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  南方医科大学学报  2020, Vol. 40Issue (1): 118-124  DOI: 10.12122/j.issn.1673-4254.2020.01.19.
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熊传锋, 齐杰莹, 邓蓉, 谢丽芬, 李长征, 聂晓莉. 白芍总苷抑制小鼠T淋巴细胞体外增殖促进活化诱导细胞死亡[J]. 南方医科大学学报, 2020, 40(1): 118-124. DOI: 10.12122/j.issn.1673-4254.2020.01.19.
XIONG Chuanfeng, QI Jieying, DENG Rong, XIE Lifen, LI Changzhang, NIE Xiaoli. Total glucosides of paeony inhibits proliferation and promotes activation- induced cell death of mouse T cells in vitro[J]. Journal of Southern Medical University, 2020, 40(1): 118-124. DOI: 10.12122/j.issn.1673-4254.2020.01.19.

基金项目

国家自然科学基金(81774038);广东省自然科学基金(2015A030313300);广东省科技计划项目(2014A020221073);广东省中医药局项目(20181168);广州市科技计划项目(201607010224)

作者简介

熊传锋,在读硕士研究生,E-mail: xcffimmu@163.com

通信作者

聂晓莉,主任医师,硕士导师,E-mail: nxl117@smu.edu.cn

文章历史

收稿日期:2019-03-29
白芍总苷抑制小鼠T淋巴细胞体外增殖促进活化诱导细胞死亡
熊传锋 1, 齐杰莹 1, 邓蓉 1, 谢丽芬 1, 李长征 1,2, 聂晓莉 1,2     
1. 南方医科大学 中医药学院,广东 广州 510515;
2. 南方医科大学 南方医院中医科,广东 广州 510515
摘要: 目的 研究白芍总苷(TGP)对小鼠T淋巴细胞体外增殖及活化诱导细胞死亡(AICD)的影响,并初探其免疫抑制机制。方法 利用免疫磁珠分选技术,无菌分离小鼠脾脏T淋巴细胞,按照TGP溶液浓度(0、50、100、200 μg/mL)设为空白组、TGP低中高剂量组,anti-CD3/CD28刺激T淋巴细胞活化及增殖。流式细胞仪检测细胞早期活化标志、细胞活力及CFSE标记的T淋巴细胞增殖;RT-PCR检测Fas/FasL mRNA水平;流式细胞仪检测活化T淋巴细胞表面Fas/FasL蛋白表达量;Western blot检测细胞凋亡相关蛋白Bcl-2的表达。结果 (1)与空白组相比,TGP中高剂量组在用药48 h后活细胞数目显著减少,活细胞比例明显下降(P < 0.001);(2)TGP组给药处理48 h后,T淋巴细胞分裂代数及已分裂比例显著降低,且抑制作用具有药物浓度依赖性(P < 0.001);(3)TGP处理组T淋巴细胞24 h后Fas mRNA表达量显著上调,并伴随着T淋巴细胞表面Fas蛋白的表达上调及胞内Bcl-2表达下调(P < 0.01)。结论 TGP显著抑制T淋巴细胞增殖,并可通过上调Fas、下调Bcl-2的表达促进活化诱导的T淋巴细胞死亡(AICD)。
关键词: 白芍总苷    细胞增殖    活化诱导细胞死亡    Fas/FasL    Bcl-2    
Total glucosides of paeony inhibits proliferation and promotes activation- induced cell death of mouse T cells in vitro
XIONG Chuanfeng 1, QI Jieying 1, DENG Rong 1, XIE Lifen 1, LI Changzhang 1,2, NIE Xiaoli 1,2     
1. School of Traditional Chinese Medicine, Southern Medical University, Guangzhou 510515, China;
2. Department of Traditional Chinese Medicine, Nanfang Hospital, Southern Medical University, Guangzhou 510515, China
Abstract: Objective To investigate the effects of total glucosides of paeony (TGP) on the proliferation and activation-induced cell death of mouse T cells and the mechanism underlying the immunosuppressive effects of TGP. Methods Purified total T cells isolated from the spleen of C57BL/6 mice were treated with TGP at 0, 50, 100, or 200 μg/mL and stimulated by anti-CD3/ CD28. Flow cytometry was performed to detect the cell death and the proliferation of CFSE-labeled T cells. The expression of Fas/FasL mRNA was detected using RT-PCR, and flow cytometry was used to analyze the expression of Fas/FasL proteins on activated T cells. Western blotting was used to detect the expression of Bcl-2 in the cells. Results TGP treatment for 48 h significantly reduced the total number and percentage of viable T cells and dose-dependently lowered the percentage of divided T cells. TGP treatment obviously up-regulated the cellular expression of Fas mRNA, enhanced Fas expression on the surface of the T cells, and decreased the expression level of Bcl-2 protein in the cells. Conclusion TGP significantly inhibits proliferation and promotes activation-induced cell death of mouse T cell by increasing the expression of Fas and downregulating the expression of Bcl-2.
Keywords: total glucosides, paeony    proliferation    activation-induced cell death    Fas/FasL    Bcl-2    

白芍总苷(TGP)是由芍药植物根中提取的一组糖苷类物质,包括芍药苷、羟基芍药苷、芍药花苷、芍药内酯苷、苯甲酰芍药苷等,是中药白芍的主要有效成分[1]。既往研究证实TGP可通过增加Foxp3脱甲基作用增加SLE患者CD4+CD25+Foxp3+Treg的比例与数目,辅助治疗系统性红斑狼疮(SLE)[2-3];TGP可通过抑制DCs细胞的活化和成熟,影响CIA小鼠Th1和Th17的分化,缓解关节炎症损伤[4];TGP可通过降低Th17/Treg比例及IL-17、IL-6、TNF-α的分泌减轻TNBS诱导的大鼠结肠炎模型[5];另外文献报道TGP可体外抑制ConA诱导的小鼠脾脏淋巴细胞增殖及IL-4、IFN-γ的分泌[6]。因此说明TGP具有重要的免疫调节作用及治疗自身免疫病的应用前景。

自身免疫病的发生与T淋巴细胞功能异常关系密切,尤其是自身反应性T淋巴细胞,而活化诱导的细胞死亡途径(AICD)在维持免疫耐受及清除自身反应T淋巴细胞的过程中起到至关重要的作用[7-9]。目前关于TGP对T淋巴细胞AICD作用及细胞增殖的影响尚无报道,其相关的机制研究也不明确。本研究通过分析TGP对T淋巴细胞体外增殖及AICD的影响,进一步阐明其免疫调节机制,为临床用药提供科学依据。

1 材料和方法 1.1 材料 1.1.1 实验动物

SPF级C57BL/6雌性小鼠,8~12周龄,购于南方医科大学实验动物中心(2011-0074)。于实验动物中心SPF级动物房检疫1周后封闭饲养。所有小鼠均单笼饲养,饲以普通饲料,自由摄食摄水,所用饲料、垫料、饮用水均经高压灭菌处理。实验环境温度24~26 ℃,湿度60%~80%,每12 h交替照明,均自动调节控制。本研究通过南方医科大学实验动物伦理委员会批准,伦理审查号:2016113。

1.1.2 药品与试剂

白芍总苷(TGP,商品名称:帕夫林,宁波立华制药有限公司,国药准字H20055058),规格为每片0.4 g(含芍药苷104 mg),以PBS配成所需浓度,4 ℃保存备用。Dynabeads™ Mouse T-Activator CD3/ CD28(ThermoFisher);抗鼠FITC-CD3、FITC-CD69、APC-Cy7-CD4、PE-Cy7-CD8和anti-CD8 biotin单克隆抗体(BD);PE-FasL、FITC-Fas(Invitrogen);PE Annexin V Apoptosis Detection Kit Ⅰ(BD);Pan T Cell Isolation Kit Ⅱ及LS column(Miltenyi);cellTraceTM cfse cell proliferation kit(Invitrogen);CountBright Absolute Counting beads(ThermoFisher);RNA Isolation Kit(QIAGEN);cDNA Synthesis Kits及SYBR® Green Supermixes(Bio-rad);Western抗体:anti-Bcl-2 polyclonal antibody(Bioss);胎牛血清(Gibco)。

1.2 方法 1.2.1 小鼠T淋巴细胞制备、分组

小鼠麻醉处死后,无菌条件下取出脾脏,置于70 µm/孔的尼龙滤网上研磨并冲洗,离心(300 g×10 min,下同)。去除上清,用ACK裂解红细胞,PBS+2%FBS洗涤两次,过滤,台盼蓝计数活细胞数,细胞重悬至每107/40 µL,孵育Pan T cocktail 10 min(如需获得CD4阳性T细胞,加入anti-CD8 biotin)后洗涤,继续孵育anti-biotin beads 15 min,离心重悬后,通过LS colum分选T淋巴细胞,采用FITCCD3e进行染色鉴定分选出的T淋巴细胞纯度。按照TGP溶液浓度(0、50、100、200 µg/mL)分为空白组、TGP低中高剂量组。

1.2.2 细胞培养

用含10%胎牛血清,100 U/mL青霉素和100 µg/mL链霉素的RPMI 1640培养基重悬T淋巴细胞至1.25×106/mL,将600 µL T淋巴细胞悬液接种至24孔板中,7.5×105/孔,分别加入100 µL不同浓度的TGP溶液,予500 µL anti-CD3/28 beads溶液刺激T淋巴细胞活化增殖,每孔终体积为1200 µL。在37 ℃、50 mL/L CO2培养箱孵育24、48 h,分别于不同的时间点收集细胞进行检测。

1.2.3 anti-CD3/CD28 beads刺激T细胞活化增殖

Dynabeads® Mouse T-Activator CD3/CD28按25 µL/ 106 T cells计算:即anti-CD3/CD28 beads试剂375 µL溶于10 mL RPMI 1640完全培养基中,使用前反复吹打混匀,24孔板中每孔加入500 µL混悬液。

1.2.4 T淋巴细胞早期活化标志CD69检测

T淋巴细胞与TGP溶液、anti-CD3/CD28 beads共培养24 h后,收集各孔细胞至流式管中,经1500 r/min离心5 min后倒掉上清,每根管加入100 µL PBS、0.25 µL FITC-CD69、0.1 µL PE-cy7-CD8、0.3 µL APC-cy7-CD4,室温避光孵育10 min,加入2 mL PBS洗涤后重悬至250 µL上机检测。

1.2.5 T淋巴细胞克隆扩增检测

T淋巴细胞与TGP溶液、anti-CD3/CD28 beads共培养48 h后,收集各孔细胞至流式管中,经1500 r/min离心5 min后倒掉上清,每根管加入100 µL PBS、0.1 µL PE- cy7-CD8、0.3 µL APCcy7-CD4,室温避光孵育10 min,加入2 mL PBS洗涤,接着用1×AnnexinV专用buffer 100 µL、1 µL AnnexinV、1 µL 7AAD室温避光孵育10 min,不需要离心,直接再补充150 µL PBS及50 µL CountBright Absolute Counting beads后立即上机检测,计数活细胞数目。按总细胞/总beads=细胞浓度×体积/beads浓度×体积计算。

1.2.6 T淋巴细胞活性检测

T淋巴细胞与TGP溶液、anti-CD3/CD28 beads共培养24或48 h后,收集各孔细胞至流式管中,经1500 r/min离心5 min后倒掉上清,首先进行表面CD4、CD8染色(同上),接着用1×AnnexinV专用buffer 100 µL、1 µLAnnexinV、1 µL 7AAD室温避光孵育10 min,不需要离心,直接再补充150 µL PBS后立即上机检测。

1.2.7 T淋巴细胞分裂增殖检测

将2× 107的T细胞重悬于1 mL PBS+5%FBS的溶液中,加入1 µL CFSE储存液(5 mmoL),迅速转移至37 ℃恒温水浴锅中,避光孵育5 min,每隔1 min摇晃几次。用FBS+2% FBS溶剂洗涤两次后计数。将标记CFSE的T淋巴细胞与TGP溶液、anti-CD3/CD28 beads共培养48 h后,收集各孔细胞至流式管中,经1500 r/min离心5 min后倒掉上清,进行表面CD4、CD8及细胞活性染色,运用流式分析活细胞分裂代数及比例。

1.2.8 RT-PCR检测

通过免疫磁珠阴性分选获得CD4+ T细胞,将7.5×105 CD4+ T淋巴细胞接种于24孔板,分别加空白或TGP处理,24 h后收集细胞,使用RNA Isolation Kit提取总RNA,检测纯度后按照cDNA Synthesis Kits进行逆转录,以GAPDH为内参,检测Fas和FasL mRNA相对表达量。引物序列:(GAPDH)Forward 5'-TCGGTGTGAACGGATTTGGC-3',Reverse 5'-CCT TGACTGTGCCGTTGAATTTG-3';(FasL)forward5'-GCAGAAGGAACTGGCAGAAC-3′,Reverse5'-TTAAATGGGCCACACTCCTC-3';(Fas)forward 5'-ATGCACACTCTGCGATGAAG-3',Reverse 5'-CAGTGTTCACAGCCAGGAGA-3'。

1.2.9 流式细胞仪检测Fas\FasL蛋白表达

T淋巴细胞与TGP溶液、anti-CD3/CD28 beads共培养24 h后,收集各孔细胞至流式管中,经1500 r/min离心5 min后倒掉上清,每根管加入100 µL PBS、0.1 µL PE-cy7-CD8、0.3 µLAPC-cy7-CD4、0.5 µL FITC-Fas、2.5 µL PE-FasL进行染色,温避光放置10 min,加入2 mL PBS洗涤后重悬至250 µL上机检测。

1.2.10 Western blot法分析Bcl-2表达

使用免疫磁珠分选CD4+T淋巴细胞,与TGP溶液、anti-CD3/CD28 beads共培养24 h后,收集各组细胞,提取各组细胞总蛋白并定量,98 ℃下变性5 min,12%聚丙烯酰氨凝胶电泳分离含等量蛋白质样品,湿法转印至PVDF膜;用5%牛血清白蛋白(BSA)封闭液室温封闭1 h;然后将膜片与抗鼠β-actin抗体(1:1000,Bioss)、抗鼠Bcl-2抗体(1: 1000,Bioss)在4 ℃孵育过夜;室温下TBST洗膜3次,每次10 min;加入二抗工作液,室温下摇床孵育1 h,使用TBST洗涤3次,5 min/次;ECL发光试剂盒显影,采用Image J软件分析分析条带。

1.2.11 数据分析及统计学处理

全部流式细胞学数据均由采用FlowJo(V10.5.3,美国BD公司)进行分析,GraphPad prism7.0(GraphPad Software,美国)进行作图及统计处理,计量资料以均数±标准差表示,组间采用非配对t检验进行比较,P <0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 TGP对小鼠T淋巴细胞早期活化的影响

T淋巴细胞占C57BL/6小鼠脾脏细胞比例约30%左右,经免疫磁珠分选后纯度达95%以上(图 1A)。流式细胞术检测TGP处理24 h后T淋巴细胞早期活化标志CD69表达发现,各组间CD69阳性CD4或CD8 T淋巴细胞比例均大于95%,且空白组与TGP处理组间CD69比例无明显差异(图 1BC)。

图 1 纯化小鼠脾脏T淋巴细胞并刺激细胞活化 Fig.1 Purification and activation of mouse T cells. A: Mouse T cells were purified from the spleen cells by MACS negative selection; B, C: Percentage of CD69-positive cells after stimulation of the cells with anti-CD3/CD28 for 24 h.
2.2 TGP对小鼠T淋巴细胞克隆扩增的影响

TGP处理48 h后,通过流式技术计数各组间存活(即AnnexinV阴性7AAD阴性)CD4或CD8 T淋巴细胞数目发现,随着TGP浓度的增加,存活的CD4或CD8 T淋巴细胞数目较空白组(0 μg/mL)显著降低,且药物浓度越高,降幅越明显,差异具有统计学意义(图 2P <0.05)。

图 2 白芍总苷对小鼠T细胞克隆扩增的影响 Fig.2 Effects of TGP on clonal expansion of mouse T cells. A, B: Mouse T cells were stimulated with anti-CD3/CD28 and treated with TGP. After incubation for 48 h, AnnexinV-7AAD- (live) CD4- and CD8-positive T cells were counted (***P < 0.001, ****P < 0.0001 vs 0 μg/mL).
2.3 TGP对活化小鼠T淋巴细胞死亡的影响

TGP处理48 h后,通过AnnexinV/7AAD染色检测T淋巴细胞存活情况发现,100 μg/mL和200 μg/mL TGP组CD4或CD8 T淋巴细胞活细胞比例明显降低,与空白组(0 μg/mL)比较具有统计学差异(图 3P <0.05),而50 μg/mL TGP组对活化诱导的CD4 T淋巴细胞死亡无显著影响(图 3P>0.05),甚至对活化诱导的CD8 T淋巴细胞死亡有一定抑制作用(图 3P <0.05)。

图 3 白芍总苷对活化诱导T淋巴细胞死亡的影响 Fig.3 Effect of TGP on activation-induced T cell death at 48 h. A: Mouse T cells were stimulated with anti-CD3/ CD28 and treated with TGP for 48 h, followed by staining with Annexin V and 7-AAD; B: Percentages of Annexin V 7AAD- (live) CD4- and CD8-positive T cells (*P < 0.05, ****P < 0.0001 vs 0 μg/mL).
2.4 TGP对小鼠T淋巴细胞增殖的影响

利用活细胞染料CFSE标记T淋巴细胞,予antiCD3/CD28刺激其增殖,48 h后运用流式技术检测活细胞增殖情况发现,与空白组(0 μg/mL)相比,TGP各处理组CD4或CD8 T淋巴细胞分裂代数和已分裂细胞比例显著降低,且药物浓度越高,细胞分裂代数越少、已分裂细胞比例越低,差异具有统计学意义(图 4P <0.05)。

图 4 白芍总苷对小鼠T细胞增殖的影响 Fig.4 Effect of TGP treatment for 24 h on T cell proliferation. A: CFSE dilution in activated CD4- and CD8-positive T cells; B: Percentage of divided T cells at 48 h. *P < 0.05, ***P < 0.001, ****P < 0.0001 vs 0 μg/mL.
2.5 TGP促进活化T淋巴细胞表达Fas

RT-PCR结果提示,100 μg/mL TGP处理CD4+ T淋巴细胞后,Fas和FasL mRNA水平较空白组(0 μg/mL)升高,其中Fas升高更明显(图 5AP <0.05)。进一步检测T淋巴细胞表面Fas/FasL蛋白表达量,发现经TGP处理后,CD4+和CD8+T淋巴细胞表面Fas表达量明显升高,与空白组均有显著性差异(图 5B~DP <0.05),而FasL表达量变化不明显,甚至高浓度时FasL表达量轻微降低(图 5DP <0.05)。

图 5 TGP通过促进Fas表达加速T细胞AICD Fig.5 TGP accelerates activation-induced cell death (AICD) by increasing the expression of Fas. A: Fas and FasL mRNA expressions detected by RT-PCR in control and 100 μg/mL TGP-treated cells; B, C: Detection of Fas or FasL expression by flow cytometry; D: Percentage of CD4 or CD8 positivity in Fas- and FasL-positive T cells. ***P < 0.001, ****P < 0.0001 vs 0 μg/mL.
2.6 TGP下调Bcl-2在活化T淋巴细胞中的表达

Bcl-2是Fas的下游信号通路中的重要调控分子之一(图 6C),且Bcl-2与细胞凋亡密切相关。Western blot结果显示:与空白对照组相比,中剂量和高剂量TGP处理组Bcl-2的表达量显著下调,且TGP药物浓度越高,Bcl-2表达量越低,差异具有统计学意义(图 6ABP <0.05)。

图 6 TGP对活化T淋巴细胞Bcl-2表达的影响 Fig.6 Effects of TGP on expression of Bcl-2 in activated mouse T cells. A, B: Bcl-2 protein expression was detected by Western blotting; C: Schematic illustration of the action of TGP on Fas and Bcl-2 pathway. *P < 0.05 vs 0 μg/mL group.
3 讨论

在本研究中,我们发现TGP低、中、高剂量组均能显著抑制anti-CD3/CD28诱导的T淋巴细胞体外克隆扩增,表现为共培养48 h后,存活T淋巴细胞绝对计数显著降低,且抑制作用与TGP浓度呈正相关,而T淋巴细胞克隆扩增是细胞增殖和细胞死亡的综合结果[10]。首先,我们利用AnnexinV/7AAD染色观察TGP处理后细胞存活情况,研究结果显示,与空白组相比,中、高剂量TGP均可显著促进T淋巴细胞AICD作用。

AICD即活化诱导的细胞死亡,是T淋巴细胞程序性死亡的主要类型之一,是指当活化T淋巴细胞再次接受相同抗原刺激时,会自发程序性凋亡,对于维持自身耐受,清除自身反应性T淋巴细胞具有重要意义,该过程主要由Fas-FasL信号通路介导[11-13]。Fas分子也被称为“死亡分子”,是一种Ⅰ型跨膜糖蛋白,属于肿瘤坏死因子受体和神经生长因子受体超家族成员,而Fas几乎不表达于初始T淋巴细胞,但在T淋巴细胞活化后表达量升高[14-15]。当Fas与FasL结合后,将启动一系列凋亡信号的跨膜传递,首先Fas分子的胞内段修饰后与胞内的连接蛋白分子FADD结合,通过形成由Fas /FADD/ procaspase-8死亡诱导信号复合物活化直接活化caspase酶家族或通过Bcl-2等介导的线粒体凋亡途径,诱发细胞凋亡[16-17]。动物实验证实Fas基因突变将导致T淋巴细胞或B淋巴细胞无法启动由Fas/FasL介导的死亡信号传导,不能形成负反馈调节,进而导致自身反应性T淋巴细胞增多形成病理性T淋巴细胞,引起淋巴结和脾脏肿大,可呈现SLE样的全身反应[18-19]。Bcl-2是Fas的下游信号调控的关节环节之一,与细胞抗凋亡关系密切,而既往实验研究也证实敲低Bcl-2表达可显著促进jurkat T细胞AICD,而过表达Bcl-2的可抑制T淋巴细胞死亡[20-22]。本研究中,TGP中浓度处理CD4+T细胞24 h后,检测到Fas、FasL mRNA水平较空白组均有升高,其中Fas mRNA升高更明显。我们也通过流式技术证实,中、高浓度TGP处理后,活化T淋巴细胞表面Fas表达量显著升高,而FasL表达量变化不明显,进一步研究发现Fas的下游调控分子Bcl-2在TGP处理后表达量明显下调。根据以上结果,我们推测TGP可能是通过上调活化T淋巴细胞表面Fas的表达、下调Bcl-2蛋白的表达发挥促进AICD的作用,从而加速活化T淋巴细胞死亡。

T淋巴细胞增殖也是T淋巴细胞克隆扩增的关节环节之一。本研究发现,TGP具有明显的抑制T淋巴细胞增殖的作用。利用活细胞染料羧基二乙酸荧光素琥珀酰亚胺酯(CFSE)标记T淋巴细胞,根据其每分裂一代荧光强度减半的特性,结合流式细胞术,分析T淋巴细胞的增殖能力[23-24]。结果提示,TGP药物干预48 h后,CD4+或CD8+ T淋巴细胞分裂代数和已分裂细胞比例明显降低,即使是低浓度TGP也表现出明显的抑制增殖作用,而在高浓度时,T淋巴细胞增殖几乎完全受到抑制。正常情况下,机体T淋巴细胞增殖保持稳态平衡,而病理性增殖可导致疾病的发生发展[25-26]。除恶性血液疾病T淋巴细胞增殖失去控制外,常见自身免疫性疾病患者体内均存在自身反应性T淋巴细胞增殖异常,如系统性红斑狼疮、类风湿关节炎、移植物抗宿主病等[27-30]。因此,本实验不仅揭示了TGP能够通过抑制T淋巴细胞增殖发挥免疫调节作用,还证实了TGP具有治疗T淋巴细胞异常增殖疾病的潜能。

综上,本研究证实白芍总苷(TGP)能够通过促进Fas、抑制Bcl-2表达促进活化T淋巴细胞AICD作用,并且可以显著抑制T淋巴细胞增殖,为TGP更好的应用于临床提供了实验依据。

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