白细胞介素-33敲除小鼠急性弓形虫感染的炎症反应和T细胞应答

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目的:弓形虫是严格的胞内寄生原虫,T细胞免疫应答在抗弓形虫感染过程中发挥重要作用,尤其是Th1型免疫应答产生IFN-γ,可抑制虫体繁殖并清除虫体。IL-1家族新成员IL-33能诱导Th2反应,抑制IFN-γ产生,关于其在急性弓形虫感染中的免疫作用还未见报道。本研究建立急性弓形虫感染模型,分析IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染的炎症反应和T细胞应答,探讨IL-33在小鼠炎症反应和T淋巴细胞应答中的作用。方法:1.PCR鉴定C57BL/6 IL-33-/-小鼠基因型;2.C57BL/6野生型和IL-33-/-小鼠分为感染组和对照组;感染组分为三组,分别腹腔注射弓形虫RH株102、104、106个速殖子/只,0.5ml/只,对照组小鼠腹腔注射生理盐水,0.5ml/只;每天记录小鼠表现,称量体重,记录小鼠的死亡时间,绘制生存曲线;3.以腹腔注射弓形虫RH株104个速殖子/只小鼠为模型进行下述研究3.1感染后第4天处死小鼠,取肝脏组织进行苏木精-伊红染色(HE染色),镜检观察小鼠肝脏组织改变;3.2提取小鼠脾细胞RNA,实时荧光PCR检测脾细胞中弓形虫速殖子表面抗原-1(SAG-1)的m RNA水平(反映脾脏中虫体负载量),同时抽取小鼠腹腔灌洗液,进行虫体计数和吉姆萨染色;3.3收集感染后第2天、第4天小鼠外周血血浆,应用微量样本多指标流式蛋白定量技术(cytometric bead array,CBA)检测炎症因子(IL-12p70、TNF、IFN-γ、MCP-1、IL-10、IL-6)水平,应用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测IL-4水平;4.T淋巴细胞亚群检测:感染模型同3,分别于感染后第2天和第4天处死小鼠,提取脾脏,研磨分离单个脾细胞,行流式细胞术分析:4.1表面标记CD3 APC,检测T淋巴细胞比例;4.2表面标记CD3 APC、CD4 FITC,检测CD4+/CD8+T细胞的比例;4.3表面标记CD4 FITC、CD28 PE、PD-1 APC,检测CD4+T细胞和CD8+T细胞第二活化信号分子表达水平;4.4表面分别标记CD4 FITC、CD69 APC、CD25 PE,分别检测活化的CD4+T、CD8+T细胞的比例;4.5表面标记CD4 FITC、CD44 PE、CD62L APC,检测效应性CD4+T(CD44high CD62LlowCD4+T)细胞和效应性CD8+T(CD44highCD62LlowCD8+T)细胞的比例;4.6表面标记CD3 APC、CD4 FITC、胞内进行IFN-γPE、IL-4/IL-10 PE、IL-17αPE染色,检测CD4+T效应细胞(CD4+T-IFN-γ+/CD4+T、CD4+T-IL-4+/CD4+T、CD4+T-IL-10+/CD4+T、CD4+T-IL-17+/CD4+T)比例以及表面标记CD4 FITC、CD25 PE、细胞进行破核后,进行Foxp3 APC染色,检测调节性T细胞(CD4+CD25+Foxp3+T)比例;4.7表面标记CD3 APC、CD4 FITC、胞内染色TNF-αPE,检测CD8+T-TNF-α+/CD8+T淋巴细胞比例(反应CD8+T细胞效应能力)。结果:1.实验所用小鼠为C57BL/6野生型和IL-33-/-小鼠;2.小鼠腹腔注射弓形虫RH株速殖子后,体重下降,弓背竖毛,8天内死亡,IL-33-/-小鼠体重下降较野生型小鼠慢;随着感染剂量(102/只、104/只、106/只)的增加,小鼠生存时间缩短(分别为102:WT存活7天,KO存活6天;104:WT存活4天,KO存活4.5天;106:WT存活2.5天,KO存活3天);三个感染剂量IL-33-/-小鼠生存率高于野生型小鼠(P<0.01);3.急性弓形虫感染时,IL-33-/-小鼠脾脏弓形虫速殖子表面抗原-1(SAG-1)m RNA水平(3.99±0.47)低于野生型小鼠(5.60±0.51,P<0.05);而腹腔中虫体量(6.2±1.10×106)高于野生型小鼠(1.8±0.05×106,P<0.01);4.小鼠急性弓形虫感染时外周血血浆炎症因子随着感染的进展而升高,而IL-33-/-小鼠炎症程度低于野生型小鼠。IL-33-/-小鼠感染2天和4天后,抑炎因子IL-4浓度分别为31.67±10.41pg/ml和135±15.06pg/ml,高于野生型小鼠(3.1±0.7pg/ml和26.33±7.77pg/ml,P<0.01);感染第4天,IL-33-/-小鼠促炎因子IFN-γ浓度为231.33±64.05pg/ml,TNF为39.73±18.23pg/ml,MCP-1为1049.5±498.05pg/ml,均低于野生型小鼠(IFN-γ为808.46±10pg/ml、TNF为85.94±52.60pg/ml、MCP-1为1555.1±374.01pg/ml,P<0.01);5.急性弓形虫感染小鼠肝组织为慢性肝炎表现,肝细胞水样变性,肝窦区淤血,炎性细胞聚集,尤其是淋巴细胞聚集形成碎屑样坏死。野生型小鼠肝脏损伤较IL-33-/-小鼠严重,淋巴细胞聚集明显,肝细胞破坏严重,可见到肝细胞核碎屑;6.IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染2天后,CD4+T细胞CD28表达的比例上调(26.43±4.85%比19.50±0.71%,P<0.05),感染4天后,表达下降,与未感染组比较无明显差异(18.67±6.67%比19.50±0.71%,P>0.05);7.IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染2天后,CD4+T细胞PD-1表达的比例为47.8±4.33%,与未感染组比较无明显差异(42.53±4.45%,P>0.05),感染4天后,表达明显上升(59.10±10.25%比42.53±4.45%,P<0.05);感染第2天和第4天,显著高于野生型小鼠感染组(分别为32.9±4.62%和47.22±5.57%,P<0.05);8.IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染2天后,CD8+T细胞CD28表达的比例下调(3.67±0.63%比7.85±0.43%,P<0.01),感染4天后上调,与未感染组比较无明显差异(8.83±1.29%比7.85±0.43%),并高于野生型小鼠感染4天后CD28的表达水平(4.47±0.59%,P<0.01);9.IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染2天和4天后,CD8+T细胞PD-1表达的比例升高,分别为7.60±1.14%和7.44±1.54%,高于未感染组(5.46±0.84%,P<0.01);10.IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染2天后CD25+CD4+T细胞比例为20.6±1.10%,与未感染组比较无明显差异(20.37±1.19%),感染4天后明显上调(28.67±3.97%比20.37±1.19%,P<0.01),但低于野生型小鼠感染4天后(33.4±3.23%,P<0.01);IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染2天后,CD69+CD4+T细胞比例上升(43.33±6.60比27.32±4.59%,P<0.05),感染4天后继续上调(68.37±4.62%,P<0.01);11.IL-33-/-小鼠CD44high CD62LlowCD4+T比例(76.22±3.76%)高于野生型小鼠(69.87±4.18%,P<0.05),IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染2天,该比例为71.63±7.37%,与野生型小鼠感染2天后比较无明显差异(76.53±1.80%,P>0.05),感染4天后IL-33-/-小鼠该比例为81.87±4.30%,高于野生型小鼠感染4天后(56.90±0.65%,P<0.01);12.IL-33-/-小鼠CD44high CD62LlowCD8+T细胞比例为60.30±3.03%,与野生型小鼠比较无显著差异(56.07±1.03%,P>0.05),急性弓形虫感染2天后,IL-33-/-小鼠该比例为55.10±10.98%,和野生型感染2天后无明显差异(52.15±0.78%,P>0.05);感染4天后,比例降低(44.73±1.63%比60.30±3.03%,P<0.05),但高于野生型小鼠感染4天后水平(44.73±1.63%比29.23±5.15%,P<0.05);13.IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染2天和4天后,T细胞比例分别为28.01±0.98%和30.57±1.80%,较未感染组下降(49.13±1.72%,P<0.01);IL-33-/-小鼠CD4+/CD8+T细胞比例感染2天后为76.47±2.08%,与未感染组小鼠比较无明显差异(73.14±13.18%,P>0.05),感染4天后明显上升(102.51±20.80%比73.14±13.18%,P<0.01),并且该比例明显高于野生型小鼠感染4天后(50.81±5.45,P<0.01);14.(1)IL-33-/-小鼠CD4+T-IFN-γ+/CD4+T细胞比例高于野生型小鼠(26.00±1.05%比23.36±2.09%,P<0.05),而CD4+T-IL-4+/CD4+T细胞比例(3.80±0.01%)、CD4+T-IL-10+/CD4+T细胞比例(2.93±0.71%)、CD4+T-IL-17+/CD4+T细胞比例(3.52±0.28%)和CD4+CD25+Foxp3+T细胞比例(10.20±1.06%)与野生型小鼠无显著差异(分别为4.17±1.05%,2.68±0.44%,3.47±0.21%和11.28±1.38%,P>0.05);(2)IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染2天后,与未感染组比较,CD4+T-IFN-γ+/CD4+T细胞比例下降(21.11±1.63%比26.00±1.05%,P<0.05),CD4+CD25+Foxp3+T细胞比例上升(13.67±0.87%比10.20±1.06%,P<0.05);(3)IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染2天后,CD4+T-IFN-γ+/CD4+T细胞比例(21.11±1.63%)、CD4+T-IL-17+/CD4+T细胞比例(3.69±0.37%)、CD4+CD25+Foxp3+T细胞比例(13.67±0.87%)低于野生型小鼠感染2天后(分别为24.34±0.71%,3.60±0.42%和17.25±0.92%,P<0.05);(4)IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染4天后,CD4+T-IFN-γ+/CD4+T细胞比例继续下降,仍低于未感染组(19.75±0.80%比26.00±1.05%,P<0.05),而CD4+CD25+Foxp3+T细胞比例继续上升,高于未感染组(22.00±2.26%比10.20±1.06%,P<0.05);(5)IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染4天后,CD4+T-IFN-γ+/CD4+T细胞比例(19.75±0.80%)、CD4+T-IL-4+/CD4+T细胞比例(4.07±0.84%)、CD4+T-IL-10+/CD4+T细胞比例(3.64±0.23%)、CD4+T-IL-17+/CD4+T细胞比例(4.08±0.67%)低于野生型小鼠感染4天后(分别为26.14±2.15%、11.90±2.06%、6.39±2.50%,P<0.05;6.86±1.18%,P<0.01);15.IL-33-/-小鼠CD8+T-TNF+/CD8+T细胞比例(60.26±4.58%)高于野生型小鼠(35.35±8.30%,P<0.01);IL-33-/-小鼠急性弓形虫感染2天和4天后,CD8+T-TNF+/CD8+T细胞比例与未感染组比较无显著改变,分别为58.00±3.46%比60.26±4.58%,54.83±2.21%比60.26±4.58%(P﹥0.05),但都高于野生型小鼠感染2天和4天后(分别为37.33±3.29%和41.12±7.52%,P<0.05)。结论:1.针对急性弓形虫感染,IL-33-/-小鼠炎症反应降低;2.IL-33敲除有利于T淋巴细胞充分活化、增殖以及效应性T细胞的扩增;3.急性弓形虫感染时,IL-33敲除CD4+T细胞表现为免疫抑制,但可促进CD8+T细胞的杀伤作用。
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