彭勝男 陶琰心洪婷 楊海燕 黃青(江西中醫(yī)藥大學(xué)科技學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系,南昌 330004)
IgA腎病(IgA nephropathy,IgAN)又稱(chēng)Berger病,是最為常見(jiàn)的原發(fā)性腎小球疾病。文獻(xiàn)報(bào)道,與健康志愿者相比,IgAN患者血清IL‐10水平較高,血清可溶性生長(zhǎng)刺激表達(dá)基因2蛋白(growth stimulation expressed gene 2 protein,sST2)濃度與IL‐10水平、24 h尿蛋白和血清IgA水平呈正相關(guān)[1]。治療后血清sST2水平顯著降低,血清IL‐10水平顯著升高。故推測(cè)sST2和IL‐10參與IgAN發(fā)病過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn),IgAN大鼠p70S6K磷酸化水平較對(duì)照組顯著上調(diào),雷帕霉素可有效抑制p70S6K磷酸化,低劑量mTOR抑制劑雷帕霉素可抑制IgA沉積,減少蛋白尿、系膜細(xì)胞激活及細(xì)胞外基質(zhì)分泌,保護(hù)腎功能[2]。故推測(cè)Akt/mTOR/p70S6k通路在IgAN中被激活。
依據(jù)國(guó)際共識(shí)對(duì)IgAN的定義,IgAN的診斷標(biāo)準(zhǔn)是免疫熒光檢查可見(jiàn)腎小球系膜區(qū)出現(xiàn)IgA或以IgA為主的免疫復(fù)合物沉積,以此證明造模成功[3]。亞洲地區(qū)IgAN發(fā)病率高達(dá)30%~40%,常會(huì)發(fā)展為終末期腎臟?。?]。目前IgAN的發(fā)病機(jī)制尚未明確,研究認(rèn)為IgAN患者常伴有胃腸道感染或上呼吸道感染,外源性致病抗原穿過(guò)黏膜屏障作用于黏膜細(xì)胞或B細(xì)胞,導(dǎo)致IgA1分子絞鏈區(qū)O‐聚糖半乳糖缺失,導(dǎo)致其糖基化異常,異常糖基化的IgA1分子刺激機(jī)體產(chǎn)生大量IgG和IgA抗體,在血清中形成IgA1免疫復(fù)合物,最后沉積于腎小球系膜區(qū)導(dǎo)致腎臟損傷。因此,減少異常IgA1生成是IgAN治療的關(guān)鍵靶點(diǎn)。脾臟是機(jī)體最大的免疫器官,含有大量B淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞,是機(jī)體細(xì)胞免疫和體液免疫的中心。mTOR與B細(xì)胞分化密切相關(guān)。結(jié)節(jié)性腦硬化復(fù)合物1(tuberous sclerosis complex‐1,TSC1)是mTOR上游的負(fù)性調(diào)控因子,敲除小鼠B細(xì)胞中的TSC1可導(dǎo)致B細(xì)胞成熟障礙。Akt激活時(shí)其邊緣區(qū)B細(xì)胞明顯減少,而mTOR抑制劑雷帕霉素可部分緩解邊緣區(qū)B細(xì)胞減少,證明mTOR與B細(xì)胞增殖密切相關(guān)[5]。LPS可作為免疫佐劑,破壞肝臟的內(nèi)皮網(wǎng)狀系統(tǒng),減少I(mǎi)gA清除。目前,IgAN的治療方式主要有糖皮質(zhì)激素、抗感染、抗凝、免疫抑制劑、扁桃體摘除術(shù)、血漿置換、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑等,但效果較差[6]。IgAN患者扁桃體內(nèi)含有異常糖基化的IgA1,因此臨床常采取扁桃體摘除術(shù)治療IgAN,減少異常IgA1產(chǎn)生,減輕免疫炎癥反應(yīng),恢復(fù)機(jī)體免疫平衡。黃芪治療IgAN已有報(bào)道,黃芪顆粒聯(lián)合厄貝沙坦治療IgAN可有效調(diào)節(jié)免疫力,減少感染,降低蛋白尿水平,提高臨床療效[7]。黃芪甲苷(astragalosideⅣ,AS)是黃芪的重要藥理成分,具有免疫調(diào)節(jié)作用,可減少異常IgA生成,抑制免疫炎癥因子產(chǎn)生,減輕炎癥反應(yīng)。本研究探討AS對(duì)IgAN大鼠脾淋巴細(xì)胞分化的影響及機(jī)制。
1.1 材料
1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物28只清潔級(jí)SD大鼠,體重(200±20)g,購(gòu)自南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)部。
1.1.2 主要試劑AS購(gòu)自南京澤朗醫(yī)藥科技有限公司;牛血清白蛋白(BSA)購(gòu)自Roche公司;脂多糖(LPS)購(gòu)自Sigma公司;四氯化碳(CCl4)、蓖麻油購(gòu)自上海實(shí)驗(yàn)試劑有限公司;RAPA購(gòu)自上海源葉生物科技公司;異硫氰酸熒光素(FITC)標(biāo)記的IgA抗體和IL‐10抗體購(gòu)自Abcam公司;CD4抗體和p‐p70S6k抗體購(gòu)自Cell signaling公司;CD8抗體購(gòu)自Biolegend公司;p‐mTOR抗體購(gòu)自Thermo Fisher公司;IgG二抗、DAB顯色試劑盒購(gòu)自北京中杉金橋生物公司。
1.2 方法
1.2.1 分組及造模SD大鼠隨機(jī)分為4組:對(duì)照組、IgAN模型組、RAPA組和AS組,每組7只。采用BSA+LPS+CCl4聯(lián)合構(gòu)建IgAN大鼠模型,第1~6周隔天灌胃給予BSA(400 mg/kg),第6周和第8周末尾靜脈注射LPS(0.05 mg/只),第1~9周每周末皮下注射CCl4(CCl40.1 ml/只+蓖麻油0.5 ml/只)。RAPA組SD大鼠造模第7周灌胃給予RAPA 1 mg/(kg·d),1次/d,連續(xù)4周,其余同IgAN組。AS組大鼠建模過(guò)程中灌胃給予AS,前6周采用1%AS混懸液配制BSA,其他操作與IgAN組相同,第7周開(kāi)始灌胃給予AS 50 mg/(kg·d),1次/d,連續(xù)4周,對(duì)照組除給予等量生理鹽水,其他操作與IgAN組相同。所有大鼠標(biāo)準(zhǔn)喂食,第10周股動(dòng)脈取血,快速取脾臟和腎臟,脾臟用4%多聚甲醛固定,用于免疫組化和病理觀(guān)察。腎皮質(zhì)在置于冰上,迅速制成冰凍切片,用于免疫熒光觀(guān)察。
1.2.2 腎組織免疫熒光觀(guān)察取腎皮質(zhì)制成8μm冰凍切片,丙酮固定10 min,PBS洗3次,5 min/次,加入正常山羊血清,37℃孵育45 min,甩干,勿洗,滴加FITC標(biāo)記的IgA抗體(1∶100),避光操作,4℃孵育過(guò)夜,PBS沖洗3次,5 min/次,晾干,封片,熒光顯微鏡下觀(guān)察。
1.2.3 脾組織病理觀(guān)察取脾臟用4%多聚甲醛固定,脫水,透明,石蠟包埋,切片(5μm),HE染色,光學(xué)顯微鏡觀(guān)察各組大鼠脾臟病理學(xué)變化。
1.2.4 脾CD4+T細(xì)胞數(shù)和CD8+T細(xì)胞數(shù)檢測(cè)各組切片脫蠟,水化,微波修復(fù)抗原,滴加去離子水,再分別滴加CD4和CD8一抗,4℃孵育過(guò)夜,PBS沖洗3次,5 min/次,加入二抗,37℃孵育30 min,PBS沖洗3次,5 min/次,DAB染色,蘇木素復(fù)染,脫水,透明,封片。普通光學(xué)顯微鏡高倍鏡觀(guān)察,每張切片隨機(jī)選取10個(gè)視野觀(guān)察并拍照,方網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)計(jì)數(shù),并計(jì)算CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞數(shù)密度。
1.2.5 脾臟ⅠL‐10、p‐mTOR和p‐p70S6k表達(dá)切片脫蠟,水化,抗原修復(fù),分別滴加IL‐10、p‐mTOR和p‐p70S6k抗體,4℃孵育過(guò)夜,PBS清洗,加入二抗,37℃孵育30 min,PBS沖洗,DAB顯色,復(fù)染,脫水,透明,封片。高倍鏡觀(guān)察并拍照。采用Image‐Pro Plus 6.0軟件進(jìn)行分析,計(jì)算各視野陽(yáng)性染色的積分光密度(IOD)并計(jì)算平均值。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,數(shù)據(jù)以±s表示,多組間比較采用單因素方差分析,兩組間比較采用t檢驗(yàn),以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 腎ⅠgA沉積對(duì)照組大鼠腎小球系膜區(qū)未見(jiàn)明顯綠色熒光,IgAN組大鼠腎小球系膜區(qū)可見(jiàn)較強(qiáng)綠色熒光,提示造模成功。與IgAN組比,RAPA組和AS組大鼠腎小球系膜區(qū)綠色熒光強(qiáng)度減弱(圖1),提示RAPA和AS可減輕IgAN大鼠炎癥反應(yīng),減少腎小球系膜區(qū)IgA沉積,可能與中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞有關(guān),此兩類(lèi)細(xì)胞均可高表達(dá)IgA可結(jié)晶片段受體(FcαR),前者可介導(dǎo)急性炎癥,后者可介導(dǎo)慢性炎癥。
2.2 大鼠脾臟病理學(xué)變化對(duì)照組大鼠脾組織結(jié)構(gòu)清晰,白髓區(qū)內(nèi)脾小體較小而少,主要為B淋巴細(xì)胞,一側(cè)以中央動(dòng)脈為中心,周?chē)馨徒M織呈鞘狀包繞,主要為T(mén)淋巴細(xì)胞。與對(duì)照組相比,IgAN組大鼠白髓區(qū)內(nèi)脾小體體積增大。數(shù)量增多,生發(fā)中心更為明顯,小結(jié)帽朝向邊緣區(qū),提示B淋巴細(xì)胞進(jìn)一步增殖,一側(cè)動(dòng)脈周?chē)馨颓试龊瘢琓淋巴細(xì)胞數(shù)增多,提示IgAN大鼠脾內(nèi)體液免疫應(yīng)答和細(xì)胞免疫應(yīng)答均增強(qiáng)。與IgAN組相比,RAPA組和AS組大鼠脾小體增大增多和動(dòng)脈周?chē)馨颓试龊袂闆r減輕,提示RAPA和AS均可抑制IgAN大鼠脾內(nèi)免疫應(yīng)答,減輕免疫炎癥反應(yīng)(圖2)。
圖1 大鼠腎臟IgA免疫熒光染色(×400)Fig.1 IgA immunofluorescence staining of kidneys of rats(×400)
圖2 大鼠脾臟病理學(xué)檢查(×400)Fig.2 Pathological examination of spleen in rats
2.3 大鼠脾臟CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞免疫組化檢測(cè)與對(duì)照組相比,IgAN組大鼠脾內(nèi)CD4+T細(xì)胞數(shù)密度增加而CD8+T細(xì)胞數(shù)密度減少(P<0.01)。與IgAN組比,RAPA組 和AS組大 鼠 脾內(nèi)CD4+T細(xì)胞數(shù)密度均減少而CD8+T細(xì)胞數(shù)密度增加(P<0.05)。提示IgAN大鼠脾內(nèi)輔助性T細(xì)胞(Th)增多而抑制性T細(xì)胞(Ts)減少,免疫系統(tǒng)過(guò)度激活,AS和RAPA均可有效糾正免疫失衡,抑制免疫系統(tǒng)過(guò)度激活(表1、圖3)。
表1 大鼠脾臟淋巴細(xì)胞數(shù)密度(±s,1×104個(gè)/μm3)Tab.1 Number density of lymphocytes in spleen of rats(±s,1×104 cell/μm3)
表1 大鼠脾臟淋巴細(xì)胞數(shù)密度(±s,1×104個(gè)/μm3)Tab.1 Number density of lymphocytes in spleen of rats(±s,1×104 cell/μm3)
Note:Compared with control group,1)P<0.01;compared with IgAN group,2)P<0.05.
CD8+T 1.01±0.12 0.64±0.131)0.92±0.111)2)0.96±0.251)2)Groups Control IgAN RAPA AS CD4+T 2.20±0.23 7.20±1.901)5.31±1.631)2)4.60±1.571)2)
圖3 大鼠脾臟CD4、CD8 T細(xì)胞免疫組化染色(×400)Fig.3 Immunohistochemical staining of CD4,CD8 T cells in spleens of rats(×400)
圖4 大鼠脾臟IL‐10、p‐mTOR、p‐p70S6k免疫組化染色(×400)Fig.4 Immunohistochemical staining of IL‐10,p‐mTOR,p‐p70S6k in spleens of rats(×400)
表2 大鼠脾臟IL‐10、p‐mTOR和p‐p70S6k表達(dá)(±s)Tab.2 Expressions of IL‐10,p‐mTOR and p‐p70S6k in spleen of rats(±s)
表2 大鼠脾臟IL‐10、p‐mTOR和p‐p70S6k表達(dá)(±s)Tab.2 Expressions of IL‐10,p‐mTOR and p‐p70S6k in spleen of rats(±s)
Note:Compared with control group,1)P<0.01;compared with IgAN group,2)P<0.01.
p‐p70S6k(×103)46.69±25.89 65.11±32.431)22.17±11.841)2)40.10±24.062)Groups Control IgAN RAPA AS IL‐10(×103)10.02±4.97 4.94±2.261)6.33±1.771)2)7.10±2.121)2)p‐mTOR(×103)13.06±7.48 19.96±8.031)9.26±2.961)2)8.90±2.711)2)
2.4 大鼠脾臟ⅠL‐10、p‐mTOR和p‐p70S6k免疫組化檢測(cè)與對(duì)照組相比,IgAN組大鼠脾臟內(nèi)IL‐10水平下降(P<0.01),而p‐mTOR和p‐p70S6k水平升高(P<0.01)。與IgAN組比,RAPA組和AS組大鼠脾臟內(nèi)IL‐10水平升高(P<0.01),而p‐mTOR和p‐p70S6k水平下降(P<0.01)。提示IgAN大鼠脾臟內(nèi)免疫抑制因子IL‐10分泌減少,p‐mTOR和p‐p70S6k表達(dá)上調(diào),mTORC1信號(hào)通路被激活。RAPA組和AS組大鼠脾臟內(nèi)IL‐10分泌增多,且p‐mTOR和p‐p70S6k表達(dá)降低,mTORC1信號(hào)通路被抑制(圖4、表2)。
IgAN是世界最常見(jiàn)的一種原發(fā)性腎小球腎炎,主要以腎小球系膜區(qū)IgA免疫復(fù)合物沉積為病理學(xué)特點(diǎn)[8]。本實(shí)驗(yàn)選用BSA+LPS+CCL4三聯(lián)法造模,實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組大鼠腎臟系膜區(qū)未見(jiàn)明顯IgA沉積,而IgAN組大鼠腎臟系膜區(qū)出現(xiàn)不連續(xù)的顆粒狀I(lǐng)gA沉積,提示造模成功。與IgAN組相比,RAPA組和AS組大鼠腎小球系膜區(qū)綠色熒光不同程度減弱,提示RAPA和AS均可減輕腎小球系膜區(qū)IgA沉積。
IgAN是一種自身免疫性疾病,引起IgAN的自身抗原主要是異常糖基化的IgA1,其形成可能與扁桃體炎、上呼吸道和胃腸道感染等黏膜免疫反應(yīng)有關(guān),在患者血清和腎小球系膜區(qū)均可檢測(cè)到較高濃度的異常IgA1[9]。IgAN的發(fā)生與多種因素相關(guān),如機(jī)體免疫失調(diào)、黏膜免疫異常、IgA分子結(jié)構(gòu)異常、IgA免疫復(fù)合物清除障礙、遺傳因素等,但具體發(fā)病機(jī)制尚未明確??梢钥隙ǖ氖?,IgA免疫復(fù)合物的大量產(chǎn)生和在腎小球系膜區(qū)沉積是發(fā)病關(guān)鍵。抑制過(guò)度免疫應(yīng)答、減少I(mǎi)gA產(chǎn)生和在腎小球系膜區(qū)沉積、維持機(jī)體免疫平衡是治療IgAN的重要思路。本研究HE染色切片觀(guān)察到,與對(duì)照組相比,IgAN組大鼠脾臟白髓中脾小體增大增多,生發(fā)中心明顯,動(dòng)脈周?chē)馨颓试龊瘢cIgAN組相比,RAPA組和AS組大鼠脾小體增大增多和動(dòng)脈周?chē)馨颓试龊袂闆r減輕,提示在IgAN發(fā)病中,大鼠脾臟內(nèi)體液免疫應(yīng)答和細(xì)胞免疫應(yīng)答增強(qiáng)。血液中IgA主要由骨髓中的漿細(xì)胞產(chǎn)生,分泌型IgA主要是由胃腸道和呼吸道黏膜免疫系統(tǒng)產(chǎn)生。本研究考慮IgA主要由B細(xì)胞激活后分泌,而脾臟是B細(xì)胞的主要定居地及免疫應(yīng)答的主要場(chǎng)所,結(jié)合病理觀(guān)察實(shí)驗(yàn)結(jié)果,與對(duì)照組相比,IgAN組大鼠脾臟白髓中脾小體增大增多,生發(fā)中心明顯(脾小體內(nèi)主要為B細(xì)胞),推測(cè)IgAN中大量產(chǎn)生的IgA與脾臟B細(xì)胞增殖有關(guān),RAPA和AS可抑制免疫激活,減輕免疫應(yīng)答。
調(diào)節(jié)性B細(xì)胞(regulatory B cells,Breg)在2006年首次被發(fā)現(xiàn),是B細(xì)胞的亞群,主要通過(guò)分泌IL‐10及TGF‐β等免疫抑制因子發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[10]。分泌IL‐10的Breg是目前研究熱點(diǎn),其可抑制小鼠過(guò)敏反應(yīng)和部分自身免疫性疾病,如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、炎癥性腸病、接觸性過(guò)敏反應(yīng)、哮喘、自身免疫性腦脊髓炎等[11]。本研究顯示,與對(duì)照組相比,IgAN組大鼠脾內(nèi)IL‐10分泌減少,與IgAN組相比,RAPA組和AS組大鼠脾內(nèi)IL‐10分泌增多,提示免疫抑制因子IL‐10分泌減少,免疫應(yīng)答過(guò)度激活,可能是引起IgAN發(fā)病的重要原因,分泌IL‐10的調(diào)節(jié)性淋巴細(xì)胞是IgAN發(fā)病的關(guān)鍵。RAPA和AS可促進(jìn)IL‐10分泌,抑制過(guò)度免疫應(yīng)答,可能是導(dǎo)致其腎小球系膜區(qū)IgA沉積減少的原因之一。同時(shí),本研究顯示,與對(duì)照組相比,IgAN組大鼠脾內(nèi)CD4+T細(xì)胞增加而CD8+T細(xì)胞減少,與IgAN組相比,RAPA組和AS組大鼠脾內(nèi)CD4+T細(xì)胞減少而CD8+T細(xì)胞增加,提示在IgAN大鼠脾內(nèi)Th增多而Ts減少,發(fā)生免疫系統(tǒng)過(guò)度激活,AS和RAPA均可有效糾正這種免疫失衡,抑制免疫系統(tǒng)過(guò)度激活,進(jìn)一步說(shuō)明調(diào)節(jié)性淋巴細(xì)胞對(duì)IgAN發(fā)病起重要作用。
文獻(xiàn)報(bào)道,mTOR(雷帕霉素靶蛋白)在炎癥性自身免疫性疾病中發(fā)揮重要作用,在IgAN中的作用前言中也有報(bào)道[12]。mTOR信號(hào)通路對(duì)調(diào)節(jié)Breg、T細(xì)胞、單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞分化具有重要作用,mTOR分為mTOR復(fù)合物1(mTORC1)和mTOR復(fù)合物2(mTORC2)2種,mTORC1對(duì)RAPA及其衍生物敏感,雷帕霉素可抑制淋巴細(xì)胞增殖,mTOR與淋巴細(xì)胞分化成熟密切相關(guān)[13‐15]。ZHANG等[16]構(gòu)建了含有mTOR亞等位基因的小鼠模型,下調(diào)mTORC1和mTORC2活性及mTOR蛋白表達(dá),小鼠前體B細(xì)胞早期發(fā)育被部分阻斷,外周B淋巴細(xì)胞數(shù)明顯減少。在B細(xì)胞受體(BCR)介導(dǎo)的B細(xì)胞激活中,無(wú)論是RAPA還是磷脂酰肌醇‐3‐激酶(PI3K)抑制劑均可阻斷B淋巴細(xì)胞增殖,提示PI3K及下游mTOR直接影響B(tài)CR通路[17]。mTORC1信號(hào)被激活后,作用于轉(zhuǎn)錄因子核糖體蛋白激酶(p70S6k)和4E‐結(jié)合蛋白1(4E‐BP1),其磷酸化程度是反映mTORC1活性的重要指標(biāo),在下游蛋白翻譯過(guò)程中起關(guān)鍵作用。p70S6k被mTORC1激活后可促進(jìn)mRNA翻譯。本研究顯示,IgAN大鼠脾內(nèi)p‐mTOR和p‐p70S6k表達(dá)上升,與IgAN組相比,RAPA組和AS組大鼠脾內(nèi)p‐mTOR和p‐p70S6k表達(dá)降低,提示在IgAN發(fā)病過(guò)程中,mTORC1信號(hào)通路被激活,而RAPA和AS可抑制mTORC1信號(hào)通路激活?;趯?duì)BCR增殖作用的影響,抑制mTORC1通路、調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞增殖和分化、抑制免疫炎癥反應(yīng)有望成為自身免疫性疾病治療的有效方法。
AS是從中藥黃芪中提取的中藥單體,是黃芪的主要藥理成分之一,可減少M(fèi)CP‐1、TNF‐α和TGF‐β等炎癥細(xì)胞因子分泌,減輕免疫炎癥反應(yīng)。利用免疫抑制劑治療IgAN已取得一定療效[18]。課題組前期研究發(fā)現(xiàn),AS可有效地減少I(mǎi)gAN大鼠脾臟CD20+B細(xì)胞數(shù),具體途徑可能是AS通過(guò)抑制促炎癥因子高遷移率族蛋白1(high mobility group pro-tein 1,HMFB1)抑制炎癥反應(yīng),而HMFB1可通過(guò)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells,Treg)影響B(tài)細(xì)胞分化和增殖,糾正免疫失衡。本研究顯示,與IgAN組相比,AS組大鼠脾內(nèi)p‐mTOR和p‐p70S6k表達(dá)降低,mTORC1信號(hào)通路被抑制。RAPA可抑制B淋巴細(xì)胞增殖,mTOR與B淋巴細(xì)胞的分化成熟密切相關(guān),推測(cè)AS可能通過(guò)抑制mTORC1通路減少脾臟內(nèi)效應(yīng)性B細(xì)胞數(shù),從而減少I(mǎi)gA產(chǎn)生,減輕免疫炎癥反應(yīng)。
綜上所述,AS可減輕IgAN大鼠腎小球系膜區(qū)IgA沉積,可能與抑制mTORC1信號(hào)通路,調(diào)節(jié)脾臟內(nèi)淋巴細(xì)胞分化和增殖有關(guān),是否有其他信號(hào)通路參與有待進(jìn)一步研究。