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學(xué)術(shù)報告廳

Expression of retinoic acid receptor genes in children's thymus


周小建 王衛平 楊 毅(上海交通大學(xué)附屬第一人民醫院兒內科,上海 200080;復旦大學(xué)兒科醫院,上海 200032)
  摘要: 目的 研究視黃酸調節胸腺細胞發(fā)育的作用及其機制。方法 采用體外胸腺組織培養體系,在培養中加入視黃酸或視黃酸受體拮抗劑。在培養的不同時(shí)間收集胸腺細胞,用熒光標記的抗CD3、CD4、CD8抗體染色,并進(jìn)行流式細胞儀分析,觀(guān)察胸腺細胞表面標志隨成熟分化的變化。胸腺細胞抽提的RNA采用實(shí)時(shí)定量PCR法檢測視黃酸受體αRARα mRNA的表達。結果 體外胸腺組織培養體系能支持胸腺細胞的發(fā)育成熟。在培養24h視黃酸促進(jìn)未成熟的CD4+CD8+胸腺細胞向CD4+成熟細胞分化發(fā)育作用明顯,并且該作用可被RARα特異性拮抗劑Ro415253所拮抗。另一方面,視黃酸能顯著(zhù)抑制CD4+CD8+胸腺細胞向CD8+細胞分化,這種作用也在培養24h出現。實(shí)時(shí)定量PCR結果顯示,視黃酸能促進(jìn)RARα mRNA的表達,并且RARα mRNA表達水平與CD4+CD8+胸腺細胞百分數之間存在正相關(guān)r=0.593P=0.042,與CD8+胸腺細胞百分數之間存在負相關(guān)r=-0.654,P=0.021。結論 視黃酸影響胸腺細胞的成熟分化,可能通過(guò)影響其受體RARα表達的途徑而發(fā)揮調節作用。


Erpression of Retinoic Acid Receptor Genes in Children'sThumus
ZHOU Xiao-jian, YANG Yi, WANG Wei-ping

Abstract Objective To study the effect and mechanism of retinoic acidRA on thymocytes maturation. Methods Thymus tissue culture system was used to investigate the roles of RA on development of thymocytes. Thymus tissues were cultured with or without retinoic acid and/or retinoic acid receptor antagonism. The cultures were harvested at 24 48 and 72 hours respectively. Thymocytes were stained with fluorescence labeled antiCD3 antiCD4 antiCD8 antibodies and analyzed by flow cytometry. The real time quantitative RTPCR assay was used to detect the retinoic acid receptor α RARα mRNA expression in thymocytes. Results The thymus tissue culture system was able to support the maturation of thymocytes. Addition of RA to the culture system promoted thymocytes differentiation from immature CD4+CD8+ cells to mature CD4+ cells but inhibited the transformation from immature CD4+CD8+ cells into mature CD8+ cells. The effect was marked at 24h and was antagonized by Ro415253. RA enhanced the expression of RARα mRNA in thymocytes. A positive correlation was found between the expression of RARα mRNA and the percent of the CD4+CD8+ cells r=0.593 P=0.042. There was a negative correlation between the expression of RARα mRNA and the percent of the CD8+ cells r=-0.654,P=0.021 by RA. Conclusion RA likely play an important role in thymocytes development perhaps by affecting the relative expression of RARα gene.
Keywords Retinol;Retinoic acid receptor Thymocytes
  胸腺是T淋巴細胞發(fā)育的重要場(chǎng)所,骨髓中的造血干細胞分化為共同淋巴樣前體細胞common lymphoid precursors,CLP后進(jìn)入胸腺,在胸腺微環(huán)境的作用下進(jìn)一步發(fā)育為T淋巴細胞,T淋巴細胞在離開(kāi)胸腺之前又稱(chēng)為胸腺細胞。T細胞在胸腺內的發(fā)育是胸腺細胞與胸腺微環(huán)境相互作用的結果,胸腺基質(zhì)細胞通過(guò)分泌細胞因子,影響胸腺細胞的發(fā)育。視黃酸retinoic acid,RA是維生素A代謝的主要活性產(chǎn)物,通過(guò)與視黃酸受體retinoic acid receptorRAR結合,在脊椎動(dòng)物發(fā)育、胚胎形成、細胞分化中發(fā)揮重要作用。研究證實(shí)視黃酸對免疫功能具有重要的調節作用,但對免疫細胞成熟發(fā)育的影響及其作用機理尚有待進(jìn)一步研究。本研究通過(guò)觀(guān)察人胸腺細胞發(fā)育過(guò)程中細胞成熟分化表面標志的變化及其與RARα mRNA表達水平的相互關(guān)系,探討RA影響胸腺細胞發(fā)育的作用及機制。

1 材料與方法
  標本來(lái)源 胸腺組織來(lái)源于我院先天性心臟病兒童在進(jìn)行心臟修補手術(shù)時(shí)為暴露手術(shù)視野切除之部分胸腺,所有兒童均為單純房缺或室缺,心功能和營(yíng)養發(fā)育良好,其母懷孕期間無(wú)維生素缺乏病史。在取標本期間未接受任何影響免疫功能的治療,如放射,激素,及免疫抑制治療等。
  主要試劑 全反式視黃酸atRA購自Sigma公司。RARα受體特異性拮抗劑Ro415253由Hoffmann La Roche Ltd.Basle Switzerland公司惠贈,以上試劑均溶于DMSO中,配成10mmolL儲存液,置N2中-20°C避光保存。用于流式細胞儀檢測的熒光標記的抗CD3、CD4、CD8單抗均購自PHARMINGEN公司。RNA抽提與逆轉錄試劑購自GIBCO公司。培養液:RPMI 1640培養液含2mmolL谷氨酰胺購自 GIBCO,含15% 56℃滅活的小牛血清,100Uml青霉素,100μgml鏈霉素,1mmolL丙酮酸鈉。并按實(shí)驗設計加入生理濃度的atRA 106molL,Ro415253 105 molL4。
  胸腺標本采集與細胞懸液的制備 將手術(shù)切除的部分胸腺立即置冷RPMI 1640培養液中剪碎,采用Ficoll法分離胸腺細胞并制成細胞懸液,調成1×106·ml-1備用。采用臺盼藍攝入法檢測細胞活力,至少95%以上的細胞臺盼藍染色陰性。
  胸腺組織培養 參照文獻5,在直徑為6cm的培養皿中放入明膠海綿,并在其上置孔徑為0.8μm的微孔濾膜,并將大小約1mm3的胸腺組織置濾膜上。并按加入的培養液的不同分為空白對照組control C、視黃酸組RA、RA+Ro41-5253組AO組,置37℃、5%CO2培養箱中,各組均分別培養24、48、72h并在各時(shí)間點(diǎn)分離收集胸腺細胞,制成細胞懸液。
  細胞表面標志分析 取胸腺細胞懸液100μl,加熒光標記的抗CD4、CD8單克隆抗體染色后,并同時(shí)用熒光標記的抗CD3單克隆抗體染色作為分選指標,用流式細胞儀FACScan BD公司分析結果。
  總RNA抽提及逆轉錄PCRReverse transcriptionPCR RT-PCR 取各時(shí)間點(diǎn)胸腺細胞,采用 TRIzol抽提總RNA,操作按試劑盒說(shuō)明進(jìn)行。抽提的總RNA用MMLVMoloney murine leukemin virus,莫洛尼鼠白血病病毒逆轉錄酶,將RNA逆轉錄合成cDNA。采用陽(yáng)性特異性擴增產(chǎn)物經(jīng)回收純化和測定OD260值準確定量后,10的倍比稀釋 106~1010拷貝數50ng total RNA 制備標準曲線(xiàn),加入SYBR Green I dyeRoche熒光染料,進(jìn)行實(shí)時(shí)定量PCR擴增,每一樣本的拷貝數采用ABI7000實(shí)時(shí)定量PCR儀PerkinElmer提供的分析軟件,將樣本的Ct值與標準曲線(xiàn)比較而得到其拷貝數。視黃酸受體基因RARα的引物采用Primer Premier 5軟件設計,由賽百盛生物技術(shù)公司合成,上游引物序列為5’CTGTGAGAAACGACCGAAAC3’下游引物序列為5’TTGTCCCAGAGGTCAATGTC3’產(chǎn)物片段長(cháng)度為211bp。
   數據處理 應用SPSS統計軟件進(jìn)行處理。采用雙因素方差分析,并進(jìn)行相關(guān)分析。 以均數±標準差X±s表示,P<0.05為差異有顯著(zhù)性。

2 結 果

  視黃酸對胸腺細胞發(fā)育的影響 實(shí)驗中所采用的溶劑是0.1%的DMSO,在預試驗中,我們采用臺盼藍染色,觀(guān)察了DMSO對胸腺細胞存活率的影響,結果表明,該濃度的DMSO與正常空白  對照組相比差異無(wú)顯著(zhù)性。這表明微量的DMSO對體外培養體系中的胸腺細胞發(fā)育無(wú)影響。
流式細胞儀的分析結果顯示對照組胸腺細胞在體外胸腺組織培養條件下可逐漸發(fā)育成熟,主要表現為,CD4+CD8+的未成熟胸腺細胞在培養過(guò)程中逐漸下降,而CD8+成熟胸腺細胞升高,以培養24h為顯著(zhù)。這表明體外胸腺組織培養體系能維持胸腺細胞的發(fā)育,胸腺細胞的發(fā)育須胸腺基質(zhì)內環(huán)境的支持,體外培養條件下,胸腺基質(zhì)細胞可能通過(guò)分泌細胞因子促進(jìn)胸腺細胞成熟。
  RA組CD4+CD8+胸腺細胞在培養24h并無(wú)明顯下降,在培養48h后才開(kāi)始下降圖1,而CD8+細胞雖有所增加,但仍低于對照組P<0.05加入RARα受體特異性拮抗劑Ro415253在培養24h CD4+CD8+胸腺細胞即下降,與RA組差異有顯著(zhù)性P<0.05,提示RA阻抑CD4+CD8+胸腺細胞向CD8+細胞的分化,而該作用可被RARα受體特異性拮抗劑抵銷(xiāo)圖2。


  體外培養加入RA 24h,CD4+胸腺細胞明顯增加,與對照組相比差異顯著(zhù)P<0.05;這種作用在加入Ro415253后則與同時(shí)間點(diǎn)空白對照無(wú)差異圖3。這表明RA促進(jìn)CD4+CD8+胸腺細胞向CD4+細胞的分化。


  2.2 胸腺細胞體外培養過(guò)程中RARα mRNA的表達變化 在體外培養過(guò)程中,對照組RARα mRNA表達逐漸下降,這種趨勢與體外培養體系CD4+CD8+胸腺細胞的成熟分化呈正相關(guān)變化r=0.593,P=0.042。加入RA后RARα mRNA表達在培養48h仍維持較高水平,與同一時(shí)間點(diǎn)對照組相比差異有顯著(zhù)性P<0.05;但與CD8+胸腺細胞百分數成負相關(guān)r=-0.654,P=0.021。加入Ro415253后RARα mRNA表達下降。

3 討論

  視黃酸具有廣泛的生物學(xué)效應,研究表明,視黃酸通過(guò)與視黃酸受體結合而發(fā)揮作用。視黃酸受體基因表達的多樣性及復雜性是視黃酸介導廣泛生物學(xué)效應的分子基礎6。本研究證實(shí),胸腺細胞在分化發(fā)育的各個(gè)階段均表達RARα mRNA。
  我們結果表明,在體外培養的24~48h,視黃酸能促進(jìn)胸腺細胞向CD4+胸腺細胞分化,這種作用在培養24h尤為明顯;另一方面,RA顯著(zhù)抑制胸腺細胞向CD8+胸腺細胞分化,這種變化與視黃酸對RARα mRNA表達的影響相一致,并且在加入RARα特異性拮抗劑Ro415253后能抵消上述作用,這表明,RA是通過(guò)與RARα結合而發(fā)揮調控胸腺細胞發(fā)育的作用。  既往研究認為7,RARα主要在胸腺細胞發(fā)育的CD4+CD8+階段表達,我們通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR法測定不同時(shí)間點(diǎn)RARα mRNA表達的變化,結果發(fā)現,體外培養過(guò)程中RARα mRNA表達逐漸下降,這與CD4+CD8+胸腺細胞的下降相一致,這提示CD4+CD8+細胞可能是RA作用的主要靶細胞。因此,我們認為,通過(guò)影響CD4+CD8+胸腺細胞RARα mRNA的表達,可能對調節CD4+CD8+細胞的分化具有重要作用。


  本研究還發(fā)現,加入RA后CD4+CD8+胸腺細胞與對照組相比顯著(zhù)升高,這表明RA能抑制CD4+CD8+胸腺細胞的分化成熟,但此時(shí)CD4-CD8-胸腺細胞并無(wú)明顯變化,CD4+胸腺細胞升高,故我們認為,這種作用主要是抑制了CD4+CD8+胸腺細胞向CD8+胸腺細胞分化。可見(jiàn),RA一方面促進(jìn)CD4+CD8+胸腺細胞向CD4+胸腺細胞分化;另一方面,又抑制其向CD8+胸腺細胞分化,RA對不同分化階段胸腺細胞的作用的不同可能源于其RARα mRNA表達的差異。
  研究證實(shí),CD4+CD8+胸腺細胞表達CD4及CD8協(xié)同受體分子,是一種未成熟的雙向的前體細胞,具有向CD4+CD8-或CD8+CD4-單陽(yáng)性成熟T細胞分化的能力,這主要取決于TCRT cell receptor,T細胞受體的MHCmajor histocompatibility complex,主要組織相容性復合物特異性, CD4+CD8+胸腺細胞表達MHCII類(lèi)特異性TCR則分化為CD4+胸腺細胞,若表達MHCI類(lèi)特異性TCR則分化為CD8+胸腺細胞8。Yagi等7研究發(fā)現RA顯著(zhù)抑制CD4-CD8-胸腺細胞及CD4+CD8+胸腺細胞的CD3及TCR基因表達的上調,因此,我們推測,RA可能通過(guò)其受體途徑影響TCR、MHC基因的表達從而影響T淋巴細胞發(fā)育。另一方面,有研究認為,胸腺早期發(fā)育過(guò)程中表達的一些細胞因子或某些蛋白可影響CD4+CD8+胸腺細胞分化910。因此,RA是否通過(guò)其受體途徑影響這些細胞因子或蛋白的表達,從而間接調控T細胞發(fā)育尚需進(jìn)一步研究。
  本研究主要觀(guān)察RARα途徑的活化與阻抑對胸腺細胞成熟的作用。由于視黃酸受體尚有其它的亞型,研究表明,不同的視黃酸受體亞型具有不同的生理功能,胸腺細胞在發(fā)育過(guò)程中還表達RARγ、RXRα等。Szondy等11認為RARα的表達與活化能抑制胸腺細胞凋亡,而RARγ途徑則誘導胸腺細胞凋亡。該研究認為,生理濃度的全反式視黃酸atRA并不影響活化誘導的胸腺細胞凋亡,這是由于RARα與RARγ處于相對平衡,若增加atRA濃度,使其在體內轉化為9順式視黃酸,則激活RXRs,加強了RARα的抑制作用,抵消RARγ介導的促凋亡作用。這表明,通過(guò)精確調節RARs表達,導致RARαRARγ表達比值的變化可影響細胞的發(fā)育。因此,進(jìn)一步對其它視黃酸受體的深入研究,有利于我們理解視黃酸調控胸腺細胞發(fā)育的確切機制。
  總之,RA對胸腺細胞發(fā)育具有重要的調節作用, RARα特異性拮抗劑Ro415253能拮抗這種作用,提示RA可能通過(guò)RARα途徑發(fā)揮調節胸腺細胞發(fā)育的作用。由于T細胞在細胞免疫以及活化輔助B細胞產(chǎn)生抗體的過(guò)程中均發(fā)揮重要作用,本研究顯示,視黃酸受體α途徑的活化在促進(jìn)CD4+細胞的發(fā)育中起重要作用,這為臨床合理使用維生素A制劑增強兒童免疫功能提供了理論依據。

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