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编号:10498714
共刺激分子CD28和B7在关节炎发病中的作用
http://www.100md.com 《第二军医大学学报》 2000年第4期
     共刺激分子CD28和B7在关节炎发病中的作用

    邓安梅 仲人前 陈孙孝 施笑梅 孔宪涛

    摘 要 目的:探讨B7:CD28共刺激信号在关节炎发病机制中的作用。方法:经牛Ⅱ型胶原(BⅡC)诱导SD大鼠建立关节炎动物模型;分析抗B7-1和抗B7-2抗体对关节炎大鼠临床症状和特异性免疫反应的影响。结果:抗B7-1抗体可阻止SD大鼠发生胶原诱发性关节炎,降低大鼠对BⅡC的体液免疫反应。结论:B7:CD28共刺激信号在诱发T细胞介导的自身免疫疾病中起作用,抗B7-1抗体具有潜在的治疗作用。

    关键词:共刺激信号;B7;抗原,CD28;关节炎
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    类风湿性关节炎(RA)是一种慢性系统性炎症疾病,其发病机制尚不清楚。近年来的研究表明[1,2],自身免疫过程参与着疾病的发生、发展,被抗原激活的T细胞在RA的激发和维持中起着重要的作用。T细胞表面抗原CD28是重要的共刺激分子,与其配体B7(B7-1或B7-2)结合可刺激T细胞增殖和IL-2转录。本研究采用牛Ⅱ型胶原(BⅡC) 诱导SD大鼠,建立RA动物模型,分析抗B7-1和B7-2抗体对疾病的影响,探讨B7:CD28共刺激信号在RA发病机制中的作用,从而为RA的治疗提供理论依据。

    1 材料和方法

    1.1 动物 SD大鼠200只(购自第二军医大学实验动物中心),雌雄各半,年龄45~50 d,体质量约100 g。兔抗鼠 B7-1和B7-2抗体、兔IgG 2 a抗体(对照)、BⅡC均购自Sigma公司;完全福氏佐剂(FA)的制备:液体石蜡∶羊毛脂=8.5∶1.5,另加卡介苗75 mg/ml,研磨至匀。
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    1.2 关节炎大鼠模型的建立 初次免疫将10 mg BⅡC与5 ml FA研磨均匀后,以100 μl/只的剂量注入大鼠尾部皮内。21 d后用BⅡC以100 μg/只的剂量再次免疫大鼠。动物分4组(n=50)将兔抗鼠 B7-1,B7-2抗体前二者的混合物及对照IgG 2a 分别于初次免疫7 d后开始注射入相应大鼠(隔天,100 μg/只)。分别于25,30,35,40,45 d取10只大鼠进行临床症状、组织病理学和血清免疫学分析。

    1.3 临床症状评分 依据大鼠每只爪的症状评分:1分,红;2分,肿;3分,趾关节变形;4分,关节强直。

    1.4 血清抗胶原抗体滴度测定 采用眼眶后取血的方法,在不同时间采取大鼠全血。分离血清并冻存于-20℃。经加热灭活后用ELISA法检测抗体滴度。首先用0.1 ml的0.01 mg/ml的BⅡC包被微量滴孔板,4℃过夜;用1% BSA进行封闭;血清经1∶500稀释后加入滴孔,室温孵育2 h;加入HRP标记的兔抗大鼠IgG抗体,室温孵育1 h;加入3,3-二氨联苯胺过氧化物酶反应底物;在酶标仪450 nm处读取光密度(D)值。
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    1.5 组织病理学检查 取鼠爪浸泡于甲醛溶液1周后脱钙,进行石蜡包埋,经过胫骨和跗骨关节中心纵行切片,用苏木精和伊红染色。

    1.6 统计学处理 不同组间χ2检验及t检验。

    2 结 果

    2.1 抗B7-1和抗B7-2抗体对关节炎的影响 本研究以BⅡC和FA混合物免疫SD大鼠,并于3周后进行再次免疫,之后在不同时间可观察到SD大鼠关节炎的发生,并且其发病数随免疫时间的延长而增加(图1)。t30601.gif (2557 bytes)

    图1 BⅡC诱导大鼠关节炎发病率

, 百拇医药     Fig 1 Incidence rate of BⅡC-induced rat arthritis

    Control to anti-B7-1:χ2=16.743,P<0.01; Control to anti-B7-2:χ2=0.668,P>0.05;

    Control to anti-B7-1+anti-B7-2:χ2=0.736,P>0.05;

    Anti-B7-1 to anti-B7-2:χ2=19.613,P<0.01;

    Anti-B7-1 to anti-B7-1+anti-B7-2:χ2=1.096,P>0.05

    ○:Control; ●:Anti-B7-1
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    ▲:Anti-B7-1+anti-B7-2; ■:Anti-B7-2

    为定量评估疾病活动程度,我们对大鼠关节症状程度进行了评分。结果表明,与对照组比较,抗B7-1 抗体显著抑制了关节炎的发生,发病率从80%降至50%(P<0.01),发病期推迟(发病率25%时间从25 d推迟到35 d),临床指征下降;而抗B7-2抗体却使病情更为严重,注入抗B7-1 抗体和抗B7-2抗体混合物未明显改变疾病程度和发病期(图2)。t30602.gif (2153 bytes)

    图2 大鼠关节炎临床指征评分

    Fig 2 Clinical index of rat arthritis
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    ○:Control; ●:Anti-B7-1

    ▲:Anti-B7-1+anti-B7-2; ■:Anti-B7-2

    2.2 抗B7-1和抗B7-2抗体对大鼠体液免疫反应的影响 本研究对BⅡC免疫SD大鼠后不同时段的血清抗BⅡC抗体滴度进行测定。结果表明,对照组大鼠在经BⅡC免疫后,血清中抗BⅡC抗体水平迅速上升,与大鼠的关节炎病程相平行,而且在观察期内维持高水平。经抗B7-1抗体处理的大鼠中的抗BⅡC抗体滴度显著低于相应时段的对照组大鼠(P<0.01),而经抗B7-2抗体处理的大鼠抗BⅡC抗体滴度高于对照组(P<0.05),经抗B7-1抗体和抗B7-2抗体处理的大鼠抗体滴度与对照组无明显差别(图3)。t30603.gif (2409 bytes)
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    图3 大鼠模型血清抗BⅡC抗体滴度

    Fig 3 The levels of anti-BⅡC antibody in rat models

    Control:S=0.0975; Anti-B7-1:S=0.0921;

    Anti-B7-2:S=0.0958; Anti-B7-1+anti-B7-2:S=0.1032;

    Control to anti-B7-1:t=4.291,P<0.01;Control to anti-B7-2:t=1.043,P>0.05;

    Anti-B7-1 to anti-B7-2:t=3.829,P<0.01;

    Control to anti-B7-1+anti-B7-2:χ2=0.736,P>0.05;
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    Anti-B7-1 to anti-B7-2:χ2=19.613,P<0.01;

    Anti-B7-1 to anti-B7-1+anti-B7-2:t=3.725,P<0.01

    ○:Control; ●:Anti-B7-1

    ▲:Anti-B7-1+anti-B7-2; ■:Anti-B7-2

    2.3 组织病理学表现 本研究对经不同抗体处理的BⅡC免疫后大鼠的爪关节进行组织切片分析。经苏木精和伊红染色,在光镜下可见,经IgG2a处理的对照组大鼠的关节出现了明显的单核细胞浸润,多形核细胞聚集,关节膜增厚,软骨及骨损伤,淋巴结炎和骨损伤。经抗B7-1抗体处理的大鼠组织改变和炎症反应明显减轻,而经抗B7-2抗体处理的大鼠炎症加强,组织损害更为严重,经抗B7-1 抗体和抗B7-2抗体混合物处理的大鼠与对照组相似(图4)。t30701.gif (6069 bytes)
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    图4 大鼠模型关节组织切片(×100)

    Fig 4 The tissue sections of hindpaws in rat models (HE,×100)

    A:Control troup; B:Anti-B7 treating group

    3 讨 论

    已有研究表明,RA主要由CD4+,MHC Ⅱ类限制性T细胞诱发。T细胞与特异性抗原提呈细胞(APC)相互作用,导致多种细胞因子的产生,作用于关节中的多种细胞,引起B细胞产生免疫球蛋白和类风湿因子,造成免疫性复合物沉淀和补体介导性损伤[3,4]

    APC的共刺激分子作用是T细胞激活、细胞因子分泌和阻止免疫耐受中所必需的。许多研究表明[5~8],调节B7及其配体之间的作用可进行有效的免疫治疗。如,用可溶性(CTLA-4Ig)可阻断小鼠对外源性胰岛细胞的排斥反应,诱导对移植物的长时期特异性耐受;抑制系统性红斑狼疮小鼠的抗体产生,延长其生存;可抑制(EAE)抗原特异性(LNC)的增殖和IL-2分泌,从而缓解临床症状。相反,B7-1可导致肿瘤细胞被排斥,抑制肿瘤转移,而胰岛细胞B7-1的过度表达可引起自身免疫性胰腺炎。在组织移植和自身免疫病领域,通过阻断共刺激信号以探索治疗途径,引起了广泛的兴趣。
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    本研究用BⅡC皮内注射在SD大鼠建立了关节炎模型。在经BⅡC免疫后,大鼠关节炎病情呈现进行性加重过程,从关节增生到关节软骨及骨损害。病程进展过程中大鼠关节的组织学变化类似于类风湿性关节炎,因而SD大鼠中的胶原诱发性关节炎可作为动物模型,用以研究其基础免疫机制和探讨其免疫治疗途经。本研究对B7-1和B7-2在关节炎病程的作用作了探讨。

    在经BⅡC免疫后用IgG 2a处理的对照组SD大鼠出现明显的临床症状(红、肿、趾和踝关节变形);在组织学检查中出现关节结构破坏,软骨及骨损害;血清中含有高滴度的抗BⅡC抗体;也有研究表明[9],关节炎大鼠血清的被动转移可引起关节软骨及骨损害。这提示抗胶原抗体在关节炎发病机制中的作用。可以设想起初存在于外周循环的抗胶原抗体,与关节中的Ⅱ型胶原发生交叉反应,在局部形成抗原抗体复合物,激活补体成分从而吸引炎症细胞迁徙至关节。在此关节炎动物模型的关节面可观察到炎症细胞。目前尚不能确定人RA的发病机制与抗胶原抗体的关系,只有一小部分RA患者血清中可测到抗胶原抗体。然而从多数RA患者关节组织中分离的B细胞可产生抗胶原抗体,提示抗胶原的自身免疫反应在RA的发病机制中起重要作用[10]
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    在本研究中,加入抗B7-1或抗B7-2抗体对关节炎有不同的作用,抗B7-1抗体改善病情,而抗B7-2抗体加重病情。可能抗B7-1抗体可去除特异性刺激信号,即阻断了发生EAE相关的重要因素。这可能包括特异性Th1细胞的产生,这是EAE中必需的。然而在糖尿病模型中抗B7-2具有保护性,而抗B7-1则加重病情。这提示B7-1→Th1细胞,B7-2→Th2的概念过分简单化。此外,可能存在另外的共刺激途径,或者细胞可能对B7:CD28共刺激不敏感而依赖于其他途径。

    参考文献

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