張瀟涵,李江超,劉 擎,周澤啟,仰明明,王麗京 (廣東藥科大學(xué)血管生物學(xué)研究所,廣東廣州510006)
·基礎(chǔ)與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)·
植物凝集素上調(diào)小鼠免疫器官M(fèi)DSC細(xì)胞的研究
張瀟涵,李江超,劉 擎,周澤啟,仰明明,王麗京 (廣東藥科大學(xué)血管生物學(xué)研究所,廣東廣州510006)
目的:探討小鼠腹腔注射植物凝集素(PHA)后血液、脾臟、骨髓中的MDSC數(shù)量的變化,明確PHA對(duì)小鼠血液、脾臟、骨髓MDSC的作用.方法:小鼠腹腔注射PHA后,提取小鼠血液、脾臟及骨髓進(jìn)行細(xì)胞裂解,標(biāo)記抗體后采用流式細(xì)胞儀進(jìn)行檢測(cè)和分析.結(jié)果:PHA處理組小鼠的骨髓、脾臟、外周血中MDSC百分比明顯比生理鹽水組高,骨髓中生理鹽水組雙陽(yáng)性平均為36.6%,而PHA組雙陽(yáng)性達(dá)到56.4%,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05).脾臟中,生理鹽水組雙陽(yáng)性平均為3.5%,然而植物凝集素組雙陽(yáng)性能達(dá)到11.5%左右,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05).外周血中,PHA處理組MDSC百分比明顯升高,對(duì)照組MDSC平均百分比占4.6%,而PHA組MDSC平均百分比占19.8%,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05).結(jié)論:植物凝集素腹腔刺激小鼠后,可促使小鼠血液、脾臟、骨髓中MDSC濃度的上調(diào).
植物凝集素;MDSC細(xì)胞;細(xì)胞分化
凝集素是一種糖結(jié)合蛋白,廣泛存在于動(dòng)物、植物和微生物中.植物凝集素(Phytohaemagglutinin,PHA)是低聚糖(由D?甘露醇、氨基葡萄糖酸衍生物構(gòu)成)與蛋白質(zhì)的復(fù)合物,屬于高分子糖蛋白類,存在于一些植物中.植物凝集素根據(jù)其來(lái)源可分為豆科凝集素(存于豆類種子中,可從豆類種子中提取出來(lái))、幾丁質(zhì)結(jié)合凝集素、單子葉植物甘露糖結(jié)合凝集素、葫蘆科韌皮部凝集素、莧科凝集素等[1],均屬于中藥提取物,且它們對(duì)紅細(xì)胞可產(chǎn)生一定的凝集作用,故而稱做植物血凝素或植物凝集素[2].未成熟髓樣抑制細(xì)胞(Myeloid de?rived suppressor cells,MDSC)是一群異質(zhì)性細(xì)胞,來(lái)源于骨髓系統(tǒng),包括未成熟的巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和粒細(xì)胞等,其共同的表面標(biāo)志為Gr?1+/CD11b+,具有很強(qiáng)的免疫抑制作用,是引起腫瘤免疫逃逸的主要細(xì)胞群[3-5].MDSC細(xì)胞在以往研究中,其升高主要是在腫瘤患者和荷瘤小鼠中觀察到的,MDSC能夠發(fā)揮強(qiáng)大的免疫抑制作用,在腫瘤發(fā)展中扮演重要角色.MDSC細(xì)胞能夠抑制機(jī)體免疫功能已經(jīng)被廣泛認(rèn)可,PHA能夠刺激淋巴細(xì)胞增殖,而PHA與MDSC二者相互作用關(guān)系尚不清楚.目前豆科類凝集素已發(fā)現(xiàn)了70多種,且研究較為清楚,所以采用了豆科類凝集素用于研究.本研究探討了PHA對(duì)MDSCs的影響,為研究未患瘤狀態(tài)下MDSC細(xì)胞各項(xiàng)功能提供依據(jù).
1.1 小鼠C57BL/6小鼠購(gòu)買自廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,許可證號(hào)SCXK(粵)2013-0002.小鼠相關(guān)實(shí)驗(yàn)獲得廣東藥科大學(xué)倫理委員會(huì)許可.
1.2 試劑和儀器1 mL注射器;EDTA.K2抗凝采血管;流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)抗體:Gr1?PE(貨號(hào)12?5931);CD11a?FITC(貨號(hào)11?0112),抗體(購(gòu)自eBioscience公司);紅細(xì)胞裂解液(購(gòu)買自life technologies);尼龍篩網(wǎng)(貨號(hào)22363548),F(xiàn)isherbrand;流式細(xì)胞儀(型號(hào):BD FACSCantoⅡ).瑞氏?姬姆薩染色液(購(gòu)自于珠海貝索生物技術(shù)有限公司);載玻片、蓋玻片(均購(gòu)自于江蘇世泰實(shí)驗(yàn)器材有限公司);PHA(購(gòu)自于廣州市醫(yī)藥工業(yè)研究所).
1.3 實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1 PHA腹腔注射 取C57小鼠6~8周,腹腔注射濃度為10 mg/mL的PHA 0.2 mL,每隔24 h注射一次,連續(xù)注射3次.
1.3.2 骨髓MDSC檢測(cè) 將PHA腹腔注射后的小鼠麻醉處死后,取出小鼠后腿,在1XPBS緩沖液中將肌肉剝離,然后用1 mL PBS沖骨髓,吹打混勻,過(guò)70 μm尼龍篩網(wǎng),取100 μL加入流式管中,各加入0.3 μL的Gr1和CD11b抗體,震蕩混勻,室溫避光孵育35 min,加入100 μL紅細(xì)胞裂解液進(jìn)行裂解紅細(xì)胞,15 min后加入1 mL的PBS震蕩混勻,在低速離心機(jī)1500 r/min,離心5 min;棄掉上清,加入1 mL PBS震蕩混勻,在低速離心機(jī)1500 r/min,離心5 min;重復(fù)1次,棄上清,加入200 μL 1%多聚甲醛固定液固定,混勻,上流式細(xì)胞儀進(jìn)行檢測(cè).
1.3.3 脾臟MDSC檢測(cè) 將PHA腹腔注射后的小鼠麻醉處死后,將小鼠固定于夾板上,用手術(shù)器械取出脾臟,置于滅菌的1 mL冰凍1XPBS,輕輕研磨組織并吹打混勻,以下步驟同上.
1.3.4 血液MDSC檢測(cè) 將PHA腹腔注射后的小鼠乙醚麻醉后,眼眶取血,防止凝血現(xiàn)象,將血液置抗凝管中,取100 μL加入流式管中,各加入0.3 μL的Gr1和CD11b抗體,震蕩混勻,室溫避光孵育35 min,加入100 μL紅細(xì)胞裂解液進(jìn)行裂解紅細(xì)胞,20 min后加入1 mL的PBS震蕩混勻,在低速離心機(jī)1500 r/min,離心5 min;棄掉上清,加入1 mLPBS震蕩混勻,在低速離心機(jī)1500 r/min,離心5 min;重復(fù)1次,棄上清,加入200 μL 1%多聚甲醛固定液固定,混勻,上流式細(xì)胞儀進(jìn)行檢測(cè).
1.3.5 血液、骨髓涂片 將PHA腹腔注射后的小鼠麻醉,眼眶取血滴在載玻片上,稍微晾干后,用甲醇固定10 min,進(jìn)行吉姆薩染色;小鼠處死后,取出小鼠后腿,在1XPBS緩沖液中將肌肉剝離,然后用1mLPBS沖下骨髓,吹打混勻,5000 r/min,離心5 min,棄上清,將剩余混勻之后涂在在玻片上,甲醇固定10 min后,PBS沖洗自然晾干后,吉姆薩染色.
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法或中位表示,使用軟件Gradprim5.0,采用t檢驗(yàn),假設(shè)條件P<0.05時(shí)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.
2.1 PHA刺激后,骨髓、脾臟、血液中的MDSC升高
采用0.9%氯化鈉生理鹽水和10 mg/mL植物凝集素,以0.2 mL/只分別腹腔注射6~8周齡C57小鼠,每組5只,每隔24 h注射一次,共3次.取出骨髓、脾臟及外周血標(biāo)上MDSC抗體(Gr1?PE,CD11b?FITC)進(jìn)行流式檢測(cè).流式細(xì)胞術(shù)是一種生物學(xué)技術(shù),是利用流式細(xì)胞儀對(duì)懸液中的單細(xì)胞或其他生物粒子標(biāo)記的熒光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),實(shí)現(xiàn)高速、逐一的多種參數(shù)分析和分選的技術(shù).基于細(xì)胞自身的物理、化學(xué)特性,借助流式細(xì)胞儀的單細(xì)胞高速,通過(guò)閾值、光電倍增管電壓設(shè)置、陰性對(duì)照設(shè)置、熒光補(bǔ)償調(diào)節(jié)以及多方式設(shè)門等對(duì)細(xì)胞進(jìn)行分析.流式儀上樣細(xì)胞數(shù)量為10000個(gè).調(diào)節(jié)電壓及熒光補(bǔ)償,結(jié)果發(fā)現(xiàn),雙陽(yáng)性代表MDSC,植物凝集素組在骨髓、脾臟、外周血MDSC明顯比生理鹽水組高,骨髓中生理鹽水組雙陽(yáng)性平均為36.6%,而植物凝集素組雙陽(yáng)性MDSCs細(xì)胞達(dá)到56.4%,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001,圖1).脾臟中,生理鹽水組雙陽(yáng)性平均為3.5%,然而植物凝集素組雙陽(yáng)性能達(dá)到11.5%左右,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.0002,圖2).同樣,外周血中,植物凝集素雙陽(yáng)性明顯升高,對(duì)照組雙陽(yáng)性平均百分比占4.6%,而實(shí)驗(yàn)組雙陽(yáng)性平均百分比占19.8%,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.0005,圖3).
圖1 植物凝集素腹腔注射對(duì)小鼠骨髓中MDSC的影響
圖2 植物凝集素腹腔注射對(duì)小鼠脾臟中MDSC的影響
圖3 植物凝集素腹腔注射對(duì)小鼠外周血中MDSC的影響
2.2 PHA刺激后造成骨髓細(xì)胞發(fā)生改變,而血涂片發(fā)生變化不大植物凝集素腹腔刺激小鼠后,其骨髓細(xì)胞變化明顯,吉姆薩染色后在顯微鏡下觀察,實(shí)驗(yàn)組較對(duì)照組骨髓細(xì)胞數(shù)目明顯增多,其胞核變小,形態(tài)各樣,核變明顯.而血涂片中,染色深紫色的為淋巴細(xì)胞,胞漿較少,胞核較大,PHA腹腔刺激后,其淋巴細(xì)胞稍有增多,但不明顯(圖4).
圖4 植物凝集素腹腔注射對(duì)小鼠骨髓細(xì)胞、外周血細(xì)胞產(chǎn)生影響,細(xì)胞數(shù)目增多,胞核變化多樣
PHA提純后其成分含量多少可分為兩類,提純后蛋白含量較多的稱為PHA?P,糖蛋白多的則稱為PHA?M,需要進(jìn)一步深入研究[6].20世紀(jì)初期有研究表明植物凝集素對(duì)人和動(dòng)物紅細(xì)胞有凝血作用,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)其藥理作用可作為一種有絲分裂原,通過(guò)激活小淋巴細(xì)胞使之轉(zhuǎn)化為淋巴母細(xì)胞,從而進(jìn)行分裂增殖,同時(shí)可釋放出一些淋巴因子[7];此外,PHA還具有使巨噬細(xì)胞的吞噬功能提高的能力[8-10].近年研究發(fā)現(xiàn)PHA對(duì)病毒侵襲的細(xì)胞有殺傷作用,可對(duì)人體食管癌及肝癌細(xì)胞株發(fā)揮抑制作用,同樣發(fā)現(xiàn)對(duì)艾氏腹水癌也發(fā)揮抑制作用;可延長(zhǎng)荷瘤小鼠的生存期[11-13];此外,還能促進(jìn)骨髓造血功能,提升白細(xì)胞數(shù)量,可以對(duì)小鼠骨髓細(xì)胞微核發(fā)生率造成影響[14-15].在以往研究中,植物凝集素大都是作為免疫治療劑進(jìn)行應(yīng)用的,其主要配合放療、化療用于腫瘤患者,尤其是免疫功能受損而引起的疾病,例如急性白血病、晚期絨癌、乳腺癌、腸癌、鼻咽癌、再生障礙性貧血、遷延性肝炎等[16-17].在體外,主要用于細(xì)胞,刺激增殖作用.也有文章報(bào)道PHA誘導(dǎo)的免疫力反應(yīng)引起T細(xì)胞有絲分裂,會(huì)對(duì)不同種動(dòng)物的繁殖階段造成不同影響[18].上述研究均沒有涉及到MDSC,尚不清楚PHA對(duì)MDSC細(xì)胞的作用.而在本研究中發(fā)現(xiàn)植物凝集素進(jìn)入血液、骨髓、脾臟中后MDSC的濃度升高.
有研究報(bào)道哺乳動(dòng)物外源注射PHA,其靜止代謝率無(wú)明顯升高,進(jìn)而說(shuō)明PHA反應(yīng)對(duì)哺乳動(dòng)物本身不會(huì)引起能量學(xué)變化[19].由此小鼠狀態(tài)不會(huì)受到影響,本研究采用10 μg/mL PHA腹腔注射后,檢測(cè)小鼠骨髓、血液、脾臟中MDSC細(xì)胞,植物凝集素組在骨髓、脾臟、外周血MDSC(雙陽(yáng)性代表MDSC)明顯比生理鹽水組高.MDSC細(xì)胞還通過(guò)促進(jìn)腫瘤血管生成,促使腫瘤細(xì)胞侵襲及向遠(yuǎn)處器官轉(zhuǎn)移等非免疫機(jī)制促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展[20].初步研究中發(fā)現(xiàn)植物凝集素能夠明顯刺激MDSC細(xì)胞上調(diào),說(shuō)明植物凝集素是對(duì)MDSC細(xì)胞這種異制性細(xì)胞群有一定的作用.尤其在骨髓中,植物凝集素對(duì)其影響更明顯.骨髓富含大量未分化成熟的細(xì)胞,是機(jī)體造血系統(tǒng),能制造出紅細(xì)胞、血小板和各種白細(xì)胞.紅細(xì)胞成熟后進(jìn)入機(jī)體循環(huán),白細(xì)胞能夠殺滅病原菌,由此骨髓也是機(jī)體重要的免疫器官.其在植物凝集素作用下,MDSC細(xì)胞大量增多,主要在荷瘤小鼠中MDSC升高.在炎癥、病毒感染、自身免疫疾病、創(chuàng)傷等病理狀態(tài)下同樣會(huì)導(dǎo)致MDSC積累.研究中小鼠狀態(tài)尚可,由此推測(cè)植物凝集素作用引起了某些因子的變化進(jìn)而促使未分化細(xì)胞轉(zhuǎn)化為MDSC細(xì)胞,導(dǎo)致MDSC在骨髓積累.骨髓涂片中也可發(fā)現(xiàn)其細(xì)胞數(shù)目增多,進(jìn)而能說(shuō)明PHA確實(shí)影響了骨髓細(xì)胞分化.脾臟機(jī)體最大的免疫器官富含淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞,發(fā)揮細(xì)胞免疫和體液免疫功能,植物凝集素作用下,MDSC細(xì)胞也上調(diào),說(shuō)明PHA對(duì)脾臟中免疫細(xì)胞功能產(chǎn)生影響,促使MDSC大量形成,也可能是機(jī)體對(duì)外來(lái)PHA的應(yīng)激反應(yīng)導(dǎo)致某些炎癥因子發(fā)生改變,誘導(dǎo)MDSC細(xì)胞分泌.PHA在體外會(huì)引起紅細(xì)胞凝集現(xiàn)象已被廣泛認(rèn)知,同時(shí)也有文獻(xiàn)報(bào)道PHA在體內(nèi)達(dá)到一定濃度時(shí)同樣也會(huì)引發(fā)血液凝集[21].在PHA腹腔刺激后發(fā)現(xiàn)外周血中MDSC細(xì)胞升高明顯,這說(shuō)明PHA在體內(nèi)對(duì)血液系統(tǒng)的影響不僅在凝血系統(tǒng)方面,免疫力反應(yīng)也很明顯,同時(shí)也有可能是骨髓中MDSC進(jìn)入血液,使血液含有大量MDSC.同時(shí)有研究報(bào)道,植物凝集素會(huì)引起外周單核細(xì)胞分泌IL?6[15],IL?6可誘導(dǎo)MDSC的產(chǎn)生,進(jìn)而使得血液中MDSC增多.提示PHA在促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖的同時(shí)可能降低了細(xì)胞的免疫功能,增加了MDSC的數(shù)量.
直接應(yīng)用PHA可促進(jìn)MDSC細(xì)胞增多,但對(duì)于免疫細(xì)胞尤其淋巴細(xì)胞變化待我們進(jìn)一步研究驗(yàn)證.本研究PHA是通過(guò)何種途徑調(diào)節(jié)了MDSC細(xì)胞,而這種增多的MDSC細(xì)胞是否也具有免疫抑制功能尚不清晰.MDSC在促進(jìn)腫瘤發(fā)展中扮演重要角色,然而對(duì)MDSC的亞群和種類尚不清晰.這為我們研究MDSC細(xì)胞扮演角色提供了很好的方法,便于以后在未患瘤狀態(tài)下MDSC細(xì)胞各項(xiàng)功能的研究.這對(duì)了解MDSC的多樣性有一定的臨床意義,同樣PHA作為免疫學(xué)中重要的藥物,具有較好的應(yīng)用前景.
研究中小鼠為未荷瘤狀態(tài),沒有在這方面進(jìn)行研究.植物凝集素,尤其是豆類植物凝集素,在生長(zhǎng)進(jìn)化中形成了一種很強(qiáng)的抵御病蟲害和動(dòng)物消化的成分[22-23],因此對(duì)動(dòng)物有較強(qiáng)的抗?fàn)I養(yǎng)作用,表現(xiàn)出急性惡心嘔吐和腹瀉,這與我們研究中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)小鼠精神狀態(tài)差這一現(xiàn)象一致,其各器官的變化需要進(jìn)一步全面觀察.
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Study on the effect of phytohaemagglutinin on upregulating MDSCs of immune organ in mice
ZHANG Xiao?Han,LI Jiang?Chao,LIU Qing,ZHOU Ze?Qi,YANG Ming?Ming,WANG Li?Jing
Vascular Biology Research Institute of Guangdong Pharmaceutical University,Guangzhou 510006,China
AIM:To investigate the changes in the number of MDSCs in blood,spleen and bone marrow after intraperitoneal injection of phytohaemagglutinin(PHA)in mice,and confirm the effects of PHA on MDSC in blood,spleen and bone marrow.METHODS:After intraperitoneal injection of PHA in mice,the red cell extracted from the blood,spleen and bone marrow was ly?sised,and MDSCs altering of labeled antibody was detected and analysed using flow cytometry.RESULTS:Percentage of MDSCs treated by Phytohaemagglutinin was significantly higher than that of the control group in bone marrow,spleen,peripheral blood.More detail,MDSCs in control group was 36.6%in bone marrow,while MDSCs in Phytohaemagglutinin group reached 56.4%,and the difference was statistically significant(P<0.05).Average val?ue of MDSCs in spleen was 3.5%in control group,however that of the Phytohaemagglutinin group was 11.5%,and the difference was statistically significant(P<0.05).Similarly,it is difference in peripheral blood(4.6%vs19.8%).CONCLUSION:PHA can promote up?regulation of MDSC in blood,spleen and bone marrow in mice.
Phytohaemagglutinin;MDSCs;cell differentiation
Q95?33
A
2095?6894(2017)04?15?04
2017-02-17;接受日期:2017-03-03
國(guó)家自然科學(xué)基金(81472336,31471290),廣東省科技計(jì)劃(51343072,2014A020212313,2015A030302086)
張瀟涵.E?mail:1123796468@qq.com
王麗京.博士,教授.研究方向:分子腫瘤病理學(xué)、模式動(dòng)物疾病模型.E?mail:wanglijing62@163.com