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编号:11446876
混合皮肤移植中自体角朊细胞转染B7-1后诱导抑制功能的改变
http://www.100md.com 《福建医科大学学报》 2005年第3期
     摘要: 目的 分析混合皮肤移植中自体角朊细胞转染B7-1基因后功能的改变,并探讨传统共刺激分子和MHCⅡ类分子等在自体角朊细胞诱导的局部免疫耐受中的作用。 方法 利用建立的MELC体外模拟系统,对自体角朊细胞进行B7-1基因的转染,观察转染前后自体角朊细胞诱导抑制能力的变化,同时通过抗CTLA-4单抗及HLAⅡ类分子的封闭实验,观察这些分子在自体皮岛抑制效应中的作用。 结果 自体角朊细胞转染B7-1基因后,诱导局部免疫抑制的能力消失,如果加入抗B7-1单抗阻断B7-1的作用后,其诱导抑制的能力又恢复;抗CTLA-4单抗不能阻断自体角朊细胞在实验体系中的抑制作用;用单抗所作的封闭实验结果表明,抗HLA-DR单抗封闭组对自体角朊细胞对MELR抑制诱导的影响最小(P>0.05),抗DQ单抗则可以对MELR的抑制得到最大幅度的回复,而抗DP单抗也可以使体系中cpm值有一定的回升。 结论 混合皮肤移植中,自体角朊细胞之所以可以诱导局部免疫耐受,是通过B7-1以外的其他共刺激信号激活Th 2 亚群、进而遏制Th 1 亚群来诱发抑制的,而且这种抑制与CTLA-4的负向调节无关,并具MHC限制性。

    关键词: 混合皮肤移植;角朊细胞;B7-1;免疫抑制

    为了克服烧伤中移植异体皮出现的排异问题,早在1970年代,我国的外科医生就发现应用自体皮和异体皮混合移植技术,可有效地缓解排异,促进自体表皮细胞分化增殖,从而解决了创面感染和大面积修复等深度烧伤治疗中的棘手问题,大大提高了烧伤治愈率。1980年代初,这一成果在国外发表后引起国际烧伤界很大的反响。仿效者皆得到满意疗效,被称作是一项“令人震惊的结果”和“来自开放中国的创造性的移植技术” [1] 。其免疫学机制未明,前期的研究表明,自体表皮能有效抑制自体淋巴细胞对异体表皮的同种异体增殖反应。进一步的实验表明,混合皮肤移植中的自体表皮之所以能够诱导局部免疫耐受,是由于自体角朊细胞通过间接递呈,激活了Th 2 、抑制了Th 1 细胞,从而激发了Th 1 向Th 2 的极化的结果 [2-5] ,而在此过程中,共刺激信号发挥了怎样的作用呢?T细胞的激活除了需要来自于抗原提供的第一信号外,还需要第二信号(共刺激信号)。近年来的实验表明,在一些病理条件或γ-干扰素(IFN-γ)的作用下,角朊细胞表面可表达主要组织相容性复合体Ⅱ(MHCⅡ类分子)和细胞间黏附分子-1(ICAM-1)、CD 40 等,提示在这些条件下角朊细胞参与抗原递呈的可能和辅助T细胞激活的协同能力。外源性抗原递呈阻断剂———氯喹可以遏止自体表皮和自体角朊细胞的抑制作用的实验也确认了这一点 [2] 。而角朊细胞并不表达T细胞激活所需的B7-1、B7-2等传统的共刺激分子,有可能通过其他的表面分子提供共刺激信号,参与Th 2 的激活,由后者释放的细胞因子抑制Th 1 的增殖。近年来的实验表明,细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4(CTLA-4)在T淋巴细胞活化反应中的负向调节作用,而本体系中自体角朊细胞的抑制作用是否与CTLA-4有关联?笔者将通过转染B7-1和抗CT-LA-4单抗及HLA-Ⅱ类分子的封闭实验来探讨这些分子在自体皮岛抑制效应中的作用。

    1 材料与方法

    1.1 标本来源及细胞的分离 人体标本为烧伤和泌尿外科患者术前外周血和无菌手术皮块,皮块大小为1mm×2mm。皮块中角朊细胞的分离参照文献[4-5]的方法进行。

    1.2 对角朊细胞进行B7-1基因的转染 角朊细胞调节浓度为1×10 5 mL -1 ,放入37℃10cm的培养皿,37℃、体积分数0.05的CO 2 过夜,加入2mL1×10 4 mL -1 的CFU,含CD 80 cDNA逆转录病毒(CD 80 -pLXSN,由上海第二医科大学严俊教授提供),同时加入Polybrene(Sigma)至终浓度8μg/mL,置32℃、体积分数0.05的CO 2 16h后换液,24h后加G418(Sigma)至终浓度0.5mg/mL,37℃培养8d后挑克隆。用FACS检测角朊细胞B7-1的表达:取转染后的角朊细胞100μL(1×10 6 mL -1 ),放入试管中,加入CD 80 单抗(Pharmgen)100μL,冰浴30min,PBS洗3次,加入100μL1∶10稀释的FITC-羊抗鼠Ig(洛阳华美公司进口分装),冰浴30min,PBS洗3次,上FACS(Becton Dickinson)待测。

    1.3 转染B7-1基因之后角朊细胞功能的变化 用B7-1表达阳性的自体和异体角朊细胞,分别替代前面实验体系中的正常的角朊细胞,接种于96孔圆底板,培养方法同前(表1),观察每分钟脉冲数(cpm)值的变化 [4-5] 。

    表1 转染B7-1基因后角朊细胞功能变化检测的接种设计 略

    1.4 CTLA-4单克隆抗体对自体角朊细胞的抑制作用的影响 在La(1×10 5 )+Eb(1×10 5 )+Kca(0.5×10 5 )的培养体系中,分别于8,16,24,32,40,48,56h时,加入抗CTLA-4单抗,使终浓度分别为0.5μg/mL和1.0μg/mL,培养方法及对照均同前,观察cpm值的变化。

    1.5 HLAⅡ类分子在诱导抑制中的作用 自体角朊细胞用IL-2和IFN-γ(按照本实验系统所测得的浓度)进行诱导,24h后再用抗HLA-DR、DP、DQ单抗(1μg/mL)进行封闭,按以下设计进行实验,培养方法同前,观察cpm值的变化。

    2 结 果

    2.1 B7-1基因转染前后角朊细胞B7-1的表达情况 在转染B7-1基因之前,角朊细胞不表达B7-1,而在转染之后,就有了很高的表达(图1)。

    图1 转染前后角朊细胞B7-1的表达 略

    2.2 B7-1表达阳性的自体角朊细胞对MELR的影响 自体角朊细胞在转染B7-1基因后,对同种异体增殖反应的抑制诱导能力消失(表2)。

    表2 B7-1阳性的自体角朊细胞对MELR抑制的消失 略

    2.3 CTLA-4在诱导抑制中的作用 CTLA-4在经典的共刺激通路中起着负性调节的作用,笔者在引入自体角朊细胞的MELC体系中加入抗CTLA-4单抗来阻断CTLA-4的作用,观察反应格局的变化(表3)。

    2.4 HLAⅡ分子在诱导抑制中的作用 根据笔者建立的实验体系所检测的细胞因子的浓度,按此浓度的IL-2和IFN-γ对角朊细胞进行作用后,分别用HLA-DR、HLA-DP和HLA-DQ单抗进行封闭,观察自体角朊细胞诱导抑制能力的变化(图2),对自体角朊细胞进行三种HLAⅡ类分子的封闭,体系中的cpm值都有不同程度的回升,RR值都有所增加。

    表3 CTLA-4在自体角朊细胞诱导抑制中的作用 略

    图2 HLAⅡ类分子在自体角朊细胞诱导抑制中的作用 略

    3 讨 论

    角朊细胞作为一种抗原递呈细胞越来越引起人们的关注,在一些病理条件下或在IFN-γ等细胞因子的作用下,角朊细胞可表达MHCⅡ分子和一些黏附分子如ICAM-1,并有Ii链和HLA-DM不同程度的表达 [6] ,表明其具备抗原递呈细胞的基本条件。先期的一些研究也表明,对于不同的抗原模式,角朊细胞与T细胞之间的作用也不尽相同 [6-7] :在一定的条件下角朊细胞可参与辅助激活淋巴细胞对超抗原的增殖反应,而对一些半抗原和多肽抗原,却可以导致CD +4 T细胞克隆抗原特异性不应答,这些都与角朊细胞是否表达活化T细胞所需的共刺激信号有关。作为非专业性的抗原递呈细胞,角朊细胞不具有经典的共刺激分子B7-1和B7-2,笔者对角朊细胞进行B7-1基因转染后,发现B7-1阳性的自体角朊细胞对淋巴细胞的同种异体反应的抑制作 用消失,而且,为了验证角朊细胞诱导耐受是否与负性调节分子CTLA-4有关,笔者在引入自体角朊细胞体系的不同时间段加入抗CTLA-4单抗,结果发现体系中的cpm值并没有回升,这些都说明了混合皮肤移植中自体角朊细胞所诱导的抑制作用依赖于B7-1以外的其它某种共刺激信号,而且与CTLA-4无关。MHCⅡ类分子的在角朊细胞表面的表达赋予其抗原递呈的能力,也与许多皮肤性疾病的病因学有关。先期的实验从不同侧面说明,自体角朊细胞诱导局部抑制与其参与抗原递呈及其间接识别有关,而间接识别是有MHC限制性的,T细胞在接受APC递呈的外来性抗原的同时,必须识别其细胞膜的MHCⅡ类分子,而HLAⅡ类分子在皮肤疾患的作用早已为人们所关注,在病理条件或某些细胞因子如IFN-γ等的诱导下,角朊细胞能表达HLAⅡ类分子 [8] 。不同来源的角朊细胞所表达的HLAⅡ类分子也不相同,如前额来源的角朊细胞只可检测到DR,而口腔来源的角朊细胞则可出现DR、DP、DQ的表达。DR的表达被确认为皮肤性疾病的主要病因学之一,而DP和DQ则被认为与诱导免疫低反应有关 [8-9] ,笔者在观察HLAⅡ分子与角朊细胞诱导抑制的关系时发现,抗HLA-DR单抗封闭组对自体角朊细胞对MELR抑制诱导的影响最小,而抗DQ单抗则可以对MELR的抑制得到最大幅度的回复,抗DP单抗也可以使体系中cpm值有一定的回升,这说明自体角朊细胞诱导的抑制可能与HLA-DQ和DP有关,但还需进一步的研究证实。

    笔者认为,混合皮肤移植中,角朊细胞之所以可以诱导局部免疫耐受,是通过B7-1以外的其他共刺激信号激活Th2亚群,进而遏止Th1亚群来诱发抑制的,而且这种抑制与CTLA-4的负向调节无关,并具MHC限制性,具体机制有待进一步研究。

    参考文献:

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    [8] Griffiths CEM,Voovhees JJ,Nickoloff BJ.Gamma interferon in-duces different keratinocyte cellular patterns of expression of HLA-DR and DQ and ICAM-antigens[J].Br J Dermatol,1989,120(1):1-7.

    [9] Morse MA,Clay TM,Mosca P,et al.Immunoregulatory T cells in cancer immunotherapy[J].Expert Opin Biol Ther,2002,2:827.

    The Effects of MHCⅡMolecule and Typical Costimulatory in Immuno-suppression Induced by Auto-keratinocytes in the Intermingled Skin Grafting

    CAO Ying-ping 1 ,ZHANG Jing-xi 1 ,LIU Xiu-qin 1 ,ZHENG Zhe-xian 2 ,LI Ling-li 2 ,SHEN Bai-hua 2 ,ZHOU Guang-yan 2

    1.The Affliated Union Hospital,Fujian Medical University,Fuzhou 350001,China

    2.Shanghai Second Medical University,Shanghai Institute of Immunology,Shanghai 20025,China

    ABSTRACT: Objective To explore the effects of typical costimulatory and MHCⅡmolecule in local immuno-suppression induced by atuo-keratinocytes(auto-Kc)in the intermingled skin grafting. Methods A testing system based on the mixed epidermal cells-lymphocytes culture(MELC)superimposed with autologous epidermal cells(Ea)was established in our lab to mimic local immuno-suppression effect in vivo,and then ob-served the change of down regulatory ability of auto-keratinocytes when transfected with B7-1gene and added with mAb against CTLA-4and MHCⅡmolecule in MELC system. Results When transfected with B7-1gene,the Kc cells lost their down regulatory ability,which could be renewed if anti-B7-1mAb was introduced. And it was no effect to the allo-reaction when MELC system were added with mAb against typical down regu-lator-CTLA-4. In addition,blocking experiments with mAb against the HLA-DR,DP and DQ molecule indi-cated that HLA-DQ and HLA-DP were the critical factors in the local immuno-suppression induce by auto-Kc. Conclusion Above result show that the auto-Kc activated the Th 2 cells by indirect recognition pathway,in which costimulaory signal was provided by a kind of molecule different from B7-1,and then inhibited the prolif-eration of the Th1cells,leading to a local immuno-suppression for allo-rejection. These local immuno-suppres-sion induced by auto-Kc is independent of CTLA-4regulation and possessed the character of the restriction of

    MHCⅡmolecule.

    KEY WORDS: intermingled skin grafting;B7-1;keratinocyte;immunosuppression

    作者单位: 1.福建医科大学附属协和医院检验科,福州 3500042.上海第二医科大学,上海市免疫学研究所,上海 200025

    作者简介: 曹颖平(1970~),男,副主任检验师,副教授,医学博士.

    (编辑:何佳凤), http://www.100md.com(曹颖平 1 ,张敬喜 1 ,刘秀琴 1 ,郑泽铣 2 ,李宁丽 2 ,沈佰华 2)