自身免疫调节因子(AIRE)在NOD鼠糖尿病发病中的作用研究

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前言自身免疫耐受是指机体免疫系统对自身抗原的无应答状态。若自身耐受因某些原因遭到破坏或中止时,就可能发生自身免疫反应或自身免疫病。不论是T淋巴细胞还是B淋巴细胞,它们对机体自身抗原产生耐受的机制均可分为中枢耐受和外周耐受。就T细胞而言,胸腺中正在分化的T细胞如果表达针对胸腺内自身抗原的高亲和力特异性受体,通过一系列选择机制,如胸腺阳性选择及阴性选择,这些自身反应性T细胞可被克隆清除,这种方式被称为中枢耐受。但仅有胸腺耐受是不够的,因为并不是所有的自身蛋白都在胸腺表达,那些识别表达在其它组织自身成分的T细胞不会在胸腺内被清除。因此,机体的免疫系统还会通过其它方式灭活及清除胸腺外的自身反应性T细胞,我们称之为外周耐受。比如树突状细胞和调节性细胞都可影响自身反应性T细胞活性。自身免疫调节因子AIRE,是一种转录因子,其基因在1997年被两个研究小组同时克隆成功。Aire主要表达在胸腺髓质上皮细胞(mTEC)。Aire发生变异可导致人类出现APECED (autoimmune polyendocrinopathy candidiasis ectodermal dystrophy)疾病。该病是一种严重的常染色体隐性自身免疫性疾病。患者表现为多种内分泌器官,尤其是副甲状腺和副肾上腺皮质的器官特异性自身免疫性破坏,另外还有慢性皮肤黏膜念珠菌病和外胚层退行性病变等。AIRE-/-鼠具有与<WP=79>APECED患者相似的自身免疫缺陷。在Aire基因刚被确定的时候,人们还不能解释为什么一个基因变异可以引起多种不同的自身免疫现象。2002年,Anderson,MS等报道了Aire可以调节多种组织特异性抗原在mTECs的转录。这篇报道第一次明确了Aire可以调节组织特异性基因在mTECs表达,从而维持中枢耐受。2003年,Liston,A等的研究为Aire可以控制自身反应性胸腺细胞的阴性选择提供了直接证据。在TCR/InsHEL Aire-/-鼠,由于缺少Aire,自身反应性T细胞的阴性选择完全被抑制。然而Aire调节转录的确切机制及Aire的靶基因还不清楚。很可能它是通过与其它蛋白(如CBP)相互作用来调节胸腺内组织特异性抗原的表达,从而控制着自身免疫耐受。糖尿病是一种严重危害人类身体健康的自身免疫病。目前,其发病率逐年上升且发病趋于年轻化。糖尿病的病因还不是十分明确,其发病关键被认为是Th1/Th2失衡导致自身反应性T细胞增多。非肥胖型糖尿病鼠(NOD鼠),由于其可自发糖尿病,以及体内存在多种自身免疫现象,一直是研究人类1型糖尿病及其它自身免疫病的理想动物模型。为了进一步研究Aire在自身耐受和自身免疫中的作用,我们建立了Aire转基因非肥胖型糖尿病(NOD)鼠系。结果通过对Aire转基因NOD鼠的生物学性状分析,我们发现:转基因鼠的胸腺明显小于非转基因鼠。这种现象不受年龄,性别的影响。即使随着年龄增长,转基因鼠和非转基因鼠胸腺均出现生理性萎缩,但转基因鼠胸腺仍明显小于非转基因鼠。其它脏器和组织肉眼未见明显差别。这提示了Aire有可能参与NOD鼠胸腺发育并进而影响T细胞发育。通过对胸腺组织细胞进行FACS及组织切片染色分析,我们发现,<WP=80>与非转基因鼠相比,在转基因鼠胸腺,尤其是髓质部份,存在更多的凋亡细胞。皮质部分没有明显差异。我们认为:由于Aire的过量表达,导致了NOD鼠胸腺细胞,尤其是分布于髓质的细胞更多的凋亡,这直接影响了胸腺的正常发育,以至于出现了体积明显变小的现象。由于胸腺的改变,T细胞发育也必将受到影响。有必要说明,尽管转基因鼠胸腺体积变小,且在髓质发现明显的凋亡现象,但通过PNA 和UEA-1组织化学染色,我们在显微镜下并未发现转基因鼠与非转基因鼠胸腺皮质和髓质以及皮髓交界有任何明显差异。(结果未发表)通过对Th1/Th2分泌的细胞因子IFN-γ和Il-4进行ELISA检测,计算IFN-γ/IL-4比率发现,转基因鼠体内IFN-γ/IL-4比率下降,转基因鼠与非转基因鼠呈现显著性差异。该结果提示:由于Aire在NOD鼠体内过量表达,其参与了胸腺发育,导致外周T细胞重新分布。IFN-γ是Th1分泌的主要细胞因子,其在NOD鼠胰岛β细胞破坏过程中发挥非常重要的作用。而IL-4被认为是Th2分泌的一种保护性细胞因子。在转基因鼠体内IFN-γ/IL-4比率下降,提示针对胰岛β细胞的自身反应性T细胞减少,自身反应性细胞免疫应答下调。组织器官经HE染色,结果显示:70%非转基因鼠胰岛β细胞有不同程度的炎性细胞浸润,有的胰岛β细胞完全被破坏甚至消失。与胰腺病变相伴随,非转基因鼠甲状腺也有炎性细胞浸润现象。对于转基因鼠,只有30%出现轻微胰岛β细胞炎性细胞浸润,其余70%胰腺组织完全正常。甲状腺组织基本正常。不论是转基因鼠还是非转基因鼠,唾液腺组织均有炎性细胞浸润,同样情况亦发生在泪腺。其余组织器官未见明显异常。餐后血糖监测结果显示:相较于非转基因鼠,Aire转基因NOD鼠胰岛β细胞被破坏的几率和程度显著降低,从而能够正常分泌胰岛素,控制血糖在正常值范围。这进一步印证了Th1及其分泌的细胞因子<WP=81>IFN-γ在NOD鼠糖尿病发病中的重要作用。同时提示Aire可以通过参与胸腺及T细胞发育,控制自身反应性T细胞的产生以及糖尿病的发生。为了进一步分析Aire在NOD鼠胸腺?
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