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编号:10287203
超抗原诱导T细胞凋亡或增殖的体外研究①
http://www.100md.com 《中国免疫学杂志》 1999年第9期
     作者:宋建勋 朱锡华 陈克敏

    单位:第三军医大学全军免疫学研究所,重庆400038

    关键词:超抗原;T细胞;抗原递呈细胞;细胞凋亡;细胞增殖

    中国免疫学杂志990905 摘 要 目的:研究抗原递呈细胞(Apc)在超抗原诱导人外周血特异性T细胞反应中的作用。方法:金黄色葡萄球菌A型肠毒素(SEA)刺激短期人外周血SEA反应T细胞系的作用中,通过去除或加入Apc,观察细胞形态、FCM检测细胞亚G0/G1峰(A0)大小及1.8%DNA琼脂糖凝胶电泳观察凋亡特征条带。结果:SEA 1 μg/ml作用16 h,能明显诱导短期人外周血SEA反应T细胞系凋亡,Apc存在能抑制SEA诱导的T细胞凋亡,细胞处于增殖状态。结论:SEA对作用T细胞的结局(凋亡或增殖)决定于Apc的存在与否。

    中国图书分类号 R392.11 R364
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    In vitro study on T cell apoptosis or proliferation induced by superantigen

    SONG Jian-Xun, ZHU Xi-Hua, CHEN Ke-Min.

    Institute of Immunology PLA, The Third Miliary Medical University, Chongqing 400038

    Abstract Objective:To investigate the effects of Apc on SAg-medicated T cell apoptosis or proliferation. Methods:A short-term SEA-specific T cell lines were established from human peripheral blood and the T cell apoptosis or proliferation induced by SEA in the prescence or absence of Apc were detected by using flow cytometry (FCM) and DNA electrophoresis of 1.8% agarose gel. Results:It was showed that the T cell proliferation in the presence of Apc and the T cell apoptosis in the absence of Apc when the T cell lines induced by SEA 1 μg/ml after 16 h. Conclusion: The T cell outcomes (proliferation or apoptosis)were decided by Apc in the presence or absence induced by SEA.
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    Key words Superantigen T cells Apc Apoptosis/PCD Proliferation

    超抗原(Superantigen, SAg)是一种新型的蛋白质抗原分子,可以在MHCⅡ类分子非限制性辅助下,以TCRVβ特异性的方式激活比普通抗原多达数千倍的CD4+和CD8+T细胞,促使它们增生及分泌细胞因子[1];然而,SAg在激活大量特异性T细胞之后,常常产生克隆缺失(Clonal deletion)或免疫耐受(Tolerance)而出现无反应性(Anergy),其机理尚不清楚。许多研究发现,SAg在激活大量特异性T细胞后,可导致激活诱导的细胞死亡(AICD),即T细胞凋亡,与SAg诱导的T细胞克隆缺失有关[2,3]。SAg主要分为两种,一种是病毒性内源性SAg,如小鼠乳腺肿瘤逆转录病毒(MMTV)产生的蛋白,另一种为细菌性外源性SAg,主要是革兰氏阳性细菌分泌的外毒素,如金黄色葡萄球菌产生的肠毒素(SE)、链球菌产生的致热外毒素等。本研究采用SAg中的SEA诱导人外周血中特异性T细胞系凋亡,观察了Apc在此诱导过程中的作用。
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    1 材料与方法

    1.1 材料

    1.1.1 主要试剂 SEA(1 mg,军事医科院产品),rIL-2(10 000 U,全军分子免疫学重点实验室产品,批号971027)。淋巴细胞分离液(中国医科院血液研究所,批号970311);Ficoll(上海试剂二厂,批号970809)。碘化丙啶(PI)、非离子去污剂Triton X-100(Sigma)、蛋白酶K、RNase A、DNA Marker(λDNA/EcoRⅠ+HindⅢ)(华美)。

    1.1.2 白细胞成分血液标本 重庆西南医院输血科,批号971124-1538。

    1.1.3 细胞培养液 10% NCS的RPMI 1640培养液,其中含100 U/ml青霉素,100 μg/ml链霉素,10 mmol/L HEPES,2 mmol/L L-Gln。
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    1.2 方法

    1.2.1 短期人外周血SEA反应T细胞系的建立 参照文献[4],略有修改。按常规方法分离人外周血单个核细胞(PBMC)。PBMC 106 cell/ml,加入SEA 0.5~5.0 μg/ml,37℃,5% CO2的饱和湿度条件下培养3 d,第4天换液,Hank′s溶液离心,洗涤2次,尽可能去除SEA。单核巨噬细胞因粘附在瓶壁,在换瓶培养中可去除。培养液中加入200 U/ml的rIL-2,经过14 d含rIL-2的RPMI 1640完全培养液培养,短时SEA反应T细胞系即可建立。

    1.2.2 SEA诱导短期人外周血SEA反应T细胞系凋亡 收集短期人外周血SEA反应T细胞,Hank′s溶液洗涤离心100 g×10 min,细胞用含10%NCS的RPMI 1640完全培养液悬浮,调整密度为5×105 cell/ml,加入24孔平底细胞培养板(Costar),1 ml/孔,37℃,5% CO2的饱和湿度条件下培养2 h。细胞培养液中加入SEA 1 μg/ml,继续培养。
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    1.2.3 SEA诱导短期人外周血SEA反应T细胞增殖 同上收集细胞洗涤及培养,只是加入的24孔平底细胞培养板上已有贴壁生长的单核巨噬细胞(102~103细胞,此细胞的获得同1.2.1),观察细胞生长情况及检测。

    1.2.4 短期人外周血SEA反应T细胞凋亡检测 于培养的不同时间(0、2、4、8、16、24、32 h)收集细胞检测。用PI低渗荧光染色液染色(PI 50 μg/ml,枸椽酸钠0.1%,Triton X-100 0.1%),参照文献[5],FCM检测亚G0/G1峰大小(A0),反映已固缩和降解核DNA的细胞数,即凋亡细胞比率。试验2次,取平均值。常规方法提取细胞DNA[6],1.8%琼脂糖凝胶电泳观察凋亡细胞DNA梯状电泳带。

    2 结 果

    2.1 短期人外周血SEA反应T细胞系的特点 经SEA刺激,rIL-2作用后,PBMC的T淋巴细胞于第4天开始大量增殖,细胞数量明显增多,形成大量聚集在一起的细胞集落,细胞增大,拉长,母细胞化现象明显。SEA刺激后,从第7天开始,细胞出现死亡,数量逐渐增多,死亡细胞主要是B细胞和SEA非特异性T细胞,这与只用rIL-2维持生长而未用SEA刺激的对照PBMC培养中表现相似。至第14 天死亡细胞开始减少,细胞生长与死亡达到平衡状态。SEA反应T细胞系可在体外连续培养40 d左右,在此过程中必须维持IL-2的作用,否则细胞增殖后很快死亡[7](图1A)。
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    图1 SEA诱导SEA反应T细胞凋亡的形态(200×)

    Fig.1 Morphology of apoptosis induced by SEA in SEA-specific T cells(200×)

    Note: A. The SEA-specific T-cell lines,B. 8 h treated again by SEA 1 μg/ml

    2.2 SEA诱导人外周血短期SEA反应T细胞凋亡 SEA 1 μg/ml诱导同样剂量刺激建立的短期SEA反应T细胞凋亡非常明显。光镜下,作用8 h可观察到部分细胞死亡,作用16 h则出现比较明显的凋亡细胞特征(图1B)。FCM分析亚G0/G1峰(A0)显示,随着诱导时间的延长,凋亡量逐步升高,至作用的第16 h,细胞凋亡量可达58%。SEA反应T细胞(SEA 1 μg/ml使用剂量诱导建立)凋亡量随SEA再次刺激浓度(0.5~6.0 μg/ml)的升高而增加(图2)。1.8%DNA琼脂糖凝胶电泳显示作用16 h呈明显的梯状条带(图3)。
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    2.3 SEA诱导人外周血短期SEA反应T细胞增殖 在Apc存在情况,SEA(1 μg/ml)的再次作用,能继续促进SEA反应T细胞增殖,光镜下,细胞数量明显增多,形成许多大量聚集在一起的细胞集落。作用16~32 h,FCM检测凋亡细胞数量在(10±5)%的范围内,1.8%DNA琼脂糖凝胶电泳未见梯状电泳条带。

    图2 FCM分析SEA诱导SEA反应T细胞凋亡

    Fig.2 Analysis of apoptosis induced by SEA in SEA-specific T cells by flow cytometry

    Note: A. Dose response of SEA-specific T cells to addition of SEA for 16 h; B. Kinetics of apoptosis induced by SEA( 1 μg/ml) in SEA-specific T cells(established with 1 μg/ml SEA)
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    图3 DNA琼脂糖凝胶电泳分析SEA诱导SEA反应T细胞凋亡

    Fig.3 Analysis of apoptosis induced by SEA in SEA-specific T cells by DNA electrophoresis with 1.8% agarose gel

    Note: 1. DNA Marker (λDNA/EcoRⅠ+HindⅢ) 2. 0 h 3. 16 h 4. 12 h 5. 8 h

    3 讨 论

    PBMC主要由T、B淋巴细胞和单核细胞组成,SAg可以与单核细胞、B细胞表面的MHCⅡ类分子结合,通过TCRVβ激活大量T细胞。激活的T细胞随后在IL-2的作用下,继续大量扩增。经过2 w左右在IL-2存在的条件下扩增生长,特异性的SAg反应T细胞系即可建立。此时,B细胞与非特异性的T细胞已大量死亡,单核细胞因贴在瓶壁在换瓶培养中可去除。因此,由此建立的短期SAg反应T细胞系主要由SAg特异的T细胞组成。用这种方法建立起来的SAg反应T细胞系在SAg基础和应用研究方面起到重要作用[4,8]
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    SAg激活特异性T细胞虽然没有MHC限制性,但是需要MHCⅡ类分子的辅助,即需要有APC的存在。SAg一端与特异性T细胞上的TCRVβ链结合,另一端与APC上的MHCⅡ类分子的非多态区结合,使T细胞表达IL-2受体(IL-2R),分泌IL-2而增殖。在此过程中,APC上的CD80分子(即B7/BB1)与T细胞上的CD28分子提供协同刺激信号(Costimulatory signal),明显增强SAg促进T细胞增殖的能力[8]。另外,在无APC存在的情况下,一些辅助分子,如抗CD28 mAb、佛波脂(PMA)、高浓度IL-2的存在下,SAg亦能激活特异性T细胞并使之增殖[9]

    体外试验发现,特异性T细胞在无APC及辅助分子存在的情况下,受SAg的刺激,往往发生PCD。SEB刺激SEB反应T细胞在无APC或MHCⅡ类分子转染细胞存在情况下,T细胞很快凋亡[8]。SEA能诱导SEA反应T细胞凋亡,1 μg/ml SEA诱导同样剂量SEA刺激建立的SEA反应T细胞,在无APC存在时于作用的第16 h,能明显见到细胞凋亡的DNA梯形电泳形态,而在有Apc存在情况下,作用T细胞则增殖。体内试验发现,SEA注入小鼠体内后,首先发生特异性T细胞增殖,随后特异性T细胞PCD,原因是体内缺乏IL-2。移植一个rIL-2泵入小鼠体内,则明显抑制了相关T细胞凋亡。即体内环境中缺少IL-2是SAg诱导特异性T细胞PCD的重要原因[7]。另外,SEB诱导体外激活的人T细胞增殖过程中,当检测到γ-INF受体(尤其是β链)高效表达后,T细胞很快发生PCD,提示γ-INF与SAg诱导的T细胞PCD有关[10]。因此,SAg诱导的特异性T细胞增殖或凋亡与其所处的环境因素有关,尤其是细胞因子(IL-2,γ-INF)及Apc的存在与否。
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    ①全军“九五”医药卫生重点课题,批准号:96Z038

    作者简介:宋建勋,男,30岁,讲师,博士;

    朱锡华,男,76岁,博士生导师,主要研究分子免疫学

    4 参考文献

    1 Florquin S, Aaldering L. Superantigens: a tool to gain new insight into cellular immunity. Res Immunol, 1997;148(6):373

    2 Ayroldi E, Cannarile L, Ricardi C. Modulation of superantigen-induced T-cell deletion by antibody anti-Pgp-1(CD44) .Immunology, 1996;87(2):191
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    3 Aroeira L S, Moreno M C, Martinez C. In vivo activation of T-cell induction into the primed phenotype and programmed cell death by Staphylococcal enterotoxin B. Scand J Immunol, 1996;43(5):545

    4 Alderson M, Tough T W, Davis-Smith T et al.Fas ligand mediates activation-induced cell death in human T lymphocytes. J Exp Med, 1995;181(1):71

    5 Nicoletti I, Migliorati G, Pagliacci M C et al. A rapid and simple method for measuring thymocyte apoptosis by propidium iodide staining and flow cytometry. J Immun Meth, 1991;139(2):271
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    6 姜 泊,张亚历,周殿元主编.分子生物学常用实验方法.第2版.北京:人民军医出版社,1997:176-180

    7 Kuroda K, Yagi J, Imanishi K et al. Implantation of IL-2-containing osmotic pump prolongs the survival of superantigen-reactive T cells expanded in mice injected with bacterial superantigen. J Immunol, 1996;157(4):1422

    8 Boshell M, Mcleod J, Walker L et al. Effects of antigen presentation on superantigen induced apoptosis mediated by Fas/Fas ligand interactions in human T cells. Immunology, 1996;87(4):586
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    9 Hu W G, Zhu X H, Wu Y Z. Comparison of assistant effects amongassistantmolecules on T cell activation by superantigen TSST-1. Immunol J, 1997;13(4):71

    10 Cauley L S, Cauley K A, Shub F et al.Transferable amergy: superantigen treatment induces CD4+T cell tolerance that is reversible and requires CD4-CD8- cells and interferon gamma. J Exp med, 1997;186(1):71

    〔收稿日期:1998-07-16 修稿日期:1998-10-29

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