慢性阻塞性肺疾病加重期和稳定期Th17和Treg细胞的表达
2024-01-11
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第34卷2013年第6期 11月 中山大学学报(医学科学版) Vo1.34 No.6 Nov. 2013 JOURNAL OF SUN YAT—SEN UNIVERSITY(MEDICAL SCIENCES) 慢性阻塞性肺疾病加重期和稳定期Thl7和Treg细胞的表达 陈钢 ,谢灿茂 ,罗志扬 ,李敏菁 ,张培芳 (1.中山大学附属第一医院呼吸内科,广东广州510080;2.佛山市第一人民医院呼吸内科,广东佛山528000) 摘要:【目的】探讨慢性阻塞性肺疾病(COPD)急性加重期、稳定期患者和肺功能正常吸烟者外周血中Thl7、 rreg细 胞的表达。【方法】选取慢性阻塞性肺疾病急性加重患者28例、慢性阻塞性肺疾病稳定期患者22例、吸烟肺功能正常者(对 照组)22例为研究对象。流式细胞术检测外周血中Thl7细胞、CD4 CD25 ̄'Treg细胞的比例,ELISA检测诱导痰IL一17、TGF— B1的水平。【结果】急性加重期COPD组的外周血Thl7比例(%)较稳定期COPD组增高(2.92±0.16 vs 1.25 ̄0.14,P< 0.001)、痰液IL一17水平(ng/L)较稳定期COPD组增高(82.33 4-17.38 vs 12.64±2.74,P<0.001),外周血Treg比例(%)低于 稳定期COPD组(8.52±0.47 vs 1 1.45 4-0.78,P<0.001)。急性加重期COPD组、稳定期COPD组外周血中Thl7比例与Treg 比例均呈负相关(r分别为一0.723和一0.674,P均<0.001)。【结论】急性加重期COPD的气道局部和全身的免疫反应以促炎的 “Thl7反应”占优势,稳定期COPD以“Treg反应”占优势。 关键词:慢性阻塞性肺疾病;Thl7细胞;IL一17:调节性T细胞 中图分类号:RR563 文献标志码:A 文章编号:1672—3554(2013)06—0917—05 Expression of Thl7 Cells and Tregs in SCOPD and AECOPD CHEN Gang ,XIE Can—mao ,LUO Zhi—yang ,LI Min-jing ,ZHANG Pei-fang (1.Department of Respiratory Medicine,The First Afifliated Hospital,Sun Yat—sen University,Guangzhou 5 10080,China; 2.Department of Respiratoyr Medicine,The First people Hospital of Foshan,Foshan 528000,China) Abstract:【Objective】To investigate the expression of Thl7 cells and Tregs in peripheral blood from the patients of stable chronic obstructive pulmonary disease(SCOPD)and chronic obstructive pulmonary disease(AECOPD).【Methods】28 patients of AECOPD. 22 outpatients of SCOPD and 22 smoking healthy donors were recruited.Th17 cells and CD4 CD25 ̄,Tregs were determined by flow cytometyr.Concentrations of IL一17 and TGF—p in the sputum were detected by ELISA.【Results】Percentages of peripheral Th17 cells(2.92±0.16%)in AECOPD were signiifcantly higher than those in SCOPD(1.25±0.14%,P<O.001),Level of IL一17 in sputum(82.33±17.38 ng/L)in AECOPD was signiifcantly higher than those in SCOPD(12.64±2.74 ng/L,P<0.001). Percentages of peripheral Treg cells(8.52±0.47%)in AECOPD were signiifcantly lower than those in SCOPD(1 1.45 -40.78%,P< 0.001).Remarkably negative correlations were seen between numbers of Thl7 cells and Tregs in AECOPD(r=-0.723,P<0.001) and SCOPD(r=一0.647,P<0.001).【Conclusions】Thl7 response was dominated in AECOPD whereas Treg response was dominated in SCOPD. Key words:chronic obsturctive pulmonary disease;Thl7 cells;interleukin一17;regulatory T cells [J SUN Yat—sen Univ(Med Sci),2013,34(6):917—921] 慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulm— 生、发展中起了重要作用。中性粒细胞的募集和活 onary disease,COPD)是世界范围内危害人类健康 化是COPD发病中的一个关键环节。辅助性T细 的疾病,反复发生的气道慢性炎症在COPD的发 胞l7(T help cell 17,Thl7)细胞是近年来新发现 收稿日期:2013—07—12 基金项目:佛山市科技局医学类科技攻关项目(201108076) 作者简介:陈钢,博士研究生,副主任医师,研究方向:慢性气道炎症,E-mail:cgang@fsyyy.com; 通信作者,谢灿茂,教授,E-mail xiecanmao@163.con 9l8 中山大学学报(医学科学版) 第34卷 的CD4 T细胞,其分泌的白介素一17(interleukin 17。IL一17)具有强大的招募中性粒细胞功能[ 。调 节性T细胞(regulatory T cells,Treg)是一群具有调 节免疫功能的T细胞.能够抑制过强的免疫反应, 主要表现在诱导免疫失能和免疫抑制两个方面。 Treg通过细胞接触,或分泌转化生长因子p (transforming growth factor—p,TGF—p)等抑制性细 胞因子.抑制效应性T细胞的分化及功能,是诱导 和维持外周免疫耐受的重要细胞l2,目前研究较 多的是CD4+CD25+Treg。Thl7和Treg平衡在维持 体内免疫环境中起重要作用,在分化过程中两者 相互抑制,失衡可引起局部或者全身异常的免疫 反应,和自身免疫性疾病、肿瘤、感染 等疾病密 切相关。目前关于COPD患者中Thl7及Treg的研 究较少,我们通过比较COPD急性加重、稳定期及 健康人群Thl7和Treg的细胞构成和细胞因子分 泌情况,进一步了解Thl7和Treg在COPD中的作 用机制。 1材料与方法 1.1病例资料 收集2011年8月至2012年lO月在佛山市 第一人民医院呼吸内科住院的慢性阻塞性肺疾病 急性加重患者、呼吸内科门诊随访的慢性阻塞性 肺疾病稳定期患者及保健中心体检人群。慢性阻 塞性肺疾病急性加重组(AECOPD组)28例,均为 男性,年龄(67.57±5.78)岁,纳入标准:①符合 2007年修订版《慢性阻塞性肺疾病诊断指南》[ ; ②年龄55~75岁;③吸烟指数>300;④有急性 加重表现:气促加重、痰量增加和痰转脓性。慢性 阻塞性肺疾病稳定期组(SCOPD组)22例,均为男 性,年龄(68.73±6.09)岁,纳入标准:符合上述① ~③;近3个月内无急性加重史。排除标准:①合 并其他肺部疾病或其他系统感染:②有严重的其 他系统疾病或恶性肿瘤。吸烟肺功能正常组(对照 组)22例,均为男性,年龄(62.73±5.66)岁,为无 慢性心肺疾病的我院健康体检者,吸烟指数> 300。所有研究对象均签署知情同意书。本研究经 过佛山市第一人民医院伦理委员会批准。 1.2主要仪器及试剂 美国森迪斯公司Vmax229肺功能仪,美国BD 公司的FACS Calibur型流式细胞仪,别藻蓝素 (1ophyeocyanin,APC)标记的抗人CD3单克隆抗 体.异硫氰酸荧光素(lfuorescein isothiocyanate, FITC)标记的抗人CD4单克隆抗体,藻红蛋白 (phyeoerythrin,PE)标记的抗人CD25单克隆抗体 购自美国BD公司,PE标记的抗人IL一17A单克 隆抗体购自美国eBioscience公司,佛波酯、离子霉 素、莫能菌素购自美国Sigma公司。人细胞因子 IL一17、TGF一[31的酶联免疫吸附实验(enzyme— linked immunoadsordent assay.ELISA)试剂盒购自 R&D公司。 1.3肺功能检测 参照美国胸科协会肺功能检查操作规范进行 常规肺功能检测。 1.4流式细胞仪检测 1.4.1 外周血标本采集及单个核细胞的分离 受 试者抽取清晨空腹静脉血5 mL,抗凝、稀释、离心 及洗涤后,收集离心细胞制成外周血单个核细胞 液(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)悬液, 调整PBMC密度至2×10 个/mL,用于流式细胞 术检测。 1.4.2 Thl7细胞检测 取PBMC1 mL加入佛波 酯(终浓度50 ng/mL)、离子霉素(1 Ixg/mL)、莫能 菌素(0.7 Ixg/mL)和布菲尔德菌素(1 Ixg/mL)置 37℃、体积分数为5%CO 培养箱中培养6 h。取 出细胞悬液转移至流式管中(1×10 个/管)并用 磷酸盐缓冲液(phosphate buffered solution,PBS)洗 涤离心,加入100 L破膜剂、10 L抗人CD3一 APC单克隆抗体、20 L抗人CD4一FITC、5 L抗 人IL一17A—PE抗体或同型对照IgG,振匀后置避光 孵育30 min,用PBS洗涤后弃上清,用10 g/L多聚 甲醛固定液0.5 mL固定,4 qC保存待上机检测。采 集CD3+CD4CF淋巴细胞2 000个,数据分析采用 Cellquest软件。 1.4.3 CD4 CD25 gh调节性T细胞检测 以CD4+ CD25 T细胞比例作为CD4 CD25+Treg细胞比例 进行研究[ 。取PBMC至流式管中(1×10o个/管), 加入l0 L抗人CD3一APC单克隆抗体、10 L抗 人CD4一FITC、10 L抗人CD25一PE或同型对照 IgG并振匀,避光孵育15 rain,用PBS洗涤后弃上 清并用10 g/L多聚甲醛溶液(0.5 mL)固定,4℃保 存待上机。采集CD3 CD4+T淋巴细胞2 000个,设 门确定出淋巴细胞的分布位置。计算CD3 CD4+T 淋巴细胞中CD25 gh细胞的百分率。将平均荧光强 第6期 陈钢,等.慢性阻塞性肺疾病加重期和稳定期Thl7和Treg细胞的表达 919 度为CD4 CD25+细胞群两倍的细胞群定义为 CD4+CD25r ̄o,T淋巴细胞,数据分析采用Denovo Software公司开发的FCS Express 4软件。 1.5 ELISA检测诱导痰IL一17、TGF—B1水平 入 2 结 果 2.1 AECOPD组、SCOPD和对照组一般资料和 选研究对象于清晨进行高渗盐水诱导痰处理。诱 导前10 min吸入沙丁胺醇400 g,30 g/L高渗盐 水超声雾化吸人15 min,用力咯痰至培养皿。用镊 子取出痰液黏稠、密度大的部分,与唾液严格区分 后收集。称重,加入4倍体积的0.1%二硫苏糖醇 充分混合。37℃水浴10 min,网筛过滤,2 000 r/ min(r=8 cm)离心10 min沉淀细胞,处理后上清 液一8O℃冻存。取上述冻存的上清液,通过ELISA 双抗体夹心法检测细胞因子IL一17、TGF一131,具体 操作按照试剂盒提供的说明书进行。 1.6统计学处理 基础肺功能比较 AECOPD组、SCOPD组和对照组年龄差异无 统计学意义。3组吸烟指数、第1秒用力呼气容积 (forced expiratory volume in one second,VFEV 1)、 VFEV1与用力肺活量(forced vital capacity, VFVC)的比值(rFEV1/FVC)、FEV1占预计值百分 数(P FEV1/wed)差异有统计学意义。两组基本情 况和基础肺功能指标见表1。 2.1 AECOPD组、SC0PD和对照组一般资料和 基础肺功能比较 AECOPD组、SCOPD组和对照组年龄差异无 采用SPSS16.0软件进行分析数据。计量资料 数据以均值±标准差表示,各组间差异性比较进 行方差齐性检验。方差齐采用单因素方差分析 LSD法:方差不齐采用Kruskal—Wallis法,两两比 统计学意义。3组吸烟指数、第1秒用力呼气容积 (forced expiratory volume in one second, FEV1)、 FEV1与用力肺活量(forced vital capacity,FVC)的 比值(FEV1/FVC)、FEV1占预计值百分数(FEV1/ pred)差异有统计学意义。两组基本情况和基础肺 功能指标见表1。 2.2三组Thl7、Treg细胞及炎症因子的比较 较采用非参数Wilcoxon秩和检验。相关分析采用 Spearman相关法 P<0.05为差异有统计学意义。 P均为双侧。 表1 AECOPD组、SCOPD组和对照组的基本情况和基础肺功能指标 Table 1 Subject characteristics and pulmonary function in AECOPD group,SCOPD group and control group ( ±s) V vI:forced expiratory volume in one second;r l c:mtio of Vrxvl against forced vital capacity(VFVC);Pr'zel ̄:percent of forced expiratory volume in one second in prediction. 表2三组Thl7、Treg细胞及炎症因子的比较 Table2 ComparisonofThl7,Treg cell andinflammationfactor of3 groups ( ±s) 1)compared with stable COPD,P<O.05;2)compared with control,P<O.05 920 中山大学学报(医学科学版) 第34卷 AECOPD组、SCOPD组和对照组外周血CD3 CD4*T淋巴细胞中Thl7细胞的比例、外周血CD3 CD4+T淋巴细胞中Treg细胞的比例、诱导痰中 IL一17水平、诱导痰中TGF—B1水平以及外周血 CD3+CD4 T细胞中Thl7细胞和Treg细胞比值的 比较见表2,经Wilcoxon秩和检验SCOPD和对照 组的Thl7细胞比例、诱导痰中IL一17水平无统计 学差异,其它两两比较均有统计学差异。 2_3相关性分析 相关分析结果显示,AECOPD和SCOPD中的 外周血Thl7比例与气道局部IL—l7水平呈正相 关(r分别为0.923和0.537,P分别为<0.001和 0.048):上述两组患者中外周血Treg比例与气道 局部TGF—f31水平亦呈正相关(r分别为0.736和 0.501.P分别为0.003和0.018):AECOPD和 SCOPD中的外周血Thl7比例与Treg比例呈负相 关(r分别为一0.723和一0.674,P均<0.001)。而在 健康对照组中,未见这些相关关系。 3 讨 论 本研究发现AECOPD患者外周血中Thl7细 胞比例和痰液IL一17水平均增高,而Treg细胞比 例低于SCOPD患者。通过计算外周Th17/Treg比 值,可反映COPD疾病时机体的全身炎症状态。 AECOPD外周血Thl7比例与Treg比例呈负相关。 Th17/Treg比值较SCOPD和对照组增高。提示 AECOPD全身免疫反应程度升高。与此相对的是, SCOPD的外周血Th17/Treg比值较对照组明显降 低,提示SCOPD的免疫状态以控制全身炎症反应 为主,炎症则较AECOPD有所缓解。上述这些结果 提示,由于促炎的“Thl7反应”过度增强而Treg所 介导的免疫调节反应相对不足,导致AECOPD的 “Thl7/Treg(即促炎/抑炎)”免疫平衡被打破,出 现了气道局部和全身的促炎反应。SCOPD中也存 在外周血Th17比例与Treg比例的负相关。 SCOPD的Treg比例远高于AECOPD者,并且具有 较低的外周血Th17/Treg比值.提示SCOPD以 “Treg反应”占优势。 对于Thl7细胞和IL—l7在COPD稳定期的作 用,目前存在争议。Barczyk等l 6l通过ELISA检测 COPD患者与健康志愿者诱导痰中IL一17水平。发 现IL一17在COPD稳定期表达不增加。Doe等 通 过活检发现COPD组与不吸烟的对照组相比,支 气管黏膜下IL一17A 细胞增加,但和肺功能正常 的吸烟者无差异。而石建邦等[s]发现,与肺功能正 常的吸烟者相比,COPD稳定期患者外周血IL~17 水平明显增高,且与气流受限程度呈负相关。各 项研究的结论不同可能是因为COPD异质性太 高 本研究为减少偏倚,仅以男性、吸烟的重度 COPD患者为研究对象。本研究发现COPD稳定 期的Thl7细胞比例和IL一17与肺功能正常的吸 烟者无差异,且与肺功能无相关。这和Doel 7_的结 论是一致的。细菌和病毒感染是IL一17表达增加 的因素,也是COPD急性加重的主要原因E91,这可 能与本研究AECOPD组IL一17表达增加有关。 AECOPD组外周血中Thl7细胞比例显著地高于 SCOPD组以及对照组.反映AECOPD炎症加剧, 提示可以将Thl7细胞作为AECOPD炎症反应的 观测指标。 Treg具有免疫无能性和免疫抑制性,其控制 免疫应答的生理意义在于一方面可使感染信号持 续存在。以维持记忆细胞的生成。另一方面可以防 止引起组织破坏的病理性免疫应答发生。COPD是 慢性气道炎症,且炎症从肺部“溢出”,引起全身炎 症反应,因此从Treg的功能上推测,在COPD患者 体内Treg细胞的数量应该是减少的。有一项研究 支持这种观点,轻中度COPD患者外周血CD4 CD25 T细胞、CD4 CD25 T细胞比例较健康人 群明显降低_lo]。但多项研究表明,COPD患者体内 Treg细胞的数量较健康人群增加。Lee等[n]发现 COPD患者急性发作期和肺气肿患者肺组织和外 周血中Treg细胞明显较正常人I ̄JJtl。Smyth等El2] 发现COPD患者和吸烟者肺泡灌洗液中CD4+ CD25+T细胞的数量增加,推测这些细胞可能已经 失去调节功能,使得机体免疫调节功能降低。本研 究表明COPD稳定期Treg细胞数量较肺功能正常 吸烟者明显升高,与Smyth等Il’]观测的一致。但本 研究显示COPD稳定期痰液TGF一131也升高.且 和Treg细胞比例呈正相关,表明COPD稳定期 Treg细胞功能正常。可能的机制是肺部慢性炎症 诱发Treg反应,生理意义在于减轻了肺部炎症.但 另一方面也使肺部病原菌难以清除,导致慢性感 染持续存在,同时由于TGF一131在肺组织表达增 多,对慢性阻塞性肺疾病损伤过度修复,导致气道 重塑 第6期 陈钢,等.慢性阻塞性肺疾病加重期和稳定期Thl7和Treg细胞的表达 1 二_ ]J 1●J2 3 ]j 4 1J 1J5 92l 综上所述,AECOPD、SCOPD外周血中Thl7 比例与Treg比例均呈负相关,提示COPD存在 Th17/Treg失衡。AECOPD患者外周血中Thl7细 胞比例显著地高于SCOPD组及对照组.以“Thl7 反应”占优势;提示可以将Th17细胞作为 AECOPD炎症反应的观测指标。稳定期COPD外 周血Treg细胞比例增高,以“Treg反应”占优势 参考文献 Fujiwara M,Hirose K,Kagami S,et a1.T-bet inhibits both TH2 cell—mediated eosinophil recruitment and TH17 cell—mediated neutrophil recruitment into the airways[J].Allergy Clin Immunol,2007,119(9): 662-670. 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