实验性自身免疫性重症肌无力体液免疫及胸腺潜在治疗靶点研究

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重症肌无力(myasthenia gravis,MG)是抗体介导的器官特异性自身免疫疾病,其特征在于抗乙酰胆碱受体(anti-acetylcholine receptor,anti-AChR)抗体与神经肌肉接头(neuromuscular junction,NMJ)的突触后膜中的乙酰胆碱受体或相关分子结合,主要临床表现为骨骼肌易疲劳和无力。
  MG的体液免疫发病机制包括滤泡辅助性T细胞(follicular helper T cells,Tfh)的异常增殖和生发中心(germinal center,GC)的形成。滤泡辅助型T(follicular helper Tcells,Tfh)细胞,定义为CD4+CXCR5+ICOS+T细胞,主要作用是促进和维持生发中心(germinal center,GC)的形成并促进GC中B细胞的分化,辅助B细胞产生抗体,在体液免疫中发挥了重要的调节作用。其表面的趋化因子受体CXCR5促进Tth细胞向GC的迁移。在MG患者中,胸腺增生与异位生发中心的形成相关,从而促进胸腺中B细胞产生抗AChR的抗体。
  Toll样受体9(toll-like receptor9,ILR9)在免疫系统中发挥着重要的作用,能够识别存在于病毒和原核生物基因组中的未甲基化胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤(CpG)二核苷酸,称为CpG基序,而这些二核苷酸通常在宿主DNA中甲基化。TLR9对感染的识别不仅通过诱导树突状细胞(dendritic cells,DCs)激活幼稚T细胞而且促进GC的形成以及B细胞活化和终末分化成分泌抗体的浆细胞从而调节适应性免疫。寡脱氧核苷酸(oligodeoxynucleotide,ODN)H154是TLR9信号通路的特异性抑制剂。其作用机制是通过模仿哺乳动物DNA的免疫抑制活性并干扰下游信号传导,而非通过抑制CpG的结合或摄取。在适应性免疫中,TLR9激活后可促进树突状细胞(dendritic cells,DC)激活naive T细胞、促进生发中心形成、诱导B细胞激活和分化为分泌抗体的浆细胞。在重症肌无力的相关研究中发现,MG患者外周血中TLR9的表达显著高于健康对照组,且MG患者TLR9的mRNA表达升高,与MG的临床严重程度呈正相关,高度提示TLR9可能通过促进体液免疫参与了MG的发病机制。
  胸腺对抗乙酰胆碱受体(acetylcholine receptor,AChR)抗体的产生发挥了重要的作用。多项研究发现MG患者胸腺巾自然调节性T细胞(natural regulatoUT cells,nTreg)的数量和功能存在缺陷。nTreg在胸腺中产生,移行到外周后通过多种方式发挥免疫抑制作用诱导免疫耐受,维持免疫稳态。胸腺nTreg细胞的发育受多种因素影响。其分化主要依赖于胸腺基质细胞,包括胸腺上皮细胞(thymic epithelial cells.TEC)和胸腺树突状细胞(thymic dendritic cells,tDC)。发育中的胸腺细胞在皮质内通过皮质上皮细胞(cortical thymic epithelial cells,cTEC)进行阳性选择,随后进入髓质与髓质上皮细胞(medullary thymic epithelial cells、mTEC)或tDC接触并进行阴性选择。在胸腺髓质内通过与表达MHCⅡ分子的细胞相互作用,在双阳性(double positive,DP)阶段分化为Treg细胞,在这个过程中开始表达Foxp3并分化成Foxp3+Treg细胞。
  外泌体为直径30-150nm的细胞外囊泡,功能涉及T细胞,B细胞和DC等方面,与多种自身免疫疾病相关。我们课题组前期的研究发现他汀类药物可诱导耐受性DC,此耐受性DC具有调节细胞免疫和体液免疫的作用,从而缓解实验性自身免疫性重症肌无力(experimental autoimmune myasthenia gravis,EAMG)大鼠的临床症状。之后,我们通过超离心的方法可分离他汀类药物诱导的耐受性DC所分泌的外泌体(statin-Dex)或DMSO处理的DC所分泌的外泌体(DMSO-Dex),并且证明了statin-Dex可缓解EAMG大鼠的临床症状,这种治疗作用主要是通过上调了胸腺和外周淋巴器官中Foxp3+Treg细胞。
  基于以上研究背景,本论文的目的旨在寻求重症肌无力的治疗靶点。一方面我们推测TLR9信号通路异常激活诱导的体液免疫反应增强在MG的发病机制中发挥了重要的作用,然而目前未有涉及TLR9信号通路在MG中的研究。另一方面,statin-Dex诱导EAMG免疫耐受的作用虽已证实,但其促进胸腺中nTreg分化的机制尚不明确,胸腺作为重要的中枢免疫器官,在重症肌无力的发病机制中扮演了重要角色。因此,研究内容主要从两部分人手,分别探究TLR9信号通路在MG中的调节作用及statin-Dex对胸腺Treg的诱导作用及机制。
  目的:
  一、通过应用TLR9信号通路的抑制剂来干扰EAMG大鼠模型,探索TLR9信号通路在EAMG体液免疫中的作用并寻求MG的治疗方法。
  二、探讨statin-Dex上调EAMG大鼠胸腺内Treg细胞的机制,从而临床重症肌无力的治疗提供新的策略。
  方法:
  第一部分:
  1.EAMG大鼠模型建立及临床评分
  在雌性Lewis大鼠尾根部皮下注射200μl乳化的R-AChR97-116肽段,第30天时加强免疫一次。免疫当天记为第0天,此后每隔一天记录体重和临床评分,临床症状评估标准为:0,正常;1,活动度轻度下降,抓握力降低,声音轻微嘶哑,重复抓握后更明显;2,重复抓握前出现即出现临床症状(震颤,低头,弓背,抓握力明显减弱);3,运动前出现严重临床症状,不能抓握,垂死状态;4,死亡。
  2.ODN治疗
  分别在免疫后的第5、12、19、26、30、37和44天,给予每组大鼠腹腔注射100μg对照ODN序列(5’-TCC-ATG-AGC-TTC-CTG-ATGCT-3’),或等剂量的TLR9抑制剂H154(5’-CCT-CAA-GCT-TGA-GGGG-3’)。
  第二部分:
  1.EAMG模型的建立及外泌体治疗
  使用含有结核杆菌的完全弗氏佐剂乳化AChR97-116肽段,在大鼠尾根部皮下注射诱导EAMG模型。
  雌性Lewis大鼠分成三组。一组注射PBS作为对照,另外两组分别注射DMSO或他汀类药物处理的BMDCs分泌的外泌体。分别在免疫后第5天,第10天和第15天给予外泌体治疗。免疫后第20天处死大鼠。
  2.骨髓树突状细胞的培养和外泌体的分离
  取6-8周龄的Lewis大鼠胫骨和股骨,冲洗骨髓腔并过滤。裂解红细胞后,重悬于含有重组大鼠(rr)GM-CSF和rrIL-4的培养基中。孵育72小时后,轻轻除去非贴壁细胞,进一步培养贴壁细胞。在第7天,收获漂浮细胞和松散粘附的细胞,加入二甲基亚砜(dimethylsulfoxide,DMSO)或溶于DMSO中的阿托伐他汀培养48小时后,收集上清液用于分离外泌体。
  结果:
  第一部分:
  1.阻断TLR9信号通路缓解EAMG大鼠的临床症状
  在免疫后第34天至第46天,H154组大鼠的平均临床评分低于对照ODN组的大鼠,但两组大鼠临床症状出现的时间相同(均为免疫后第34天)。在疾病高峰期,H154组大鼠的平均临床评分为0.7±0.27,对照组为1.58±0.20。两组之间的临床评分差异在免疫后第36、38、42、44和46天具有统计学意义。
  2.阻断TLR9信号通路抑制EAMG大鼠体内的抗体产生
  与对照组相比,H154组的火鼠体内IgG(*p<0.05)、IgG2a(*p<0.05)和IgG2b水平均降低(p=0.62)。此外,随着疾病的进展,EAMG大鼠血清中IgG抗体水平持续增加,尤其是强化免疫后,说明本实验中的EAMG动物模型可模拟临床疾病。
  第二部分:
  1.外泌体鉴定
  DMSO-Dex和statin-Dex的颗粒直径主要分布在70-140nm范围内。电子显微镜下可观察到外泌体的完整形态,直径约1OOnm。通过Western方法检测TSGl01(一种成熟的外泌体标记物),可观察到两组外泌体均表达TSG101,大小为49kDa。
  2.外泌体主要分布于胸腺内皮质及皮髓质交界处
  外泌体主要位于胸腺内皮质以及皮质和髓质之间的交界处。DMSO-Dex组和statin-Dex组之间的分布无明显差异。此外,可观察到外泌体被角蛋白阳性的胸腺上皮细胞吞噬。
  结论:
  一、TLR9通路在EAMG的发病机制中发挥重要作用。应用抑制性ODN序列H154阻断TLR9通路可下调EAMG人鼠Tfh细胞和生发中心B细胞比例,从而减少抗AChR抗体产生和抗体类别转换,并最终缓解重症肌无力临床表现。
  二、statin-Dex可上调胸腺内Foxp3+Treg的比例。statin-Dex和DMSO-Dex均可升高胸腺基质细胞CD40的表达,但只有statin-Dex可增加mTEC内的Aire表达。statin-Dex和DMSO-Dex在体外诱导Foxp3+Treg细胞分化的作用依赖于上皮细胞。
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