MicroRNa-155调节TH1/TH17细胞分化并与多发性硬化发病机制相关

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目的:多发性硬化是全球范围内常见的中央神经系统自身免疫性疾病,多见于中青年。然而对于其发病机制,人们尚不完全了解。比较公认的说法是,疾病初期时自身反应性淋巴细胞增多,通过血脑屏障(BBB),导致神经轴突脱髓鞘形成病灶,自身反应性T细胞介导针对髓磷脂抗原的自身免疫应答引发炎症,使MS患者发生神经功能障碍。该病的原因主要包括遗传易感因素和环境因素。就患者的自身遗传易感因素而言,究竟MS患者与未患病人群相比较,他们的免疫系统调节有哪些不同昵?迄今仍未完全知晓。另外,目前多发性硬化的诊断主要依靠反复发作的病情,影像学和实验室检查来综合判断,缺乏灵敏性和特异性较高的实验室指标。而且,多发性硬化缺乏特效药物治疗,作为一种反复发作的慢性疾病,需要长期应用药物控制病情。   机体受到抗原刺激后,原始的CD4+辅助性T细胞分化成效应T细胞参与适应性免疫应答。一直以来,Th1细胞被认为是效应性T细胞,在MS和实验性自身免疫性脑脊髓炎的发病机制中起着至关重要的作用。最近的研究表明,分泌白细胞介素17(IL-17)的辅助性T细胞(Th-17细胞)在清除外来病原体,诱发组织炎症反应,在自身免疫性疾病中起着重要的作用。已经发现,Th1和Th17分泌的细胞因子都曾在MS和EAE的脑组织检测出来;而小鼠体内IL-17的过量表达导致其体内的粒细胞增加。随后的研究表明,抑制小鼠的IL-17表达可以改善一些自身免疫性疾病,包括实验性自身免疫性脑脊髓炎。Th1细胞与Th17细胞分化是有不同的信号通路来管理的,虽然这些细胞的分化和功能通过特定的细胞因子和转录因子来调节,但是miRNA在自身免疫性炎症疾病中如何调节这些炎症性T细胞仍不完全了解。   microRNAs(miRNAs)是一类进化上保守的微小非编码RNA,全长22bp左右,在细胞的生命活动中发挥着重要作用,是多种细胞生理过程强大而精细的调控者。最近发现其可以通过靶向miRNA降解或翻译抑制来调控转录,并可以直接调控免疫系统正常发育和功能所需的调节蛋白质表达。最近的研究表明,miRNA参与了多发性硬化的病理机制,在MS患者的大脑病灶、体液以及血清、血浆和血细胞中,多种miRNA均调节异常。还有研究证实,这些miRNA可以在敲入和敲除T细胞模型中调节T细胞激活基因,从而成为治疗的新靶点。更有研究通过miR-155基因敲除小鼠,研究这种miRNA的功能和治疗作用。   本研究拟通过对多发性硬化患者血清中8种与自身免疫疾病相关的miRNA进行检测,寻找出与多发性硬化患者有密切关联的miRNA。并通过动物体内转染miRNA,研究其对EAE的治疗作用。最后通过体外转染CD4+T细胞,分析其对T细胞分化和功能的影响。以期找到多发性硬化更为敏感和特异的生物学标记,为治疗寻找新的靶点。   方法:   1.抽取MS患者、其他神经系统自身免疫疾病患者和正常对照者外周血,留取血清,抽提RNA。通过real-timePCR方法对已知与自身免疫相关的8种miRNAs进行检测,找出与MS密切相关的miRNAs,并检测这种miRNA在复发期和缓解期的MS患者血清中的变化。   2.应用抗原MOG35-55免疫C57BL/6小鼠,并辅以完全弗氏佐剂、百日咳毒素及结核菌素,建立EAE模型。采用Knoz评分法给小鼠进行每日评分,连续观察25天。   3.EAE组小鼠于诱导期,发病高峰期和缓解期处死,取材脑和脊髓,脾和周围淋巴结,应用realtimePCR方法测定miR-155,观察其在EAE不同时期的表达变化(n=5)。   4.应用体内转染的方法将寡核苷酸miR-155类似物、抑制剂和各自的对照剂给随机分为4组的EAE小鼠进行尾静脉注射(miR-155类似物组、miR-155类似物对照组和miR-155抑制剂组、miR-155抑制剂对照组),并观察每组小鼠神经功能评分。   5.miR-155类似物组和对照组小鼠于20天后处死,取材脑和脊髓,脾,肝,周围淋巴结抽提RNA,应用realtimePCR方法测定miR-155,检测转染效率(n=4)。   6.体内转染寡核苷酸的4组小鼠于25天后多聚甲醛灌注,取材,石蜡包埋,脊髓切片,应用HE,LFB染色观察神经系统炎症细胞浸润和脱髓鞘情况(n=5)。   7.体内转染寡核苷酸的4组小鼠分别于免疫13天、20天后处死,取脾和周围淋巴结,制备单细胞悬液,应用淋巴细胞分离液,分离淋巴细胞,完全1640培养液培养;应用MOG33-35再刺激48小时,收集细胞,应用流式细胞术,检测Th1细胞与Th17细胞比例;应用免疫磁珠分离纯化CD4+T细胞,并用CFSE和CCK8方法测定细胞CD4+T细胞增殖水平,抽提细胞中总RNA,应用realtimePCR方法测定IL-17,IFN-γ表达水平;取细胞培养液上清,应用ELISA方法测定细胞因子IL-17,IFN-γ(n=4)。   8.未经处理的C57BL/6小鼠,取脾,制备单细胞悬液,应用淋巴细胞分离液,分离淋巴细胞,应用免疫磁珠分离纯化CD4+T细胞。应用miR-155类似物、抑制剂和各自的对照剂进行转染,完全1640培养液培养。应用CD3,CD28刺激T细胞增殖活化,Th17细胞趋化因子刺激Th17细胞分化。应用流式细胞术,检测Th1细胞与Th17细胞比例;应用realtimePCR方法测定IL-17,IFN-γ表达水平;取细胞培养液上清,应用ELISA方法测定细胞因子IL-17,IFN-γ水平(n=4)。   结果:   1.8种miRNAs中,miR-155在MS患者血清中明显增高;并且在MS患者、其他神经系统免疫疾病患者和正常对照者比较,miR-155在MS患者中水平增高,且与MS患者的病情严重程度呈正相关。   2.miR-155在EAE小鼠中的表现,与MS患者相似,在疾病诱导期和高峰期水平较高,而疾病缓解期miR-155表达降低。   3.在体内转染的寡核苷酸的4组的EAE小鼠(miR-155类似物组、miR-155类似物对照组和miR-155抑制剂组、miR-155抑制剂对照组)中,miR-155类似物组的EAE小鼠发病较早,病情较重;而miR-155抑制剂组的EAE小鼠发病较晚,病情较轻。   4.关于体内转染效率,结果表明,miR-155水平在miR-155类似物组肝脏中表达最高,此外脑和脊髓,脾和周围淋巴结中的表达也较对照组2倍以上增高。   5.脊髓切片的HE染色和LFB染色发现,miR-155类似物组的EAE小鼠,有较多的炎症细胞浸润,髓鞘脱失明显;而miR-155抑制剂组的EAE小鼠炎症细胞浸润较少,髓鞘脱失程度较轻。   脊髓切片的IL-17免疫组化染色发现,miR-155抑制剂组的EAE小鼠炎症因子IL-17较miR-155类似物组明显减少。   6.在疾病高峰期,miR-155类似物组小鼠脾细胞中,Th1细胞与Th17细胞比例不同程度增高,CD4+T细胞增殖增加,IL-17,IFN-γ基因表达和细胞因子IL-17,IFN-γ水平较高;淋巴细胞中,Th1细胞与Th17细胞比例增高较。而miR-155抑制剂组的EAE小鼠Th1细胞与Th17细胞比例,CD4+T细胞增殖下降,IL-17,IFN-γ基因表达和细胞因子IL-17,IFN-γ水平减低。   7.在疾病诱导期,miR-155类似物组小鼠脾细胞中,Th1细胞与Th17细胞比例不同程度增高,CD4+T细胞增殖增加,IL-17,IFN-γ基因表达和细胞因子IL-17,IFN-γ水平较高;淋巴细胞中,Th1细胞与Th17细胞比例增高较。而miR-155抑制剂组的EAE小鼠Th1细胞与Th17细胞比例,CD4+T细胞增殖下降,IL-17,IFN-γ基因表达和细胞因子IL-17,IFN-γ水平减低。   8.应用miR-155类似物、抑制剂和各自的对照剂进行体外转染CD4+T细胞,CD3,CD28刺激T细胞增殖活化后,Th1细胞比例在各组都较高,而Th17细胞比例变化不明显;应用Th17细胞趋化因子刺激后,miR-155类似物组CD4+T细胞向Th17分化明显增多,而miR-155抑制剂组的Th17细胞比例较低。同时,miR-155类似物组IL-17,IFN-γ基因表达和细胞因子IL-17,IFN-γ水平较高;而miR-155抑制剂组IL-17,IFN-γ基因表达和细胞因子IL-17,IFN-γ水平减低。   结论:1.miR-155在MS患者血清中明显增高,并且与MS患者的病情严重程度呈正相关。提示miR-155可能成为MS疾病标志物。   2.miR-155通过影响EAE小鼠Th1细胞与Th17细胞分化,影响炎症因子的表达水平,从而影响EAE的病程。体外实验也发现,miR-155影响Th17细胞转录因子,调节Th17细胞分化和炎症因子的表达水平。提示miR-155可能成为MS治疗的新靶点。
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