氧化應激敏感的TRPM2活化NLRP3炎癥小體參與白癜風異常免疫應答的機制研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、背景:白癜風是一種常見的自身免疫性皮膚病,其黑素細胞破壞主要系CD8+T細胞介導的免疫損傷所致。文獻及我們以往的研究表明,氧化應激是導致白癜風發(fā)病的重要原因,并證實角質形成細胞在氧化應激下,對白癜風局部免疫微環(huán)境發(fā)揮重要調控作用,可誘導大量趨化因子如CXCL10、CXCL16分泌,通過與受體CXCR3、CXCR6結合介導CD8+T細胞向皮膚遷移,最終導致黑素細胞特異損傷。然而,角質形成細胞在氧化應激下如何調控趨化信號介導CD8+T細胞遷

2、移,以及對CD8+T細胞其他免疫功能的影響,仍有待進一步闡明。
  NLRP3炎癥小體是由NLRP3、ASC及pro-caspase-1組成的復合物,是天然免疫系統(tǒng)的重要組成部分,活化后誘導促炎因子 IL-1β、IL-18的成熟與釋放。越來越多的研究證實NLRP3炎癥小體活化可誘導趨化因子分泌從而介導免疫細胞組織定向遷移,還可調控免疫細胞增殖、活化等過程,在多種自身免疫性疾病的啟動階段發(fā)揮重要作用。最近有學者提出NLRP3炎癥炎癥

3、小體參與白癜風發(fā)病,但其在白癜風中的具體功能作用及激活機制,尚不清楚。
  研究證實,線粒體氧化應激是促進NLRP3向線粒體轉位并激活NLRP3炎癥小體的重要和必要因素。進一步發(fā)現(xiàn),NLRP3炎癥小體組裝依賴胞內鈣信號,細胞膜上鈣通道開放介導胞內鈣超載,促進Ca2+內流至線粒體,是導致線粒體損傷、NLRP3炎癥小體活化的關鍵機制。最新文獻發(fā)現(xiàn),氧化應激敏感的TRPM2通道,介導Ca2+內流,是線粒體氧化應激產生的重要機制,也參與調

4、控氧化應激誘導的趨化因子表達、免疫細胞遷移等免疫過程。由此我們提出假說:白癜風患者角質形成細胞在氧化應激下,TRPM2鈣通道開放介導Ca2+內流,誘導線粒體損傷,很可能是活化NLRP3炎癥小體的重要機制,NLRP3炎癥小體活化可能參與調控角質形成細胞趨化因子表達、免疫細胞皮膚遷移等異常免疫反應,最終導致黑素細胞破壞及白斑形成。
  目的:研究白癜風患者表皮氧化應激活化角質形成細胞NLRP3炎癥小體的機制,并闡明NLRP3炎癥小體活

5、化對白癜風CD8+T細胞皮膚遷移及免疫效應的調控作用。
  方法:
  1.采用免疫組化鑒定白癜風皮損區(qū) NLRP3等炎癥小體表達情況,ELISA檢測白癜風患者外周血IL-1β的表達及治療前后變化,并采用real-time PCR檢測皮損區(qū)IL-1β表達并分析其與H2O2蓄積、趨化因子CXCL10、CXCL16表達的關系。
  2.在原代角質形成細胞中,模擬體內氧化應激環(huán)境,采用流式檢測線粒體ROS生成、線粒體膜電位變

6、化;采用real-time PCR、Western Blot、細胞免疫熒光、ELISA等鑒定NLRP3表達、定位以及活化情況,明確氧化應激對角質形成細胞中NLRP3炎癥小體的激活作用。
  3.在原代角質形成細胞中,模擬體內氧化應激環(huán)境,Western Blot檢測TRPM2表達,采用Fluo-4探針檢測Ca2+內流情況;在體外HaCaT細胞中轉染TRPM2 SiRNA干涉TRPM2表達,檢測Ca2+內流、線粒體損傷及NLRP3炎

7、癥小體活化的各項指標,明確TRPM2介導的Ca2+內流是否為線粒體氧化應激活化NLRP3炎癥小體所必需。
  4.在HaCaT細胞中,采用SiRNA干涉HaCaT細胞中TRPM2、NLRP3表達,結合IL-1β中和抗體及IL-1R受體阻滯劑,ELISA檢測HaCaT細胞中趨化因子CXCL10及CXCL16的分泌,闡明角質形成細胞中TRPM2活化的NLRP3炎癥小體對趨化因子表達的影響及機制。
  5.分選進展期白癜風患者外周

8、血CD8+T細胞,給予干涉TRPM2、NLRP3或中和IL-1β的HaCaT上清刺激處理,或阻斷CD8+T細胞表面IL-1R,采用流式細胞數(shù)檢測CD8+T細胞表面趨化因子受體CXCR3、CXCR6表達,明確角質形成細胞中TRPM2活化的NLRP3炎癥小體對CD8+T細胞表面趨化因子受體表達的影響。
  6.分選進展期白癜風患者外周血CD8+T細胞,利用Transwell實驗,檢測干涉TRPM2、NLRP3的HaCaT上清對白癜風患

9、者CD8+T細胞的遷移作用;并結合人重組趨化因子CXCL10、CXCL16試劑進行回復實驗,或流式分選消除CD8+T細胞上CXCR3及CXCR6表達,進行趨化實驗,明確TRPM2活化的NLRP3炎癥小體是否通過調控CXCL10-CXCR3及CXCL16-CXCR6信號影響白癜風CD8+T細胞遷移。
  7.分選進展期白癜風患者外周血CD8+T細胞,給予干涉TRPM2、NLRP3的HaCaT上清刺激處理,流式檢測CD8+T細胞分泌效

10、應分子IFN-γ的能力,分析TRPM2活化的NLRP3炎癥小體對白癜風CD8+T細胞免疫效應功能的調控作用。
  結果:
  1.免疫組化檢測白癜風皮損周組織中NLRP1、NLRP3、NLRC4以及AIM2的表達,發(fā)現(xiàn)以NLRP3上調最明顯,且主要表達于角質形成細胞。ELISA結果顯示,進展期白癜風患者外周血IL-1β(5.617±0.174pg/mL,n=30)較健康對照(6.821±0.367pg/mL,n=18)顯著下

11、調(P<0.01);采用標準療法治療2月后,外周IL-1β水平較治療前無明顯變化(n=30,P=0.7154)。但在白癜風皮損周,IL-1βmRNA水平顯著上調2.04±0.28倍(P<0.01),并與皮損局部高濃度的H2O2(r=0.6588,P=0.0055)、以及上調的CXCL10(r=0.6118,P=0.0118)、CXCL16(r=0.5853,P=0.0172) mRNA水平均呈正相關。
  2.在原代角質形成細胞中

12、,H2O2可呈劑量依賴方式誘導線粒體膜電位下降,促進線粒體ROS蓄積,導致線粒體損傷。此外,H2O2可顯著上調NLRP3 mRNA及蛋白水平,促進 NLRP3及其接頭分子ASC向線粒體轉位,誘導 NLRP3炎癥小體中Caspase-1及IL-1β的剪切成熟,同時效應分子IL-1β表達顯著增加。表明H2O2可激活角質形成細胞中NLRP3炎癥小體。
  3.在原代角質形成細胞中,H2O2可誘導TRPM2表達上調,顯著促進Ca2+內流;

13、而轉染TRPM2 SiRNA后,可顯著抑制H2O2誘導的Ca2+內流、線粒體膜電位下降及ROS生成;同時H2O2誘導的NLRP3、ASC線粒體轉位及Caspase-1、IL-1β的剪切也被阻斷。表明TRPM2介導的Ca2+內流是氧化應激活化NLRP3炎癥小體所必需。
  4.干涉HaCaT細胞中TRPM2、NLRP3表達顯著降低HaCaT細胞中氧化應激誘導的趨化因子CXCL10、CXCL16分泌,以干涉TRPM2最為顯著;此外,利

14、用IL-1β中和抗體及IL-1R受體阻滯劑阻斷IL-1β/IL-R信號,也可抑制氧化應激誘導的CXCL10、CXCL16表達。表明角質形成細胞中TRPM2活化的NLRP3炎癥小體參與調控其自身分泌趨化因子,且至少部分是通過IL-1β/IL-R信號調控的。
  5.分選進展期白癜風患者外周CD8+T細胞,流式檢測發(fā)現(xiàn)HaCaT細胞氧化應激模型上清可以顯著誘導CD8+T細胞表面趨化標志CXCR3、CXCR6表達,而予以干涉了TRPM2

15、、NLRP3的HaCaT細胞氧化應激模型上清處理后,相比未干涉組CXCR3、CXCR6表達均下調;此外,中和HaCaT細胞氧化應激模型中IL-1β或阻斷CD8+T細胞表面IL-1R也有類似效果。表明角質形成細胞中TRPM2活化的NLRP3炎癥小體也可調控CD8+T細胞表面趨化因子受體表達,并且是依賴IL-1β/IL-R信號的。
  6.利用Transwell模型研究HaCaT細胞上清對白癜風CD8+T細胞的遷移,發(fā)現(xiàn)干涉TRPM2

16、、NLRP3的HaCaT氧化應激模型上清對進展期白癜風患者CD8+T細胞的遷移能力顯著下降,而加入人重組趨化因子rhCXCL10、rhCXCL16進行回復實驗,發(fā)現(xiàn)CD8+T細胞趨化能力顯著上調。此外,消除白癜風患者CD8+T細胞上CXCR3、CXCR6表達均會影響其遷移。該部分研究證實角質形成細胞中TRPM2活化的NLRP3炎癥小體通過CXCL10-CXCR3、CXCL16-CXCR6信號調控白癜風CD8+T細胞遷移。
  7.

17、分選進展期白癜風患者外周CD8+T細胞,流式檢測發(fā)現(xiàn)HaCaT細胞氧化應激模型可以顯著誘導CD8+T細胞表達IFN-γ,而干涉了TRPM2、NLRP3的HaCaT細胞上清處理CD8+T細胞后,相比未干涉組其IFN-γ表達顯著減少。表明TRPM2活化的NLRP3炎癥小體對白癜風CD8+T細胞表達IFN-γ、發(fā)揮免疫效應起關鍵調控作用。
  結論:通過本課題研究,我們首次明確氧化應激條件下,角質形成細胞中TRPM2介導Ca2+內流,誘

18、導線粒體損傷,從而活化NLRP3炎癥小體的具體機制;并率先揭示了TRPM2活化的NLRP3炎癥小體通過調控趨化因子CXCL10、CXCL16分泌、以及CD8+T細胞表面CXCR3、CXCR6的表達影響白癜風CD8+T細胞皮膚遷移;此外還發(fā)現(xiàn)角質形成細胞中TRPM2活化的NLRP3炎癥小體可以促進白癜風CD8+T細胞分泌效應分子IFN-γ,參與白癜風發(fā)生及進展。本研究首次證實NLRP3炎癥小體在氧化應激誘導的CD8+T細胞特異免疫應答中發(fā)

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