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      融合蛋白TAP-SSL5對激活的血小板與人淋巴細胞結(jié)合的影響*

      2015-04-17 07:48:41貝俊杰胡厚源
      中國病理生理雜志 2015年1期
      關(guān)鍵詞:緩沖液淋巴細胞硬化

      彭 松, 貝俊杰, 胡厚源, 陳 強

      (第三軍醫(yī)大學西南醫(yī)院心血管內(nèi)科,重慶 400038)

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      融合蛋白TAP-SSL5對激活的血小板與人淋巴細胞結(jié)合的影響*

      彭 松, 貝俊杰, 胡厚源△, 陳 強

      (第三軍醫(yī)大學西南醫(yī)院心血管內(nèi)科,重慶 400038)

      目的: 研究抗炎、抗凝雙效融合蛋白蜱抗凝血肽(TAP)-金黃色葡萄球菌超抗原樣蛋白5(SSL5)對激活的血小板與人淋巴細胞結(jié)合作用的影響。方法: 采用免疫磁珠分選法篩選人外周血總淋巴細胞;CCK-8法檢測TAP-SSL5對細胞活力的影響;流式細胞術(shù)檢測Jurkat細胞 (人外周血白血病T細胞株) 表面CD162 (PSGL-1)的表達及TAP-SSL5對小鼠抗人CD162單抗(KPL-1)與Jurkat細胞結(jié)合的抑制作用。以20 μmol/L ADP激活人血小板,流式細胞術(shù)檢測血小板與Jurkat細胞或人淋巴細胞的結(jié)合情況,并研究TAP-SSL5的干預作用。 結(jié)果: 30 mg/L及以下濃度的TAP-SSL5對Jurkat細胞的活力無明顯影響。流式細胞術(shù)檢測顯示,10 mg/L 的TAP-SSL5能顯著抑制KPL-1與Jurkat細胞的結(jié)合;20 μmol/L ADP激活的血小板與Jurkat細胞或淋巴細胞的結(jié)合率分別為(11.86±4.49)% 和 (8.32±1.00)%;細胞經(jīng)10 mg/L TAP-SSL5預先處理后,結(jié)合率分別降至 (6.73±2.71)% 和 (5.51±0.70)% ,差異有統(tǒng)計學意義。結(jié)論: TAP-SSL5可與淋巴細胞表面的PSGL-1結(jié)合,從而抑制激活的血小板與人淋巴細胞的結(jié)合,這可能是抗炎、抗凝雙效融合蛋白TAP-SSL5發(fā)揮其抗炎作用的機制之一。

      蜱抗凝血肽; 金黃色葡萄球菌超抗原樣蛋白5; 融合蛋白; 血小板; 淋巴細胞; P-選擇素糖蛋白配體1

      動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是一種慢性炎癥性疾病,免疫調(diào)節(jié)在其發(fā)生發(fā)展過程中起到重要作用。淋巴細胞和血小板作為免疫及炎癥反應(yīng)中的重要效應(yīng)細胞,參與了動脈粥樣硬化病程的各個環(huán)節(jié)。血小板與淋巴細胞之間通過直接接觸和分泌可溶性介質(zhì)的方式發(fā)生著相互作用而影響彼此功能,從而調(diào)控動脈粥樣硬化等炎癥性疾病的病理生理過程[1]。P-選擇素糖蛋白配體1(P-selectin glycoprotein ligand 1, PSGL-1)廣泛表達于白細胞表面,它可與激活的內(nèi)皮或血小板表面的P-/E-選擇素結(jié)合,導致白細胞在內(nèi)皮或血小板表面的黏附,而促進白細胞在病變血管處的募集和白細胞-血小板聚集體的形成。在前期研究中,我們已將能夠同PSGL-1結(jié)合的金黃色葡萄球菌超抗原樣蛋白5 (staphylococcal superantigen like protein-5, SSL5)[2]與凝血因子Xa (FXa)的強效抑制劑蜱抗凝血肽(tick anticoagulant peptide, TAP)聯(lián)合,成功構(gòu)建了具有抗炎抗凝雙效功能的融合蛋白TAP-SSL5。并且發(fā)現(xiàn)TAP-SSL5可抑制粒細胞在P-選擇素表面的黏附,還可抑制激活血小板與粒細胞的結(jié)合[3-4]。血小板與淋巴細胞的結(jié)合可以在動脈血流條件下促進淋巴細胞黏附到內(nèi)皮下基質(zhì)[5],并影響淋巴細胞的增殖、分化等功能[6]。因此,本文進一步研究了人血小板同淋巴細胞的結(jié)合效應(yīng)及融合蛋白TAP-SSL5對該結(jié)合的影響,旨在進一步探討融合蛋白TAP-SSL5在抑制炎癥方面的作用機制。

      材 料 和 方 法

      1 主要材料

      RPMI-1640和胎牛血清購自HyClone;Ficoll-paque液購自Pharmacia;CCK-8試劑盒購自Dojindo;免疫磁珠細胞分選(MACS)試劑盒為Miltenyi Biotec產(chǎn)品;BSA、二磷酸腺苷(ADP)為Sigma產(chǎn)品; PE標記的小鼠抗人CD62P單克隆抗體、PE標記的小鼠抗人CD162(PSGL-1)單克隆抗體(KPL-1)和PE標記的小鼠IgG1(mIgG1-PE)為BD產(chǎn)品。融合蛋白 TAP-SSL5及重組SSL5蛋白的表達與純化采用曲小龍等[3]介紹的方法實施,融合蛋白TAP-SSL5純度≥95%,重組SSL5蛋白純度≥95% 。

      2 方法

      2.1 人外周血白血病T細胞株Jurkat細胞的培養(yǎng) Jurkat細胞由第三軍醫(yī)大學全軍免疫學研究所贈送,采用含10%胎牛血清的RPMI-1640完全培養(yǎng)基,于37 ℃、5% CO2恒溫箱中培養(yǎng)。

      2.2 Ficoll-paque密度梯度離心法分離人外周血單個核細胞 取健康成人抗凝血白膜(取自西南醫(yī)院輸血科),用PBS等比例稀釋,按2∶1的比例將白膜輕輕鋪于Ficoll-paque分離液之上,400 ×g離心30 min,吸取單個核細胞層至無菌管中,PBS洗滌細胞3遍,去除紅細胞、血小板,重懸于MACS緩沖液(含PBS、 0.5% BSA、1 mmol/L EDTA,pH 7.2)中。

      2.3 免疫磁珠分選陽性總淋巴細胞 用90 μL MACS緩沖液重懸3×107個單個核細胞,加入30 μL FcR阻斷劑,加入30 μL 生物素化的抗淋巴細胞混合抗體,在4 ℃孵育10 min;加入60 μL抗生物素磁性微珠,4 ℃孵育15 min;用MACS緩沖液洗滌細胞1次,并重懸至2×1011/L;將細胞加入位于磁場中的分選柱上,洗脫未結(jié)合的細胞;將分選柱移出磁場,洗脫并收集混合抗體標記的細胞。臺盼蘭染色鑒定細胞活力,以改良Tyrode’s 緩沖液(150 mmol/L NaCl,12 mmol/L NaHCO3,2.5 mmol/L KCl,2 mmol/L CaCl2,2 mmol/L MgCl2,1 g/L D-glucose,1 g/L BSA,pH 7.4)調(diào)整細胞濃度。

      2.4 洗滌血小板懸液的準備 健康成人枸櫞酸鈉抗凝的濃縮血小板(取自西南醫(yī)院輸血科),1 000 r/min離心15 min,得到富含血小板血漿(platelet-rich plasma, PRP)。 2 700 r/min,離心10 min以沉淀血小板,以CGS緩沖液(12.9 mmol/L trisodium citrate、120 mmol/L NaCl,30 mmol/L D-glucose,pH 6.5)洗滌沉淀2次,以SysmexKX-21N血細胞自動分析儀計數(shù)血小板,用改良Tyrode’s 緩沖液調(diào)整濃度至2.5×1011/L。2.5 細胞活力的檢測 取對數(shù)生長期的Jurkat細胞(1×108/L)接種于96孔板,100 μL/well, 每組設(shè)3個復孔,空白組只含培養(yǎng)基,不加細胞。置于37 ℃、5% CO2飽和濕度孵箱培養(yǎng)24 h后,干預組分別加入含TAP-SSL5或SSL5的培養(yǎng)基(終濃度為3、10和30 mg/L),陰性對照組以PBS代替重組蛋白,繼續(xù)培養(yǎng)24 h。然后加入CCK-8溶液,10 μL/well,繼續(xù)培養(yǎng)3 h。酶標儀(Bio-Rad)測定450 nm波長處的吸光度A450值,并計算細胞存活率。細胞存活率(%)=(實驗組A450-空白組A450)/(陰性對照組A450-空白組A450)×100%。實驗共重復3次。

      2.6 Jurkat細胞表面PSGL-1的檢測及TAP-SSL5對KPL-1結(jié)合作用的影響 取適量Jurkat細胞,加入終濃度為10 mg/L的融合蛋白TAP-SSL5或SSL5,冰上孵育20 min,0.01 mol/L PBS洗滌細胞2次,再加入KPL-1-PE,冰上孵育30 min,同時以mIgG1-PE為同型抗體陰性對照,PBS洗滌細胞2次,200 μL PBS重懸細胞,流式細胞儀檢測TAP-SSL5對KPL-1在Jurkat細胞表面結(jié)合的影響。實驗共重復3次。

      2.7 血小板與Jurkat細胞或淋巴細胞的結(jié)合 實驗分未激活血小板-淋巴細胞結(jié)合組(baseline組)、ADP激活血小板-淋巴細胞結(jié)合組(control組)、ADP激活血小板-經(jīng)TAP-SSL5預處理的淋巴細胞結(jié)合組(1 mg /L 及10 mg/L TAP-SSL5組)、ADP激活血小板-經(jīng)SSL5預處理的淋巴細胞結(jié)合組(SSL5組)。

      取適量的Jurkat細胞或人淋巴細胞,調(diào)整細胞濃度至5×109/L,干預組分別加入終濃度為1 mg/L、10 mg/L 的TAP-SSL5或10 mg/L 的SSL5,冰上孵育20 min,以改良Tyrode’s緩沖液洗滌細胞2次,并調(diào)整細胞濃度為5×109/L。

      取適量洗滌血小板懸液(2.5×1011/L),加入終濃度為20 μmol/L 的ADP以激活血小板,然后將其與Jurkat細胞或淋巴細胞(5×109/L)按等體積比例混合,再加入抗CD62P-PE mAb以標記血小板,并以mIgG1-PE作為同型對照,室溫下于暗處孵育20 min,1%多聚甲醛固定。200 ×g離心10 min,棄上清,用1%多聚甲醛重懸細胞后行流式細胞儀檢測。檢測時,先確認Jurkat細胞或淋巴細胞群,然后在FL2通道檢測細胞表面的血小板結(jié)合情況,進一步分析出結(jié)合有血小板的細胞占所檢測細胞總數(shù)的百分比。實驗共重復3~5次。

      3 統(tǒng)計學處理

      數(shù)據(jù)用均數(shù)±標準差(mean±SD)表示。采用GraphPad Prism 5.0軟件進行統(tǒng)計分析,比較重組蛋白對細胞活力的影響使用單因素方差分析,比較干預因素對血小板與細胞結(jié)合的影響使用Student’s配對t檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

      結(jié) 果

      1 融合蛋白TAP-SSL5對Jurkat細胞活力的影響

      TAP-SSL5或SSL5作用于Jurkat細胞24 h后,采用CCK-8法檢測細胞活力的結(jié)果表明,30 mg/L或以下的 TAP-SSL5對Jurkat細胞存活率無明顯影響,10 mg/L的 SSL5對Jurkat細胞存活率無明顯抑制,見圖1。

      Figure 1.The effects of TAP-SSL5 and SSL5 on the viability of Jurkat cells.Mean±SD. n=3.

      2 TAP-SSL5抑制KPL-1與Jurkat細胞的結(jié)合

      流式細胞術(shù)檢測顯示,Jurkat細胞表面表達大量的PSGL-1(CD162),KPL-1(抗CD162 mAb)的結(jié)合陽性率為92.8%;10 mg/L 的TAP-SSL5 或SSL5能顯著抑制KPL-1與Jurkat細胞的結(jié)合,見圖2。

      Figure 2.The effects of TAP-SSL5 and SSL5 on the binding of KPL-1 to Jurkat cells. a: isotype control; b,c: Jurkat cells pre-incubated with 10 mg/L SSL5(b) or TAP-SSL5(c), the binding of KPL-1 was significantly inhibited; d:Jurkat cells express abundant of PSGL-1, the binding rate of KPL-1 was 92.8%.

      3 TAP-SSL5抑制ADP激活的血小板與Jurkat細胞的結(jié)合

      在baseline組,未激活血小板與Jurkat細胞的結(jié)合率為(8.85±2.79)% ;在control組,血小板經(jīng)20 μmol/L ADP 激活后與Jurkat細胞的結(jié)合率增加至 (11.86±4.49)% ,與baseline組比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);Jurkat細胞經(jīng)1 mg/L TAP-SSL5預處理后,其與ADP 激活血小板的結(jié)合率降至(8.15±2.43)%; Jurkat細胞經(jīng)10 mg/L TAP-SSL5 或10 mg/L SSL5預處理后,其與ADP 激活血小板的結(jié)合率分別為(6.73±2.71)% 和 (5.69±1.74)%,與control組比較均顯著降低 (P<0.05);說明10 mg/L 的TAP-SSL5 和 SSL5均可顯著抑制血小板與Jurkat細胞的結(jié)合,見圖3。

      Figure 3.The effect of TAP-SSL5 on the binding of ADP-activated platelets to Jurkat cells. Mean±SD. n=5. *P<0.05 vs baseline; #P<0.05 vs control.

      4 TAP-SSL5抑制ADP激活的血小板與外周血淋巴細胞的結(jié)合

      在baseline組,未激活血小板與淋巴細胞的結(jié)合率為(4.99±0.64)%;在control組,血小板經(jīng)20 μmol/L ADP 激活后與淋巴細胞的結(jié)合率增加至 (8.32±1.00)%,與baseline組比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);淋巴細胞經(jīng)1 mg/L TAP-SSL5預處理后,其與ADP 激活血小板的結(jié)合率降至(7.02±0.82)%,淋巴細胞經(jīng)10 mg/L TAP-SSL5 或10 mg/L SSL5預處理后,其與ADP 激活血小板的結(jié)合百分率分別為(5.51±0.70)% 和 (6.15±0.57)%,與control組比較均顯著降低 (P<0.05);說明1 mg/L、10 mg/L 的TAP-SSL5 和10 mg/L的 SSL5均可顯著抑制血小板與淋巴細胞的結(jié)合,見圖4。

      Figure 4.The effect of TAP-SSL5 on the binding of ADP-activated platelets to lymphocytes.Mean±SD. n=3. *P<0.05 vs baseline; #P<0.05,##P<0.01 vs control.

      討 論

      傳統(tǒng)觀點認為動脈粥樣硬化源于血管壁的脂質(zhì)沉積,但越來越多的證據(jù)顯示炎癥反應(yīng)在AS的病理過程中發(fā)揮重要作用[7-8],同時它還受到免疫機制的嚴密調(diào)控[9]。血小板和淋巴細胞是血栓和免疫炎癥過程中的重要細胞成分,它們間的相互作用在血栓形成、炎癥反應(yīng)、機體免疫等病理生理過程中都顯示出重要的調(diào)控作用[1]。血小板和淋巴細胞間可以通過直接接觸和分泌可溶性介質(zhì)的方式影響彼此功能。血小板可以促進輔助性T細胞(helper T cells,TH)、細胞毒性T細胞(cytotoxic T cells,Tc)、B淋巴細胞及自然殺傷細胞(natural killer,NK)的黏附和滲透;血小板還促進TC細胞的增殖和細胞毒力[10],影響TH細胞的因子分泌和免疫抑制活性[6],引起B(yǎng)淋巴細胞的表型轉(zhuǎn)換和抗體分泌[10],還可以減輕NK細胞的吞噬能力[11]。這些在動脈粥樣硬化的進程中起到重要的調(diào)控作用,針對血小板-淋巴細胞相互作用的干預措施,可能為動脈粥樣硬化的防治提供新的思路和方向。

      Li等[12]的研究指出,在血小板同淋巴細胞的結(jié)合中,P-選擇素結(jié)合PSGL-1是基礎(chǔ),GPIIb/IIIa、CD11b、CD40L對結(jié)合有輔助作用。SSL5是金黃色葡萄球菌的分泌型蛋白,研究發(fā)現(xiàn)SSL5可與粒細胞表面的PSGL-1結(jié)合而抑制粒細胞在P-選擇素或激活的內(nèi)皮細胞表面的滾動和黏附[2],SSL5還能夠與HL-60細胞表面的PSGL-1結(jié)合而抑制其同血小板或內(nèi)皮細胞的結(jié)合[13]。鑒于炎癥反應(yīng)和血栓形成在心血管急癥發(fā)生中的關(guān)鍵作用,在前期研究中,我們將SSL5與凝血因子Xa 的強效抑制劑TAP聯(lián)合,成功構(gòu)建了具有抗炎抗凝雙效功能的融合蛋白TAP-SSL5,并證實TAP-SSL5可抑制粒細胞在P-選擇素表面的黏附,還可抑制激活的血小板與粒細胞的結(jié)合。在此基礎(chǔ)上,本研究進一步探討了融合蛋白TAP-SSL5對血小板與淋巴細胞結(jié)合的影響。

      流式細胞儀檢測結(jié)果顯示,人T淋巴細胞株Jurkat細胞表面有豐富的PSGL-1的表達。細胞毒性試驗顯示,終濃度為30 mg/L或以下的融合蛋白TAP-SSL5及10 mg/L的SSL5作用于細胞24 h后,對Jurkat細胞存活率無明顯影響,提示該濃度的蛋白適合于淋巴細胞的體外實驗。10 mg/L的TAP-SSL5或SSL5預處理細胞后,KPL-1同Jurkat細胞的結(jié)合明顯減低,提示TAP-SSL5及SSL5能夠同Jurkat細胞表面的PSGL-1結(jié)合而競爭性抑制KPL-1的結(jié)合。血小板激活后,大量P-選擇素由α-顆粒體轉(zhuǎn)移到細胞表面,進而加強其同白細胞結(jié)合的能力。為探討激活血小板同淋巴細胞的結(jié)合作用及TAP-SSL5的影響,我們應(yīng)用免疫磁珠分選的淋巴細胞同洗滌血小板進行研究,純化了反應(yīng)體系,能夠更加精確分析這2種細胞間的相互作用。本研究小組前期的研究表明,融合蛋白TAP-SSL5具有抗凝血肽TAP的抗凝血活性[3]。本研究進一步顯示,血小板在經(jīng)ADP激活后,其與淋巴細胞的結(jié)合率明顯增加; TAP-SSL5和SSL5可以顯著抑制激活的血小板與淋巴細胞的結(jié)合,說明融合蛋白TAP-SSL5保留了SSL5的功能,即通過與細胞表面PSGL-1的結(jié)合發(fā)揮抑制炎癥的作用[2]。TAP-SSL5及SSL5對激活血小板同淋巴細胞結(jié)合的抑制作用主要來源于對“P-選擇素-PSGL-1”相互作用的抑制;課題組前期研究還發(fā)現(xiàn)TAP-SSL5及SSL5可與血小板表面的GPIbα結(jié)合[14-15],而GPIbα可同白細胞表面的Mac-1結(jié)合,由此推測TAP-SSL5及SSL5可能還通過阻斷“GPIbα-Mac-1”途徑抑制血小板同淋巴細胞的結(jié)合。

      淋巴細胞從循環(huán)血流中遷移到炎癥局部,是其發(fā)揮對動脈粥樣硬化免疫調(diào)控作用的基礎(chǔ)。同其它白細胞一樣,淋巴細胞的遷移由選擇素介導的接觸、滾動,整合素介導的黏附和隨后的跨內(nèi)皮滲透所實現(xiàn)[1]。血小板和淋巴細胞的結(jié)合,不僅加強淋巴細胞在動脈血流條件下同血管內(nèi)皮的黏附[5],還易化了它們間的物質(zhì)代謝和相互影響。因此,針對血小板-淋巴細胞結(jié)合的干預措施,有望成為動脈粥樣硬化等炎癥性疾病防治的新手段。本研究證實了融合蛋白TAP-SSL5能夠有效抑制激活血小板同淋巴細胞的結(jié)合,這種抑制作用在淋巴細胞的不同亞群間是否存在差異,以及對淋巴細胞激活、增殖和分化等功能的影響有待后續(xù)進一步研究。

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      Effect of TAP-SSL5 fusion protein on binding of activated platelets to human lymphocytes

      PENG Song, BEI Jun-jie, HU Hou-yuan, CHEN Qiang

      (DepartmentofCardiology,SouthwestHospital,ThirdMilitaryMedicalUniversity,Chongqing400038,China.E-mail:houyuanhu@hotmail.com)

      AIM: To study the effect of tick anticoagulant peptide-staphylococcal superantigen like protein 5 (TAP-SSL5), an anti-inflammatory and anticoagulant fusion protein, on the binding of activated platelets to human lymphocytes.METHODS: Human periphery lymphocytes were isolated by magnetic activated cell sorting (MACS). The toxicity of TAP-SSL5 on the viability of Jurkat cell was assessed by CCK-8 assay. Flow cytometry was applied to detect the expression of CD162 (PSGL-1) on the Jurkat cells (human peripheral blood leukemia T lymphocyte cell line) and the inhibitory effect of TAP-SSL5 on the binding of mouse anti-human CD162 monoclonal antibody (KPL-1) to Jurkat cells. Platelets were activated by ADP at concentration of 20 μmol/L, the binding rates of activated platelets to Jurkat cells or human lymphocytes were assayed by flow cytometry. RESULTS: The concentration of TAP-SSL5 below 30 mg/L didn’t affect the viability of Jurkat cells. TAP-SSL5 at 10 mg/L competitively inhibited KPL-1 binding to Jurkat cells. The binding rates of activated platelets to Jurkat cells or lymphocytes were (11.86±4.49)% and (8.32±1.00)%, respectively, which decreased to (6.73±2.71)% and (5.51±0.70)% after the Jurkat cells and lymphocytes were pre-incubated with 10 mg/L TAP-SSL5 (P<0.05).CONCLUSION: TAP-SSL5 binds to PSGL-1 expressed on lymphocyte surface and directly inhibits the binding of activated platelets to human lymphocytes, which may be one of the anti-inflammatory mechanisms of TAP-SSL5.

      Tick anticoagulant peptide; Staphylococcal superantigen like protein 5; Fusion protein; Platelets; Lymphocytes; P-selectin glycoprotein ligand 1

      1000- 4718(2015)01- 0023- 05

      2014- 08- 12

      2014- 09- 30

      國家重大新藥創(chuàng)制課題(No. 2013ZX09103003-001);國家自然科學基金資助項目(No. 81270362)

      △通訊作者 Tel: 023-68765167; E-mail: houyuanhu@hotmail.com

      R363; R331

      A

      10.3969/j.issn.1000- 4718.2015.01.005

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