TAK1信号通路在树突状细胞分化、发育及T1DM发病过程中的作用和机制研究

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目的:探讨树突状细胞培养方法,TAK1信号通路在DC分化、发育及1型糖尿病(type1 diabetes mellitus,T1DM)发病过程中的分子作用机制。通过体外培养骨髓来源的DC,从形态学、表型及功能给予鉴定,进而建立体外培养DC的方法。通过体外观察TAK1抑制剂(5z-7-oxozeaenol)对DC形态学、凋亡、表型、功能以及蛋白TLR4、TAK1、JNK、AP-1及NF-κB表达水平的影响;体内观察TAK1抑制剂对T1DM小鼠的治疗作用,明确其治疗T1DM的作用及可能的分子作用机制;观察TAK1抑制剂作用的DC在T1DM小鼠中的作用,从而进一步明确TAK1抑制剂是否通过DC在T1DM发病过程中的发挥作用。  方法:(1)体外分离C57BL/6小鼠的骨髓,制取细胞悬液,通过加入不同刺激因子如巨噬细胞粒细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor,GM-CSF)、白介素-4(Interleukin-4,IL-4)进行干预,于实验第7天通过检测CD11c的表达观察不同培养条件下小鼠骨髓源细胞向DC分化情况及检测CD86,MHC-Ⅱ的表达和当DC与脾淋巴细胞比例为1:20时进行混合淋巴细胞反应来观察对DC功能的影响。  (2)通过上述培养条件下培养的C57BL/6小鼠骨髓源DC,于实验第6、7天分别加入LPS作用24h及不同剂量的TAK1抑制剂(0.9μg.ml-1、1.8μg.ml-1)作用4h后于显微镜下观察细胞形态,收集细胞,取部分细胞用于检测其表面抗原CD11c、MHC-Ⅱ和CD86的阳性表达率、凋亡情况及检测TAK1抑制剂对DC刺激同种异体脾淋巴细胞增殖活性的影响,另取部分细胞用于检测其对TLR4、TAK1、JNK、AP-1及NF-κB蛋白表达的影响。  (3)C57BL/6小鼠在SPF环境中适应性培养1周后,于腹腔连续5次注射小剂量链脲佐菌素(40 mg.kg-1,STZ)溶液,注射完72小时后,测定血糖,小鼠血糖≥16.7 mmol.l-1,即判断T1DM造模成功。造模成功后将小鼠随机分为:正常对照组、模型组、TAK1抑制剂高剂量组(75μg.kg-1)、TAK1抑制剂低剂量组(37.5μg.kg-1)。小鼠于造模当天给予相应的TAK1抑制剂,每周给药1次,连续4周。每周检测血糖及体重1次。末次给药后,观察一段时间,于实验的第44天将小鼠安乐死,分离脾脏和骨髓,制取淋巴细胞悬液,检测小鼠T、B淋巴细胞的增殖能力及骨髓来源DC表型和功能的影响。取部分胰腺用于HE染色,观察小鼠胰岛β细胞的炎性浸润情况。另取部分胰腺和脾脏用于检测其对TAK1、JN K和N F-κB蛋白表达的影响。  (4)于C57BL/6小鼠造模,造模完成后当天给予处理过的DC细胞,每周检测血糖及体重1次,实验的第42天处死小鼠,分离脾脏制取淋巴细胞悬液,检测小鼠T、B淋巴细胞的增殖能力。另取部分胰腺和脾脏用于Wester nblot检测其对蛋白TAK1、JNK和NF-κB的影响。  结果:(1)GM-CSF能够促进骨髓来源的细胞向DC分化,IL-4主要能够影响已分化DC的成熟程度,不能够促进骨髓来源细胞向DC分化。  (2) TAK1抑制剂能够明显促进DC的凋亡,且其能够下调DC表面共刺激分子CD86及MHC-Ⅱ的阳性表达率,呈现一定的剂量依赖性;其并能够下调 DC对同种淋巴细胞增殖的能力。TAK1抑制剂能够剂量依赖性下调TLR4、TAK1和N F-κB的表达,且一定程度的上调JN K和AP-1的表达。  (3)采用STZ可以建立C57BL/6小鼠T1DM模型,表现为小鼠血糖水平≥16.7 mmol.l-1,多饮,多尿。与模型组相比,给药组小鼠体重无明显变化。与模型组比较,给药组小鼠血糖水平明显降低(P<0.05)。在脾脏T、B淋巴细胞增殖实验中,与T1DM模型组相比,TAK1抑制剂显示出较为明显的剂量依赖性抑制T淋巴细胞增殖的作用(P<0.05),对B淋巴细胞无明显影响;混合淋巴细胞反应显示,与T1DM模型组比较,给药组小鼠DC在20:1的刺激比下可剂量依赖性的降低对同种异体T淋巴细胞的增殖作用;FACS结果显示,与T1DM模型组比较,给药组小鼠DC表面抗原刺激分子CD86、MHC-Ⅱ的表达明显下降,且呈现一定的剂量依赖性。与模型比较,TAK1抑制剂能够减轻胰岛β细胞的炎性浸润,且呈现剂量依赖性。与模型组相比,给药组小鼠体内TAK1和NF-κB的表达明显降低,JNK的表达明显升高。  (4)与模型组比较,各DC组小鼠体重无明显差异,血糖高于模型组。在脾脏T、B淋巴细胞增殖实验中,与模型组比较,给予DC后对T淋巴细胞增殖明显增加。在蛋白检测实验中,与空白组比较,模型组及DC组小鼠体内TAK1、JNK表达无明显变化,NF-κB的表达水平明显增加。  结论:(1)综上所述,加入GM-CSF为骨髓来源DC最佳体外培养条件,且为后续的实验提供一定的理论依据。  (2)TAK1信号通路在DC存活中扮演着重要的角色,TAK1抑制剂能够通过影响DC的功能及其下游蛋白的表达来发挥抗炎及免疫调节的作用。  (3)TAK1抑制剂能够通过免疫抑制发挥抗小鼠T1DM的作用,且停药后效果良好。且对DC细胞的刺激功能有较强的抑制作用,提示其可能通过诱导免疫耐受发挥疗效。  (4)过继转移TAK1抑制剂作用的DC促进了T1DM小鼠的免疫及炎症反应。
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