状细胞(smDC)和成熟树突状细胞(mDC)样本。   3.imDC、srnDC和mDC的签定   以imDC和mDC为对照,光镜和电子显微镜观察smDC形态特征;流式细胞技术(FCM)检测imDC,smDC和mDC表达MHC-II(I-Ab),CDllc,CD40,CD80和CD86情况;ELISA方法检测三种DCs样本IL-1β,IL-6,IL-12p70和IL-10的分泌情况;建立供受体单向混合淋巴细胞反应模型(MLR),CCK-8检测imDC、smDC和mDC对异基因淋巴细胞的激活能力。   4.分离提纯供体smDC体内激活的受体CD4+CD25+Tr   用供体smDC预处理受体BALB/c小鼠,同时设立PBS对照组。21d时以Miltenyi磁株分选系统(MACS)分选脾脏CD4+CD25+Tr和CD4+CD25-Tr细胞;体外扩增CD4+CD25+Tr,FCM检测扩增前后CD4+CD25+Tr纯度、GITR和CTLA-4的表达。RT-PCR检测扩增的CD4+CD25+Tr特异性Foxp3基因表达。   5.供体smDC激活受体CD4+CD25+Tr对效应性T细胞的抑制作用   以受体CD4+CD25-T细胞为反应细胞,分5组建立单向MLR(每组设6孔,即n=6):供体smDC预处理CD4+CD25+Tr(smDC)组、PBS预处理处理CD4+CD25+Tr(PBS)组、第三方抗原(DBA2)组、阳性对照(PC)组和阴性对照(NC)组。smDC和PBS组分别加入smDC和PBS预处理的CD4+CD25+Tr,反应72h后ELISA检测11-1β、IL-2、IL-6和IL-10表达水平,CCK-8检测细胞增值情况,光镜和原子力显微镜(AFM)观察反应细胞和刺激细胞间的作用关系。   6.供体smDC激活受体CD4+CD25+Tr对移植皮瓣存活时间影响   6.1.建立皮肤移植模型   分12组,每组n=12   自身对照组:同基因C57BL/6J小鼠为供受体,14d时移植皮瓣存活>91.7%(11/12)视为有效。旨在检验模型建立是否成功,相关数据不纳入统计分析。   C57BL/6J→BALB/c皮瓣移植:C57BL/6J小鼠为供体,BALB/c小鼠为受体,分为:   smDC组:术前用C57BL/6J小鼠(供体)smDC预处理BALB/c小鼠(受体);   CD4+CD25+Tr(smDC)组:术后输注供体smDC激活受体CD4+CD25+Treg   CD4+CD25+Tr(PBS)组:术后输注PBS对照预处理的受体CD4+CD25+Treg;   control组:空白对照组,供体和受体移植前后均不做任何处理。   C57BL/6J→BALB/c小鼠+雷帕霉素(Rapa)皮瓣移植:C57BL/6J小鼠为供体,BALB/c小鼠为受体。除每组术后Rapa灌胃外,其余处理同上述相应四组。分为:smDC+Rapa.组;CD4+CD25+Tr(smDC)+Rapa.组;CD4+CD25+Tr(PBS)+Rapa.组和Rapa.alpne组。   DBA2→BALB/c小鼠+Rapa皮瓣移植:DBA2小鼠为供体,BALB/c小鼠为受体,术每日后Rapa灌胃,受体处理同前述相应三组。分为:smDC+Rapa.组;CD4+CD25+Tr(smDC)+Rapa.组和Rapa.alpne组。   6.2.模型观察指标:   每组随机抽取6只用于观察皮片脱落时间,用Kaplan-Meier曲线进行皮瓣生存分析。另外6只用于检测CD4+细胞的浸润、HE染色后根据Zdichavsky分级标准判断皮瓣排斥反应、ELISA检测皮瓣内表达IL-2,IL-4和IL-10的情况;FCM检测脾脏CD4+CD25+Tr比率。   结果:   1.smDC形态和表型特征   2.smDC不分泌炎症细胞因子   3. smDC体外不活化异基因淋巴细胞   4.提取供体smDC激活的受体CD4+CD25+Tr   5.供体smDC激活受体CD4+CD25+Tr对制效应性T细胞的特异性抑作用   6.供体smDC激活受体CD4+CD25+Tr特异性延长受体移植皮瓣存活时间   结论:   1、smDC形态介于imDC和mDC之间,高水平表达MHC-II,低度或中度表达CD40,CD80和CD8,不分泌IL-1β,IL-6和IL-12;不活化异基因淋巴细胞。因此smDCs是功能和形态相对独立的树突状细胞亚群   2、供体smDC可激活受体CD4+CD25+Treg,后者分泌IL-10抑制效应性T细胞对抗原刺激的反应能力,从而诱导免疫耐受;   3、供体smDC预处理受体可能引起Th1/Th2向Th2方向偏移;   4、供体smDC预处理受体是潜在的诱导免疫耐受的有效途径。
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