張海超,楊 峰,單莉婭,萬慧娟,張 亮,李 麗,司軍強(qiáng),馬克濤,李新芝,4
(1. 石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室,新疆石河子 832002;2. 華北理工大學(xué)附屬醫(yī)院,河北唐山 063000;3. 新疆軍區(qū)烏魯木齊第六干休所,新疆烏魯木齊 830011;4. 石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)教研室,新疆石河子 832002)
?
◇基礎(chǔ)研究◇
淋巴細(xì)胞亞群在不同周齡自發(fā)性高血壓大鼠和正常大鼠脾臟中的表達(dá)差異
張海超1,2,楊 峰3,單莉婭1,萬慧娟1,張 亮1,李 麗1,司軍強(qiáng)1,馬克濤1,李新芝1,4
(1. 石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室,新疆石河子 832002;2. 華北理工大學(xué)附屬醫(yī)院,河北唐山 063000;3. 新疆軍區(qū)烏魯木齊第六干休所,新疆烏魯木齊 830011;4. 石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)教研室,新疆石河子 832002)
目的 研究T淋巴細(xì)胞亞群在不同周齡的自發(fā)性高血壓大鼠(spontaneously hypertensive rat, SHR)和正常Wistar京都(Wistar-Kyoto, WKY)大鼠脾臟中的表達(dá)差異。方法 選取16周齡和40周齡雄性SHR和WKY大鼠各8只,監(jiān)測(cè)血壓后,通過蘇木素-伊紅(HE)染色觀察大鼠脾臟病理學(xué)變化,應(yīng)用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)WKY大鼠和SHR脾臟中T淋巴細(xì)胞亞群的表達(dá)變化。結(jié)果 與相同周齡WKY大鼠比較,SHR脾臟中央動(dòng)脈血管壁增厚,管腔狹窄,且40周齡SHR脾臟病變較16周齡嚴(yán)重; 相同周齡的SHR與WKY大鼠比較,脾臟中CD3+、CD3+CD4+和CD3+CD8+T淋巴細(xì)胞比例均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05);與16周齡WKY大鼠比較,40周齡WKY大鼠脾臟CD3+和CD3+CD8+T淋巴細(xì)胞比例顯著降低(P<0.01),CD3+CD4+T淋巴細(xì)胞比例和CD4+/CD8+比值顯著升高(P<0.01);40周齡SHR脾臟CD3+、CD3+CD4+、CD3+CD8+T淋巴細(xì)胞以及CD4+/CD8+比值的變化趨勢(shì)同WKY大鼠相一致。結(jié)論 高血壓可引起脾臟病理改變,但其對(duì)脾臟T淋巴細(xì)胞亞群比例可能無顯著影響,然而隨著周齡的增加,脾臟T淋巴細(xì)胞亞群均發(fā)生紊亂。
T淋巴細(xì)胞亞群;脾臟;自發(fā)性高血壓大鼠;流式細(xì)胞術(shù)
原發(fā)性高血壓是多基因遺傳和多種環(huán)境因素共同作用下的復(fù)雜疾病,近年對(duì)其與免疫系統(tǒng)的關(guān)系進(jìn)行了廣泛的研究。已證實(shí)高血壓炎癥反應(yīng)與細(xì)胞免疫功能降低密切相關(guān),T淋巴細(xì)胞作為重要的免疫細(xì)胞,在其中起著重要的調(diào)控作用[1]。在免疫應(yīng)答過程中,T淋巴細(xì)胞可發(fā)育分化為功能不同的亞群,主要包括CD4+和CD8+亞群。各淋巴細(xì)胞亞群之間相互協(xié)調(diào),維持機(jī)體的正常免疫功能。當(dāng)淋巴細(xì)胞亞群的數(shù)量和功能發(fā)生異常時(shí),機(jī)體的免疫功能則會(huì)出現(xiàn)紊亂而導(dǎo)致疾病的發(fā)生[2]。隨著年齡的增長(zhǎng),各淋巴細(xì)胞亞群的數(shù)量和功能均會(huì)發(fā)生不同程度的改變。美國(guó)病理學(xué)家Wolford首次提出老化的免疫學(xué)假設(shè),認(rèn)為免疫系統(tǒng)是調(diào)節(jié)老化過程的主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)之一,從根本上參與了機(jī)體老化過程。
脾臟作為機(jī)體最重要的外周淋巴器官,是成熟淋巴細(xì)胞的定居部位。脾臟中成熟T淋巴細(xì)胞行使著機(jī)體“細(xì)胞免疫”角色。淋巴細(xì)胞參與高血壓的發(fā)生發(fā)展,但是這種改變?cè)诓煌钠鞴偈欠裣嗤胁幻鞔_。因此,本研究通過流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)16周齡和40周齡Wistar京都(Wistar-Kyoto, WKY)大鼠和自發(fā)性高血壓大鼠(spontaneously hypertensive rat, SHR)脾臟淋巴細(xì)胞亞群,旨在探討高血壓時(shí)脾臟內(nèi)的淋巴細(xì)胞亞群變化,并分析隨著周齡的增長(zhǎng)T淋巴細(xì)胞亞群如何改變,為高血壓病脾臟免疫功能變化提供理論基礎(chǔ),也為機(jī)體免疫老化的研究提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 選取16周齡和40周齡WKY大鼠和SHR各8只,雄性,清潔級(jí),由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司提供[動(dòng)物合格證號(hào):SCXK(京)2012-0001],適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn),動(dòng)物房室內(nèi)溫度為20~25 ℃,濕度為50%~55%。各組大鼠分籠喂養(yǎng),給予標(biāo)準(zhǔn)飼料,自由進(jìn)食水,環(huán)境安靜。
1.2 主要試劑 FITC標(biāo)記抗大鼠CD3抗體、APC標(biāo)記抗大鼠CD4抗體、PE標(biāo)記抗大鼠CD8a抗體、小鼠源FITC標(biāo)記IgM,κ同型對(duì)照、小鼠源APC標(biāo)記IgG1,κ同型對(duì)照、小鼠源PE標(biāo)記IgG2a,κ同型對(duì)照均購(gòu)于美國(guó)Biolegend公司;10×紅細(xì)胞裂解液購(gòu)自北京天根生化科技有限公司。
1.3 主要儀器 全自動(dòng)大小鼠無創(chuàng)血壓測(cè)量?jī)x(四川成都泰盟公司);流式細(xì)胞儀(深圳邁瑞公司);臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司);倒置相差顯微鏡(寧波舜宇儀器有限公司);光學(xué)顯微鏡(日本Olympus公司);電子天平(上海越平科學(xué)儀器有限公司);血細(xì)胞計(jì)數(shù)板(上海市求精生化試劑儀器有限公司)。
1.4 實(shí)驗(yàn)方法
1.4.1 動(dòng)物血壓的測(cè)量 使用全自動(dòng)大小鼠無創(chuàng)血壓測(cè)量?jī)x檢測(cè)WKY大鼠和SHR尾動(dòng)脈收縮壓。測(cè)量時(shí)先預(yù)熱,將血壓計(jì)的充氣尾套套在大鼠尾根部,待大鼠安靜后,重復(fù)測(cè)量血壓3次,結(jié)果取其平均值。
1.4.2 大鼠脾臟病理學(xué)的觀察 WKY大鼠和SHR稱重后給予30 mg/L戊巴比妥鈉(50 mg/kg)進(jìn)行腹腔注射麻醉,迅速剖腹取出各自脾臟,置于含預(yù)冷磷酸鹽緩沖液(PBS)的培養(yǎng)皿中沖洗干凈,將脾臟縱切成片狀置入甲醛中固定48 h,經(jīng)脫水、透明、浸蠟、包埋,冷卻后制成厚度為5 μm石蠟組織切片,烘干后進(jìn)行常規(guī)HE染色,光學(xué)顯微鏡下觀察脾臟的基本形態(tài)和病理學(xué)改變。
1.4.3 大鼠脾臟淋巴細(xì)胞懸液制備 將WKY大鼠和SHR脾臟置于培養(yǎng)皿中,PBS溶液沖洗干凈后放入200目不銹鋼濾網(wǎng)上,用眼科剪反復(fù)剪碎脾臟,加PBS溶液3 mL使用注射器針芯輕輕進(jìn)行研磨;取研磨后懸液于1.5 mL離心管中,使用高速離心機(jī)1 500 r/min離心10 min,棄上清;加入PBS溶液重懸沉淀,再加入2倍體積紅細(xì)胞裂解液,充分混勻,室溫放置5 min,3 000 r/min 離心10 min,棄上清;經(jīng)PBS溶液洗滌細(xì)胞2次,棄上清;加入PBS溶液重懸制備成脾細(xì)胞懸液,在顯微鏡下用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板進(jìn)行計(jì)數(shù)并經(jīng)4 g/L錐蟲藍(lán)(臺(tái)盼藍(lán))染液染色2~3 min,觀察細(xì)胞活性>95%;調(diào)整細(xì)胞懸液終密度為1×107個(gè)/mL備用。
1.4.4 脾臟T淋巴細(xì)胞亞群的檢測(cè) 取流式專用染色管,WKY大鼠和SHR按照順序分別標(biāo)記為空白、測(cè)定管和同型對(duì)照管,各管分別加入脾細(xì)胞懸液50 μL,測(cè)定管中加入CD3-FITC、CD4-APC和CD8-PE小鼠抗大鼠抗體,空白管不加任何抗體,同型對(duì)照管加入相同熒光標(biāo)記的同型抗體,依據(jù)抗體說明書調(diào)整抗體終濃度。4 ℃避光孵育30 min,隨后加入500 μL PBS溶液重懸細(xì)胞,經(jīng)流式細(xì)胞儀進(jìn)行檢測(cè)。將流式細(xì)胞儀調(diào)整至最佳工作狀態(tài),以FSC/SSC設(shè)門并排除死細(xì)胞和細(xì)胞碎片,根據(jù)同型對(duì)照調(diào)整好實(shí)驗(yàn)參數(shù)后再進(jìn)行樣本測(cè)定,首先設(shè)門于CD3+淋巴細(xì)胞,然后設(shè)門于CD4+和CD8+細(xì)胞。所有樣本均在2 h內(nèi)完成對(duì)細(xì)胞的檢測(cè),每管檢測(cè)20 000個(gè)細(xì)胞,計(jì)算機(jī)讀出測(cè)定值,最后對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
2.1 WKY大鼠和SHR一般資料的比較 在16周齡時(shí),SHR收縮壓高于WKY大鼠(P<0.01);40周齡時(shí),SHR收縮壓亦高于WKY大鼠(P<0.01);但是相同周齡WKY大鼠和SHR之間體質(zhì)量均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05,表1)。
表1 兩種大鼠一般資料的比較Tab.1 Comparison of the general information of the two groups of rats
2.2 脾臟組織病理學(xué)改變 16周齡和40周齡WKY大鼠脾臟中央動(dòng)脈血管壁均光滑,管壁較薄;16周齡SHR較WKY大鼠脾臟中央動(dòng)脈血管壁增厚,管腔狹窄(箭頭所示);40周齡SHR脾臟中央動(dòng)脈血管壁顯著增厚,管腔狹窄程度更加嚴(yán)重(箭頭所示)(圖1)。
圖1 WKY大鼠和SHR脾臟組織HE染色Fig.1 Hematoxylin and eosin staining of the spleen of WKY rats and SHRs (×200)
2.3 相同周齡WKY大鼠和SHR脾臟T淋巴細(xì)胞亞群的比較 16周齡時(shí),與WKY大鼠比較,SHR脾臟中CD3+、CD3+CD4+、CD3+CD8+T淋巴細(xì)胞比例和CD4+/CD8+比值均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。40周齡時(shí),與WKY大鼠比較,SHR脾臟中CD3+、CD3+CD4+、CD3+CD8+T淋巴細(xì)胞比例和CD4+/CD8+比值亦均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05,表2)。
表2 WKY大鼠和SHR脾臟T淋巴細(xì)胞亞群比值的比較Tab.2 Comparison of the percentage of T lymphocyte subsets in the spleen of WKY rats and SHRs
2.4 不同周齡WKY大鼠脾臟T淋巴細(xì)胞亞群的比較 與16周齡相比,40周齡時(shí)CD3+T淋巴細(xì)胞表達(dá)比例顯著下降(P<0.05),CD3+CD4+T淋巴細(xì)胞比例顯著升高(P<0.01);40周齡CD3+CD8+T淋巴細(xì)胞表達(dá)比例顯著低于16周齡(P<0.01),CD4+/CD8+比值顯著高于16周齡(P<0.01,圖2,表2)。
圖2 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)16周齡和40周齡WKY大鼠脾臟T淋巴細(xì)胞亞群的表達(dá)比例Fig.2 The percentage of T lymphocyte subsets in the spleen of sixteen- and forty-week-old WKY rats detected by flow cytometry
2.5 不同周齡SHR脾臟T淋巴細(xì)胞亞群的比較 與16周齡相比,40周齡時(shí)CD3+T淋巴細(xì)胞表達(dá)比例顯著下降(P<0.01),CD3+CD4+T淋巴細(xì)胞比例顯著升高(P<0.01),CD3+CD8+T細(xì)胞表達(dá)比例顯著下降(P<0.01);且40周齡時(shí)CD4+/CD8+比值高于16周齡,兩者之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01,圖3,表2)。
圖3 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)16周齡和40周齡SHR脾臟T淋巴細(xì)胞亞群的表達(dá)比例Fig.3 The percentage of T lymphocyte subsets in the spleen of sixteen- and forty-week-old SHRs detected by flow cytometry
原發(fā)性高血壓嚴(yán)重危害人類健康,可引起全身多個(gè)器官的功能損害。近年來研究發(fā)現(xiàn),高血壓是一種慢性低級(jí)別炎癥性疾病。SCHIFFRIN[3]提出T淋巴細(xì)胞參與高血壓和血管重構(gòu)的發(fā)生發(fā)展過程。T淋巴細(xì)胞是脾臟中的主要免疫細(xì)胞之一。脾臟作為人體最大的外周淋巴器官,是血源性抗原最主要的免疫應(yīng)答場(chǎng)所,也是淋巴細(xì)胞等許多成熟免疫細(xì)胞定居的場(chǎng)所[4]。本研究對(duì)高血壓引起的脾臟病理改變進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)SHR脾臟中央動(dòng)脈血管壁增厚,管腔狹窄,且隨著周齡增加,病變程度加重。提示高血壓可引起脾臟病理損傷。
T淋巴細(xì)胞亞群是維持和調(diào)節(jié)人體正常免疫功能極為重要的細(xì)胞,對(duì)人體體液免疫和細(xì)胞免疫均有重要的調(diào)節(jié)作用,其中起主要作用的是CD4+輔助性T細(xì)胞和CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞。WALLACE等[5]將妊娠期高血壓大鼠的CD4+T細(xì)胞移植到正常妊娠期大鼠體內(nèi),引起了血壓升高。李暉等[6]報(bào)道,新疆哈薩克族高血壓患者外周血中CD4+T細(xì)胞升高,CD8+T細(xì)胞降低,CD4+/CD8+異常升高。GUZIK等[7]研究發(fā)現(xiàn)在AngⅡ型高血壓大鼠主動(dòng)脈中CD3+CD4+T細(xì)胞增多。TIPTON等[8]發(fā)現(xiàn)在SHR體內(nèi),血壓升高會(huì)導(dǎo)致腎臟中CD3+、CD4+和CD8+T細(xì)胞明顯高于WKY大鼠。本研究主要對(duì)脾臟中T淋巴細(xì)胞亞群在高血壓病時(shí)的表達(dá)變化進(jìn)行探討,結(jié)果顯示,與相同周齡的WKY大鼠比較,SHR脾臟中CD3+、CD4+、CD8+T淋巴細(xì)胞比例和CD4+/CD8+比值均無顯著改變。與WEI等[9]采用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)AngⅡ型高血壓大鼠的脾臟淋巴細(xì)胞變化,得出CD3+細(xì)胞浸潤(rùn)增多,但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異相一致。這提示高血壓體內(nèi)淋巴細(xì)胞亞群紊亂,但是脾臟淋巴細(xì)胞亞群未發(fā)生明顯改變,這與淋巴細(xì)胞亞群在不同部位表達(dá)可能不盡相同有關(guān),但具體原因有待進(jìn)一步研究。
淋巴細(xì)胞各亞群數(shù)量的減少和功能的改變是老年人免疫功能衰退的重要因素。有研究報(bào)道,老年組外周血CD4+CD45RA+T淋巴細(xì)胞的比例較成年組減少,并伴有代償性的CD4+CD45RO+T淋巴細(xì)胞的增多,表明老年人群CD4+T淋巴細(xì)胞亞群分布出現(xiàn)異常狀態(tài)[10]。本研究對(duì)16周齡和40周齡大鼠脾臟淋巴細(xì)胞亞群的表達(dá)變化進(jìn)行研究,結(jié)果顯示,與16周齡WKY大鼠和SHR比較,40周齡WKY大鼠和SHR脾臟均出現(xiàn)CD3+T淋巴細(xì)胞降低,CD3+CD4+T淋巴細(xì)胞升高,CD3+CD8+T淋巴細(xì)胞降低,CD4+/CD8+比值增高,均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這可能與周齡增長(zhǎng)致使胸腺功能減退,從胸腺遷移到外周的幼稚性T淋巴細(xì)胞減少,從而使得大鼠脾臟T淋巴細(xì)胞亞群比例改變。趙蕊等[11]研究也顯示,老齡糖尿病模型大鼠的脾臟中CD4+T細(xì)胞比例增多,且CD4+/CD8+比值明顯增高。這表明隨著周齡的增長(zhǎng),脾臟免疫功能發(fā)生紊亂引起淋巴細(xì)胞亞群發(fā)生異常改變,從而造成機(jī)體免疫衰老。
綜上所述,大鼠周齡的增長(zhǎng)可造成脾臟淋巴細(xì)胞亞群比例紊亂,這很可能是老年機(jī)體免疫力下降和容易誘發(fā)感染等多種疾病的重要原因。機(jī)體免疫老化是一個(gè)非常復(fù)雜的過程,其具體機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。
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(編輯 卓選鵬)
Difference in the expression of lymphocyte subsets in the spleen of spontaneously hypertensive and normotensive rats at different ages
ZHANG Hai-chao1,2, YANG Feng3, SHAN Li-ya1, WAN Hui-juan1,ZHANG Liang1, LI Li1, SI Jun-qiang1, MA Ke-tao1, LI Xin-zhi1,4
(1. Department of Physiology, School of Medicine of Shihezi University, Shihezi 832002;2. North China University of Science and Technology Affiliated Hospital, Tangshan 063000;3. the 6th Residence for Retired Staff of Xinjiang Military Command, Urumqi 830011;4. Department of Pathphysiology, School of Medicine of Shihezi University, Shihezi 832002, China)
Objective To investigate the difference in the expression of T lymphocyte subsets in the spleen of spontaneously hypertensive rats (SHRs) and Wistar-Kyoto (WKY) rats at different weeks of ages. Methods Sixteen-week-old and forty-week-old male SHRs and WKY rats (n=8 respectively) were used in this study. After measurement of blood pressure, the pathological changes in spleen tissue were observed by hematoxylin-eosin (HE) staining. And splenic T lymphocyte subsets of WKY rats and SHRs were detected by flow cytometry. Results Compared with age-matched WKY rats, SHRs showed thickening of central artery vascular walls and luminal stenosis; spleen pathology was more serious in forty-week-old SHRs than in sixteen-week-old SHRs. No significant differences were observed in the percentage of CD3+, CD3+CD4+or CD3+CD8+T lymphocytes in the spleen of age-matched SHRs and WKY rats (P>0.05). Compared with sixteen-week-old WKY rats, forty-week-old WKY rats had a significantly decreased percentage of CD3+and CD3+CD8+T lymphocytes in the spleen (P<0.01), but an increased percentage of CD3+CD4+T lymphocytes and CD4+/CD8+ratio in the spleen (P<0.01). The change tendency for CD3+, CD3+CD4+and CD3+CD8+T lymphocytes and CD4+/CD8+ratio in forty-week-old SHRs was consistent with that in the spleen of WKY rats. Conclusion Hypertension can cause pathological changes of the spleen, but it may not significantly affect splenic T lymphocyte subsets. However, aging may disrupt the homeostasis of T lymphocyte subsets.
T lymphocyte subset; spleen; spontaneously hypertensive rat; flow cytometry
2016-01-08
2016-04-20
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.31260247, 31460264, 81460098, 81560081);石河子大學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)研究青年項(xiàng)目(No.2015ZRKXYQ-LH13);石河子大學(xué)杰出青年科技人才培育計(jì)劃項(xiàng)目(No.2012ZRKXJQ01)
Supported by the National Natural Science Foundation of China (No.31260247, 31460264, 81460098, and 81560081), the Applied Basic Research Youth Project of Shihezi University (No.2015ZRKXYQ-LH13), and Outstanding Science and Technology Youths Training Projects of Shihezi University (No.2012ZRKXJQ01)
李新芝. E-mail: lixinzhi@shzu.edu.cn
R331.3
A
10.7652/jdyxb201606006
優(yōu)先出版:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1399.R.20161010.1747.010.html(2016-10-10)
西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)2016年6期