Tim-1-Fc抑制同种移植物排斥反应的作用与机制

发布时间：2018-04-01 14:24

  本文选题：T细胞免疫球蛋白粘蛋白　切入点：重组质粒　出处：《第二军医大学》2011年博士论文

【摘要】：CD4~＋T辅助细胞的活化、增殖和分化是抗原特异性免疫反应产生的关键环节。该反应的产生除了需要抗原递呈细胞（Antigen presenting cells, APCs）提供抗原肽MHC复合物与T细胞受体特异性结合外，还必须有APCs提供协同刺激分子如免疫球蛋白家族成员（CD80、ICOSL等）、TNF家族成员（CD40、OX40、4-1BB、CD27、LIGHT等）和多种细胞因子的参与。随着研究的深入，不断有新的分子被发现参与、调控了T细胞的活化过程。因此，T细胞的活化与调节仍然是基础免疫学研究的重点，也是移植免疫学关注的热点。 T细胞免疫球蛋白粘蛋白（T cell immunoglobulin mucin，Tim）是2001年发现的表达在T细胞和DCs表面与细胞活化相关的新分子。小鼠TIM基因家族位于11B1.1，目前共发现8个基因，编码蛋白Tim-l～4和4个假想蛋白Tim-5～8。人类TIM基因家族只有3个成员，定位于染色体5q33.2，分别编码蛋白Tim-l, 3, 4（没有Tim-2）。Tim是一类具有共同基序的跨膜糖蛋白，其结构包括免疫球蛋白（Ig）样区、粘蛋白样区、跨膜区和胞内区。除Tim-4外，Tim-1，2，3的胞内区均含有酪氨酸激酶磷酸化位点，直接参与信号转导。 早期研究发现，，Tim-1表达于所有活化的CD4~+ T细胞，并在其分化后仍高表达于Th2细胞，而低表达于Th1，Th17，CD11c~+骨髓源性树突状细胞（Dendritic cells,DCs）和CD19~+ B细胞。Tim-1的配体为Tim-4，与其它Tim蛋白不同，小鼠Tim-4只表达于APCs。它作为Tim-1的配体参与T细胞的活化和增殖，并能减少其凋亡。Tim-主要表达于Th1细胞和DCs，它与DCs上的Galectin-9结合后能导致Th1细胞的凋亡。 然而，随着研究的深入，人们发现Tim-1和Tim-4在免疫调节中的作用比预想的更为复杂。最近的研究显示，小鼠Tim-4与人IgG_1 Fc段融合蛋白（Tim-4-Ig）在不同的终浓度下能刺激或抑制培养体系中T细胞的活化。另外, Tim-4-Ig可以通过与小鼠初始CD4~+ T细胞上的某种配体结合抑制其活化，经证实，这种配体并非Tim-1。然而，Tim-4-Ig的这种作用只局限于不表达Tim-1的小鼠初始T细胞，它不能抑制预先激活的T细胞增殖。上述研究提示Tim-4-Ig可以与T细胞上的不同配体结合，介导不同的免疫效应。此外，Tim-1的不同单克隆抗体（3B3和RMT1-10）也可以对T细胞活化产生相反的作用，这可能取决于它们与Tim-1结合的亲和力不同或对细胞骨架结构的影响不同。因此，进一步阐明Tim-1调节T细胞反应的机制，对于开发治疗自身免疫性疾病和移植物排斥反应的新药物，具有重要的意义。 基于上述研究，本课题拟进一步：（1）合成人源化Tim-1胞外段和IgG_1 Fc段融合蛋白（Tim-1-Fc），检测其与小鼠不同种类细胞的结合情况，验证其是否具有交叉活性，并判定这种可能的结合是否是Tim-4依赖性的；（2）体外研究Tim-1-Fc对anti-CD3, anti-CD28 mAbs介导的小鼠CD4~+ T细胞活化，增殖，凋亡，细胞周期和对同种DCs介导的混合淋巴细胞反应（Allogeneic mixed lymphocyte response, allo-MLR）的影响，探讨其胞内信号转导途径；观察其对调节性T细胞（Regulatory T cells, Tregs）增殖和叉头状转录因子p3（Forkhead transcription factor p3, Foxp3）表达的影响；（3）通过腹腔注射Tim-1-Fc（对照组注射PBS和人IgG_1），阻断Tim-4-Tim-1介导的T细胞活化，观察其对小鼠颈部异位心脏移植物生存期的影响，初步揭示其抑制移植排斥反应的作用和体内机制；通过本课题研究，有望进一步认识Tim-1-Fc分子在T细胞介导的免疫反应和抑制同种移植物排斥反应中的作用，为寻找临床免疫抑制治疗的新靶点提供实验依据。 目的：合成人源化Tim-1胞外段和IgG_1 Fc段融合蛋白（Tim-1-Fc），检测其与小鼠不同细胞结合情况，验证其是否具有交叉活性，并判定这种可能的结合是否是Tim-4依赖性的。方法：从基因库中搜索人Tim-1胞外段和IgG_1 Fc段的cDNA序列，克隆到哺乳动物细胞表达载体pcDNA3.1上，利用转染试剂将重组质粒转入中国仓鼠卵巢细胞（Chinese hamster ovary, CHO）中，通过Western-blot检测Tim-1-Fc表达情况，经亲和、离子交换等多种层析方法纯化蛋白。采用流式细胞仪（Flow cytometry, FCM）检测Tim-1-Fc与未接受刺激的或刺激3天后的小鼠DCs，CD4~+CD25~- T细胞，CD4~+CD25~+ T细胞（Natural regulatory T cells, nTregs）结合情况，加入Tim-4单抗，阻断可能的Tim-4-Tim-1-Fc结合。结果：经Western-blot检测，合成的Tim-1-Fc分子量约62KD，纯度92%。Tim-1-Fc不结合DCs，nTregs和未活化的CD4~+CD25~- T细胞，但能选择性结合活化后的CD4~+CD25~- T细胞（Effector T cells, Teffs），且该作用不被anti-Tim-4 mAb阻断。结论：Tim-1-Fc构建成功。小鼠Teffs上存在人Tim-1的新型配体。 目的：观察Tim-1-Fc在体外对CD4~+ T细胞活化，增殖，凋亡和细胞周期，胞内信号转导，allo-MLR以及nTregs增殖、Fxop3表达的影响。方法：在CD4~+ T细胞培养体系中加入不同终浓度的Tim-1-Fc（1，5，10μg/ml），按不同比例（1:40，1:20，1:10）将DC与CD4~+ T细胞混合培养，采用3H掺入法检测细胞增殖，CSFE检测细胞分裂，ELISA检测培养上清液中Th1/Th2细胞因子分泌情况，PI/Annexin V双染色法检测各组CD4~+ T细胞凋亡的比例，RT-PCR法检测Tim-1-Fc对nTregs内Foxp3基因转录的影响，Western-blot检测Tim-1-Fc对细胞周期蛋白Cdk2，Cdk4，p27~(kip)表达及anti-CD3（2μg/ml）, anti-CD28（1μg/ml）mAbs刺激后不同时间点（5, 15, 30min）CD4~+ T细胞内信号分子AKT，ERK1/2磷酸化情况的影响。结果：Tim-1-Fc不但能抑制CD4~+ T细胞表面活化标志CD25，CD69表达、抑制细胞分裂增殖，该作用不依赖于Tim-4（RT-PCR和FCM检测也未发现小鼠T细胞表达Tim-4）；还能显著下调Cdk2，Cdk4而增加p27~(kip)表达，使细胞停滞在G1期；抑制CD4~+ T细胞内AKT，ERK1/2磷酸化；抑制allo-MLR，诱导T细胞对同种抗原的低反应性，减少IL-2，IFN-γ而促进IL-10的分泌。但Tim-1-Fc对CD4~+ T细胞凋亡，nTregs增殖和Foxp3表达无明显影响。结论：Tim-1-Fc在体外能通过与T细胞表面新型受体结合抑制CD4~+ T细胞活化、增殖和Th1源性细胞因子表达，使细胞停滞在G_0/G_1期，并下调T细胞内信号分子AKT，ERK1/2磷酸化水平。还能抑制小鼠allo-MLR，诱导T细胞对同种抗原的低反应性；但它不影响CD4~+ T细胞凋亡，nTregs增殖和Foxp3表达。 目的：观察Tim-1-Fc对小鼠心脏移植物存活期的影响并探讨其抑制排斥反应的体内机制。方法：采用BALB/c→C57BL/6小鼠颈部异位心脏移植模型，将受体分为3组（每组n=10）：组1，心脏移植+PBS治疗组；组2，心脏移植+ hIgG_1（10μg/g/天术后0~6天）治疗组；组3，心脏移植+Tim-1-Fc（10μg/g/天术后0~6天）腹腔注射治疗组。专人记录心脏移植物存活时间。于术后第7天处死小鼠，收集血液、心脏、脾脏标本。Real-time PCR检测心脏移植物内淋巴细胞表面分子CD3, CD11b和炎性细胞因子IL-2, IFN-γ, IL-4, IL-10和转录因子Foxp3表达情况，病理检查心脏移植物内炎性细胞浸润和组织破坏情况。磁珠分选受体小鼠脾脏CD4~+ T细胞，用BALB/c小鼠DCs刺激，~3H掺入法检测其增殖情况，ELISA检测Th1，Th2细胞因子水平。FCM检测受体小鼠脾脏中CD4~+Foxp3~+调节性T细胞占总CD4~+T细胞比例，以及CD4~+CD25~- T细胞培养体系中加入Tim-1-Fc后Foxp3的表达变化。结果：三组小鼠心脏移植物存活时间分别为6.5±0.5，6.7±0.4和17.1±1.1天。Tim-1-Fc治疗组移植物内IL-2、IFN-γ、CD11b、CD3 mRNA表达水平显著较低，病理损害亦明显减轻，但IL-10水平升高（P0.05）；Tim-1-Fc组受体脾脏来源CD4~+ T细胞接受同种异基因DCs刺激后增殖水平显著较低（P0.05）；受体小鼠脾脏中CD4~+Foxp3~+调节性T细胞占总CD4~+T细胞比例显著升高（P0.05），但Tim-1-Fc并不能直接诱导CD4~+CD25~- T细胞表达Foxp3。结论：Tim-1-Fc能减轻小鼠心脏移植物Th1细胞因子表达和炎性细胞浸润，促进Th2细胞因子表达，降低受体脾脏内供体反应性T细胞对同种抗原的反应能力，显著延长移植物存活期；Tim-1-Fc虽不能直接诱导Tregs，但它通过调节Th1/Th2平衡向Th2发展，提高脾脏内CD4~+Foxp3~+ T细胞比例，调节Teffs/Tregs平衡向Tregs偏移，成功抑制了小鼠心脏移植物排斥反应，使其有望成为抗排斥治疗的新药物。
[Abstract]:The activation , proliferation and differentiation of CD4 ~ + T helper cells are the key links of antigen - specific immune response .

T cell immunoglobulin ( Tim ) is a new molecule associated with cell activation in T cell and DCs . The family of TIM gene is located in 11B1.1 . There are 8 genes encoding protein Tim - l ~ 4 and four hypothetical proteins Tim - 5 ~ 8 . The structure of Tim - 1 , 3 , 4 ( without Tim - 2 ) . Tim is a class of transmembrane glycoprotein with common motif .

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本文编号：1695966