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目的:炎症性肠病(Inflammatory bowel disease,IBD)是一种以胃肠道炎症为特征的慢性复发性疾病,包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)和克罗恩氏病(Crohn’s disease,CD)。IBD的病因及发病机制尚不清楚,普遍认为是由于遗传因素、肠道菌群、肠黏膜免疫调节异常和环境因素等相互作用,通过削弱肠道屏障导致肠道黏膜免疫过度激活而引起的疾病。肿瘤坏死因子样配体1A(TNF-like ligand,TL1A),又称TNFSF15,是肿瘤坏死因子超家族成员之一。TL1A是II型跨膜蛋白,它以膜结合形式和可溶性形式存在,其受体分为膜结合性死亡受体3(death receptor3,DR3)和可溶性诱杀受体3(decoy receptor3,Dc R3)两种。TL1A主要表达在树突状细胞、内皮细胞、巨噬细胞、单核细胞以及少量表达在活化的T细胞,而DR3则主要表达在活化的T细胞,TL1A与DR3之间的相互作用在稳态条件下和炎症状态下均影响肠道黏膜免疫应答。最近对转基因和基因敲除小鼠以及这两种蛋白的中和或激动性抗体进行的多项研究清楚表明,TL1A/DR3信号轴介导多种免疫系统疾病(包括IBD)进程。然而,TL1A在IBD的发生发展中的具体作用仍不清楚,因此,本课题利用TL1A基因敲除小鼠(Tl1a-/-),构建DSS诱导的急、慢性实验性结肠炎以及T细胞过继转移模型,探讨Tl1a基因缺失对小鼠实验性结肠炎进展的影响;探讨TL1A在小鼠IBD模型病变形成中的免疫调节机制,分析在体内、外不同条件下TL1A/DR3间相互作用对T细胞分化的效应机制。研究方法:(1)利用WT小鼠建立的肠炎模型检测:(1)炎症性肠黏膜中Tl1a的m RNA表达变化;(2)炎症性肠黏膜中TL1A的蛋白表达变化;(3)不同淋巴细胞亚群表面TL1A和DR3表达变化。(2)利用WT与Tl1a-/-小鼠建立的肠炎模型,比较分析TL1A基因缺失对小鼠急、慢性肠炎发生、发展的影响。(1)检测小鼠体重、血便、下痢和生存率;(2)检测结肠长度、重量、水肿和狭窄程度以及结肠镜变化,评价小鼠肠炎的临床活动性变化并给予评分(Disease activity index,DAI);(3)取肠组织,进行组织病理学观察,评估组织病理学得分。(3)利用WT与Tl1a-/-小鼠建立的肠炎模型,比较分析Tl1a基因缺失对小鼠炎症性肠黏膜免疫应答的影响。检测肠系膜淋巴结(Mesenteric Lymph Node,MLN)细胞和结肠的固有层淋巴细胞(lamina propria lymphocyte,LPL)总细胞数量及各细胞亚群的细胞数及表型变化,比较分析TL1A对肠道相关淋巴组织(gut associated lymphoid tissue,GALT)内的蓄积和浸润的调节作用。(4)利用WT与Tl1a-/-小鼠建立肠炎模型,比较分析TL1A对GALT内CD4+T细胞分化的调节效应机制。(1)检测MLN与LPL内T细胞在体外TCR信号刺激(anti-CD3/anti-CD28)条件下细胞因子的产生(IL-6、IFN-γ、IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22、IL-4、1L-5、IL-10、IL-13);(2)检测MLN与LPL内固有免疫细胞因子的分泌(IL-1β、IL-12、IL-23);(3)检测MLN与LPL内Th1,Th2,Th17和Treg细胞分化相关细胞因子及核转录因子(IFN-γ、IL-17A、IL-4、IL-10、IL-17F、IL-22、Foxp3、ROR-γt、T-bet、GATA3)表达。(5)利用WT和Tl1a-/-小鼠naive CD4+T细胞在体外T细胞分化条件下成功诱导Th1、Th17和Treg分化。检测Th细胞分化相关细胞因子和核转录因子(IFN-γ、IL-17A和Foxp3)的表达,分析TL1A对体外Th细胞分化的调节机制。(6)利用Rag1-/-和Tl1a-/-Rag1-/-小鼠建立体内Th细胞分化体系。(1)观测Tl1a-/-和WT T细胞分别过继回输至Rag1-/-或者Tl1a-/-Rag1-/-小鼠的慢性肠炎发病程度,1)检测小鼠体重、血便、下痢和生存率;2)检测结肠长度、重量、水肿和狭窄程度,评价小鼠肠炎的临床活动性变化并给予评分;3)取肠组织,进行组织病理学观察,评估病理组织学得分;(2)检测LPL内T细胞分化相关细胞因子的表达(IFN-γ、IL-17A)。探讨TL1A/DR3信号途径调节体内T细胞分化的细胞间作用方式(T-T或T-APC)以及效应机制。(7)利用Tl1a-/-和WT小鼠,探究骨髓来源的树突细胞(Bone marrow-derived dendritic cells,BMDC)功能变化。(1)应用脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)刺激活化,检测MHC-II以及共刺激分子CD80和CD86表达水平;(2)应用FITC-dextran,检测BMDC吞噬功能;(3)应用ELISA检测细胞培养上清液IL-12和IL-23分泌水平。(8)利用Tl1a-/-和WT骨髓来源的树突细胞在体外与WT和Tl1a-/-来源的naive CD4+T细胞共培养建立体外分化条件下成功诱导Th1、Th17和Treg分化。检测Th细胞分化相关细胞因子和核转录因子的表达(IFN-γ、IL-17A和Foxp3),分析DC上TL1A对体外Th细胞分化的调节机制。(9)利用Tl1a-/-和WT小鼠骨髓来源的树突细胞(BMDC)探讨TL1A缺失影响DC吞噬功能的分子机制。结果:(1)利用WT小鼠建立急性肠炎模型,与WT对照组小鼠相比,炎性肠黏膜组织中Tl1a m RNA表达增高(p<0.05),TL1A总蛋白表达增高(p<0.05);TL1A在树突细胞,中性粒细胞,巨噬细胞上高表达(p<0.05),而DR3主要表达在活化的CD4+T细胞(p<0.05)。(2)利用WT与Tl1a-/-小鼠建立的急、慢性肠炎模型后,与WT小鼠相比,Tl1a-/-小鼠易感性下降,表现为Tl1a-/-组小鼠体重变化率、疾病活动度评分、死亡率和组织病理学评分均显著低于WT组小鼠(p<0.05),而结肠长度则明显增长(p<0.05)。(3)利用WT与Tl1a-/-小鼠建立的急、慢性肠炎模型后,Tl1a-/-组与WT组相比,中性粒细胞、浆细胞样树突细胞的细胞比例和细胞数量明显上调(p<0.05);而髓系树突细胞、巨噬细胞、单核细胞的细胞比例和细胞数量明显下调(p<0.05)。此外,CD4+、CD44+CD4+T细胞的细胞比例和细胞数则明显下降(p<0.05)。(4)利用WT与Tl1a-/-小鼠建立的急、慢性肠炎模型后,与WT小鼠相比,Tl1a-/-小鼠肠道固有层Th1、Th17细胞应答显著减弱,相反Th2和Treg免疫应答明显增强(p<0.05);LPL与MLN在体外经过CD3/CD28刺激后,经ELISA检测,Tl1a-/-组与WT组相比IFN-γ,IL-17A,IL-17F,IL-21,IL-6和TNFα细胞因子分泌水平下降,而IL-4,IL-10和IL-22细胞因子分泌水平上调(p<0.05)。(5)利用WT与Tl1a-/-小鼠的naive CD4+T细胞建立体外细胞分化体系后,Tl1a-/-组与WT组相比,Th1/Th17比例明显下调,而Treg比例显著上调(p<0.05)。(6)利用Rag1-/-/Tl1a-/-Rag1-/-小鼠分别回输WT/Tl1a-/-naive CD4+T细胞建立体内Th细胞分化体系。Rag1-/-小鼠作为受体时,Tl1a-/-供体组与WT供体组相比,Tl1a-/-供体组肠炎减轻,表现为Tl1a-/-供体组小鼠体重变化率、疾病活动度评分(DAI)评分和组织病理学评分均显著低于WT供体组小鼠,且肠道固有层Th1、Th17细胞应答显著减弱(p<0.05);而当Rag1-/-与Tl1a-/-Rag1-/-小鼠分别作为受体回输WT naive CD4+T细胞时,Tl1a-/-Rag1-/-小鼠易感性下降,表现为Tl1a-/-Rag1-/-受体组小鼠体重变化率、疾病活动度评分(DAI)评分和组织病理学评分均显著低于Rag1-/-受体组小鼠,且肠道固有层中树突细胞功能减弱且Th1、Th17细胞应答显著减弱(p<0.05);(7)树突细胞功能变化:应用LPS刺激后,Tl1a-/-组与WT组BMDC相比,MHC-II以及共刺激分子CD80和CD86表达水平下降;FITC-dextran吞噬功能下降;细胞培养上清液IL-12和IL-23水平下降(p<0.05)。(8)利用WT和Tl1a-/-BMDC分别与Tl1a-/-和WT的naive CD4+T细胞共培养后,Tl1a-/-BMDC组使WT naive T细胞分泌IFN-γ与IL-17A的能力减弱,而分化为Foxp3+Tregs的能力增强(p<0.05)。(9)TL1A在细胞核和细胞质内表达,且通过影响DC-SIGN/RAF1/NFκB途径促进TLR4信号介导的DC活化,并释放大量的IL-12和IL-23,从而增强Th1和Th17的分化。结论:(1)TL1A通过其对结肠Th1和Th17细胞的促进作用,在IBD发病机制中起着重要的调节作用。(2)通过T-T和DC-T细胞相互作用的方式,TL1A与其受体DR3结合促进Th1和Th17细胞分化。(3)TL1A位于细胞质和细胞核中,并且TL1A通过影响DC-SIGN/RAF1/NFκB途径促进TLR4信号介导的DC活化。