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背景:
支气管哮喘是一种以过度Th2免疫应答为特点的过敏性气道炎症性疾病。嗜碱性粒细胞是一类数量较少的外周血细胞,近来研究发现嗜碱性粒细胞具备促进Th2分化的三个必要条件——递呈抗原、表达共刺激分子及分泌大量IL-4,在启动Th2免疫应答中起关键作用。
血红素加氧酶(Heme Oxygenase,HO)是血红素代谢途径中的限速酶,其同工酶HO-1被认为具有免疫调节作用,具有广泛抗炎效应,但其保护作用机制尚未阐明。我们以往研究证实HO-1可拮抗过敏性气道炎症,抑制Th2免疫应答。本研究在以往研究基础上将进一步探讨HO-1拮抗过敏性气道炎症的机制。
目的:
结合体内外研究探讨嗜碱性粒细胞在启动Th2免疫应答中的作用,以此为基础,进一步探讨HO-1干预对嗜碱性粒细胞的抑制效应及其在过敏性气道炎症中的作用,并初步探讨HO-1抑制嗜碱性粒细胞的可能机制。
方法:
体外研究模型:建立嗜碱性粒细胞体外培养体系:Balb/C或CD40KO小鼠骨髓细胞在IL-3存在条件下培养以获得嗜碱性粒细胞;建立体外Th2细胞分化模式:流式筛选培养获得嗜碱性粒细胞,在体外与MACS分选获得的来源于DO11.10小鼠脾细胞的Naive T细胞共培养,流式细胞术(Flow cytometry,FCM)检测Th2细胞;体内动物研究模型:用卵清蛋白(Ovalbumin,OVA)致敏、激发Balb/C或CD40KO小鼠制备过敏性气道炎症动物模型。在上述研究体系中给予氯化高铁血红素(Hemin)诱导HO-1或锡-原卟啉(Sn-protoporphyrin,SnPP)抑制HO-1活性,通过以FCM检测为主的研究手段研究嗜碱性粒细胞分化、活化、共刺激分子表达、抗原摄取及促进Th2细胞分化的影响,结合ELISA测定肺组织或外周血中细胞因子、OVA-sIgE、肺组织病理改变等指标,综合分析HO-1干预对嗜碱性粒细胞及其参与Th2免疫应答的影响。通过研究HO-1干预对嗜碱性粒细胞表达IL-3R、IL-10R及T细胞分泌IL-3、IL-10的影响,探讨IL-3/IL-3R、IL-10/IL-10R在HO-1抑制嗜碱性粒细胞机制中的作用。通过比较CD40KO与野生型小鼠致敏后气道炎症和嗜碱性粒细胞数量及分化变化,结合体外激活和阻断CD40对嗜碱性粒细胞促进 Th2分化的影响,探讨CD40共刺激分子在HO-1抑制嗜碱性粒细胞中的作用。
结果:
1、体外Hemin诱导HO-1高表达显著抑制嗜碱性粒细胞分化,下调嗜碱性粒细胞活化标记,下调共刺激分子CD40及MHCⅡ类分子表达,抑制嗜碱性粒细胞对OVA-FITC的摄取,加用SnPP抑制HO-1活性明显逆转Hemin作用。
2、OVA致敏、激发后显著增加外周血、纵膈引流淋巴结嗜碱性粒细胞数量,提示其参与了OVA诱导的过敏性气道炎症。
3、在OVA诱导的过敏性气道炎症中,Hemin诱导HO-1高表达显著减少外周血、纵膈引流淋巴结中嗜碱性粒细胞数量,下调纵膈引流淋巴结及肺组织中嗜碱性粒细胞活化标记,下调共刺激分子CD40、及MHCⅡ类分子表达,抑制嗜碱性粒细胞对OVA-FITC的摄取能力;Hemin对嗜碱性粒细胞的抑制作用伴随着纵膈引流淋巴结中OVA特异性Th2细胞数量减少,肺组织中IL-4、IL-33、IL-3等Th2类细胞因子水平下降、肺组织中过敏性炎症显著减轻;加用SnPP抑制HO-1活性明显逆转Hemin作用。
4、Hemin诱导HO-1高表达显著下调嗜碱性粒细胞表达IL-3R,上调IL-10R表达,降低肺组织或淋巴细胞培养上清液中IL-3水平及增加纵膈淋巴结CD4+IL-10+数量;加用SnPP抑制HO-1活性明显逆转Hemin作用。
5、CD40KO显著抑制OVA致敏所致的嗜碱性粒细胞数量增加,并明显减少纵膈淋巴结中OVA特异性Th2细胞数量;刺激CD40显著增强嗜碱性粒细胞对 Th2细胞的分化,而阻断CD40则明显抑制嗜碱性粒细胞对Th2细胞的分化。
结论:
通过体内外研究,我们得出以下结论:
1、嗜碱性粒细胞在体内外具有促进Th2细胞分化并促进 Th2免疫应答作用。
2、HO-1在体内外均可显著抑制嗜碱性粒细胞分化、活化及抗原递呈功能及其对 Th2细胞分化的促进作用,进而抑制OVA诱导的过敏性气道炎症。
3、嗜碱性粒细胞表达IL-3R.CD40及IL-10R;HO-1抑制嗜碱性粒细胞机制可能与抑制IL-3/IL-3R、CD40/CD40L及促进IL-10/IL-10R信号通路有关。