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目的: 制备粒细胞样髓源性抑制细胞(granulocytic myeloid-derived suppressor cells,G-MDSC)来源的外泌体(exosomes),观察G-MDSC来源exosomes(G-exosomes)对小鼠胶原诱导性关节炎(collagen-inducedarthritis,CIA)发生发展的影响,探究G-exosomes携带的miRNA在其发挥免疫抑制功能中的作用及其机制。 方法: (1)G-exosomes和M-exosomes的与鉴定 通过皮下注射肺癌细胞(Lewis)构建小鼠移植瘤模型,磁珠分选小鼠脾脏中的 G-MDSC和单核细胞样髓源性抑制细胞(monocytic myeloid-derived suppressor cells,M-MDSC)并体外培养,利用膜超滤技术和外泌体提取试剂盒制备G-exosomes和M-MDSC来源exosomes(M-exosomes)。通过透射电子显微镜观察G-exosomes和M-exosomes的形态及大小,利用Western blot技术检测CD9、CD63以及钙连接蛋白(Calnexin)的表达。 (2)G-exosomes和M-exosomes在CIA模型小鼠中的作用 通过第0天牛-II型胶原(C-II)和弗氏完全佐剂的乳化物初次免疫,以及第21天C-II和弗氏不完全佐剂的乳化物二次免疫,构建CIA模型小鼠。尾静脉注射G-exosomes或M-exosomes,以中性粒细胞分泌的exosomes(N-exosomes)作为对照。在小鼠发病过程中,记录小鼠足趾关节肿胀程度,计算各组小鼠不同时间的平均关节炎指数(mean arthritis index,MAI);在免疫小鼠的第42天处死小鼠,制作病理切片检查各组小鼠关节受损以及淋巴细胞浸润的情况。通过流式细胞术(flow cytometry,FCM)分析各组小鼠腘窝淋巴结中Th17细胞的比例,通过酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)方法检测各组小鼠血清中IL-17A的水平。 (3)G-exosomes和M-exosomes的免疫抑制功能检测 磁珠分选小鼠脾脏CD4+T细胞,抗CD3/CD28抗体刺激下增殖,在体系中加入一定浓度的G-exosomes和M-exosomes,以PBS和N-exosomes作为对照,用3H-胸腺嘧啶核苷([3H]-thymidine,[3H]-TdR)掺入法检测CD4+T细胞的增殖水平,用ELISA检测培养上清IFN-γ的水平。磁珠分选初始T细胞(na?ve Tcell),建立诱导na?ve T细胞向Th17细胞分化的体系,在诱导体系中加入G-exosomes和M-exosomes,以PBS和N-exosomes作为对照,用FCM检测诱导分化体系中Th17细胞的比例,用ELISA检测培养上清IL-17A的水平。 (4)筛选G-exosomes中抑制Th17细胞分化的miRNA 对G-exosomes和M-exosomes中的miRNA进行测序分析,将G-exosomes和M-exosomes表达量前十位的miRNA以及两者差值的绝对值前二十位的miRNA作为待筛选miRNA,根据已有文献和靶标预测软件人工筛选出与RA、骨关节炎疾病、T细胞增殖、分化、免疫应答相关的miRNA作为候选miRNA;用qRT-PCR的方法检测G-exosomes处理后Th17诱导分化细胞中候选miRNA表达量的变化,选择倍数变化最大的前三位进行后续研究。转染前三位候选miRNA的mimics到na?ve T细胞,以转染mimics-negative control(mimics-NC)作为阴性对照,在Th17细胞诱导体系中培养,FCM检测各组Th17细胞的比例, ELISA检测培养上清中 IL-17A的水平,筛选出抑制Th17细胞分化的相关miRNA。转染相关miRNA的mimics或inhibitors到G-MDSC,提取过表达或阻断相关miRNA的G-exosomes,加入不同处理后的G-exosomes到Th17细胞诱导分化体系中,用FCM分析各组Th17细胞的比例,ELISA检测培养上清IL-17A的水平。 (5)G-exosomes携带的相关miRNA抑制CIA模型小鼠的发病 构建CIA小鼠模型,尾静脉注射过表达或阻断相关miRNA的G-exosomes。在小鼠模型发病过程中,记录小鼠足趾及关节活动情况,计算各组小鼠不同时间的MAI;在免疫小鼠的第42天处死小鼠,制作病理切片检查各组小鼠足趾关节受损以及淋巴细胞浸润的情况。FCM分析各组小鼠腘窝淋巴结中Th17细胞的比例,ELISA检测各组小鼠血清中IL-17A的水平,通过qRT-PCR检测各组CIA模型小鼠中引流淋巴结CD4+T细胞中相关miRNA的表达情况。 结果: (1)分选出G-MDSC和M-MDSC的纯度都在95%以上;从G-MDSC和M-MDSC的培养上清中提取到G-exosomes和M-exosomes;电镜结果显示两种exosomes为圆形或椭圆形微囊状结构,直径大多在30-100nm之间;两种exosomes表达CD9、CD63,不表达Calnexin蛋白。 (2)相对PBS组、N-exosomes对照组CIA小鼠,G-exosomes处理组小鼠足趾红肿不明显,活动较为正常,MAI水平明显降低,发病进程减缓,小鼠关节结构相对完整,关节间隙正常,淋巴细胞浸润较少;而M-exosomes处理组小鼠足趾肿胀,关节活动受限,MAI水平无明显变化,发病进程无明显变化,关节结构遭到破坏,关节间隙明显减小,淋巴细胞大量聚集。造模42天处死小鼠,G-exosomes处理组小鼠腘窝淋巴结中Th17细胞的比例以及血清IL-17A水平明显低于PBS、N-exosomes对照组,M-exosomes处理组则没有明显变化。 (3)在体外,G-exosomes或M-exosomes处理组的CD4+T细胞增殖水平以及IFN-γ分泌水平低于N-exosomes对照组。在体外,Th17细胞诱导分化的体系中,G-exosomes处理组的Th17细胞的比例以及IL-17A分泌水平低于N-exosomes对照组,但M-exosomes处理组则没有明显变化。 (4)我们根据测序结果以及相关文献和靶标预测软件筛选出miR-16-5p、miR-29a-3p、miR-93-5p、miR-22-3p、miR-26b-5p、Let-7f-5p、Let7g-5p、miR-221-3p、miR-92a-3p作为候选 miRNA。其中 miR-16-5p、miR-29a-3p和 miR-93-5p在G-exosomes处理后Th17诱导分化细胞中表达量的倍数变化最大。相对于转染mimics-NC对照组,转染miR-93-5p-mimics处理组诱导体系中Th17细胞的比例以及IL-17A分泌水平明显降低;而转染miR-16-5p-mimics和miR-29a-3p-mimics处理组则无明显变化。过表达miR-93-5p的G-exosomes明显抑制了诱导分化体系中Th17细胞的比例以及IL-17A的分泌,而阻断表达miR-93-5p的G-exosomes则无法明显抑制诱导分化体系中Th17细胞比例以及IL-17A的分泌。 (5)过表达miR-93-5p的G-exosomes处理组CIA小鼠足趾红肿不明显,活动较为正常,MAI水平降低,发病进程减缓,关节结构相对完整,关节间隙正常,淋巴细胞浸润较少。阻断表达miR-93-5p的G-exosomes处理组小鼠足趾肿胀,关节活动受限,MAI水平增高,发病进程加快,关节结构遭到破坏,关节间隙明显减小,淋巴细胞大量聚集。我们发现过表达miR-93-5p的G-exosomes处理组小鼠引流淋巴结中CD4+T细胞miR-93-5p的表达量明显升高,阻断表达miR-93-5p的G-exosomes处理组miR-93-5p的表达量则明显降低;同时过表达miR-93-5p的G-exosomes处理组小鼠腘窝淋巴结中Th17细胞的比例和外周血IL-17A的水平明显降低,而阻断表达miR-93-5p的G-exosomes处理组小鼠的Th17细胞的比例和外周血IL-17A的水平明显增高。 结论: (1)成功制备G-exosomes和M-exosomes,其中G-exosomes能够有效抑制CIA小鼠的发病;G-exosomes体外抑制CD4+T细胞的增殖和Th17细胞的分化。 (2)G-exosomes携带的miR-93-5p体外抑制Th17细胞的分化;G-exosomes携带的miR-93-5P可通过降低Th17细胞的比例有效减缓CIA小鼠的疾病严重程度。