PD-1對(duì)巨噬-小膠質(zhì)細(xì)胞極化的作用機(jī)制及其在脊髓損傷修復(fù)中的作用研究.pdf

1、全世界有超過250萬人受到脊髓損傷(spinal cord injury,SCI),并且以每年13萬的例數(shù)在增加[1]。SCI所導(dǎo)致的感覺、運(yùn)動(dòng)功能喪失、疼痛、潰瘍、尿路感染等病癥,給患者帶來極大的痛苦,也給家庭及社會(huì)帶來了沉重的負(fù)擔(dān)[1]。雖然對(duì)SCI的治療已經(jīng)取得很大的進(jìn)步,但是到目前為止仍然沒有十分滿意的方法治療SCI,其原因就是SCI后的病理變化過程非常復(fù)雜[2],因此充分了解SCI后的病理過程的各個(gè)方面對(duì)SCI的治療有著非常重

2、要的作用。
　　隨著深入的研究,SCI的病理過程被分為原發(fā)性損傷和繼發(fā)性損傷兩個(gè)階段。原發(fā)性損傷指:創(chuàng)傷直接造成的損傷;而由原發(fā)性損傷引起的繼發(fā)性損傷的損傷范圍及嚴(yán)重程度遠(yuǎn)大于原發(fā)性損傷。繼發(fā)性損傷的機(jī)理主要包括:興奮性毒性,自由基,血管的破壞及炎癥反應(yīng)等[3-5]。其中炎癥反應(yīng)是SCI過程中最重要的病理過程,對(duì)SCI的預(yù)后至關(guān)重要,而血液來源的浸潤的巨噬細(xì)胞及脊髓本身活化的小膠質(zhì)細(xì)胞是其主要的參與者[6,7]。近期的研究報(bào)道,S

3、CI后損傷區(qū)的各種信號(hào)微環(huán)境可使巨噬/小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生極化[8]。
　　所謂極化就是巨噬細(xì)胞處在不同的微環(huán)境中表現(xiàn)出不同的功能表型[8]。它們可以極化為M1和M2兩種主要的細(xì)胞亞群,即“經(jīng)典活化”巨噬細(xì)胞和“替代活化”巨噬細(xì)胞[9]。“經(jīng)典活化”M1型巨噬細(xì)胞是指在LPS+IFN-γ作用下誘導(dǎo)產(chǎn)生的?！疤娲罨盡2型巨噬細(xì)胞可由IL-4誘導(dǎo)獲得。M1型巨噬細(xì)胞典型的特征是高水平的氧化代謝產(chǎn)物(如超氧化物和一氧化氮)促炎癥細(xì)胞因子(

4、如IL-12, IL-1β, TNF-α, IL-15, IL-18)[10,11]。這些物質(zhì)會(huì)對(duì)神經(jīng)元及膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用[12]。而M2型巨噬細(xì)胞產(chǎn)生高水平的精氨酸酶1(arginase1),CD206,IL-10和TGF-β[13,14],同時(shí)也會(huì)分泌一些神經(jīng)營養(yǎng)因子(如睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子、胰島素樣生長因子、表皮生長因子、神經(jīng)生長因子)[8,15]。這些物質(zhì)可以發(fā)揮調(diào)節(jié)免疫反應(yīng),促進(jìn)組織修復(fù)和功能重塑的作用。因此SCI后,巨噬

5、/小膠質(zhì)細(xì)胞既可以加劇SCI,也可以減輕SCI促進(jìn)功能恢復(fù)。而SCI后不同階段M1型巨噬細(xì)胞和M2型巨噬細(xì)胞的比例決定著SCI的轉(zhuǎn)歸[8]。
　　Programmed cell death(PD-1)是一個(gè)由288個(gè)氨基酸組成的I型跨膜蛋白,屬于CD28家族。其氨基酸序列與CTLA-4的序列有23％的同源[16]。PD-1作為一個(gè)共抑制受體,其功能在T淋巴細(xì)胞中闡述的最為詳盡。當(dāng)它的配體PD-L與受體PD-1結(jié)合后,募集蛋白酪氨酸

6、磷酸酶SHP-2或SHP-1/SHP-2與其胞內(nèi)段的ITIM和ITSM結(jié)合,從而抑制T淋巴細(xì)胞增殖和細(xì)胞因子的產(chǎn)生[17,18]。PD-1信號(hào)通路與巨噬細(xì)胞的活動(dòng)密切相關(guān),這已被最近的報(bào)道所提示[19]。Said等報(bào)道HIV感染后單核細(xì)胞PD-1的表達(dá)明顯上調(diào)[20];Ma等報(bào)道丙型肝炎病毒感染后,PD-1可以通過抑制巨噬細(xì)胞STAT1(signal transducer and activator of transcription1)

7、的磷酸化來負(fù)性調(diào)控IL-12的分泌[21]。但是PD-1途徑是否參與調(diào)控巨噬/小膠質(zhì)細(xì)胞的極化,如何來調(diào)控,尤其是SCI后PD-1途徑發(fā)揮什么樣的功能有待于進(jìn)一步的研究。
　　在本課題中,我們引進(jìn)了C57BL/6背景的PD-1敲除小鼠,體外分別培養(yǎng)野生型和 PD-1敲除兩種小鼠的巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞,來觀察PD-1在巨噬/小膠質(zhì)細(xì)胞極化過程中的作用,并初步探討其作用機(jī)制。
　　本課題所取得的結(jié)果分述如下:
　　1.首先

8、,在體外培養(yǎng)了來源于野生小鼠和PD-1敲除小鼠的巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞,并給予LPS+IFN-γ和IL-4分別誘導(dǎo)為M1和M2表型,我們發(fā)現(xiàn)PD-1參與調(diào)節(jié)了巨噬/小膠質(zhì)細(xì)胞的極化,PD-1敲除的巨噬/小膠質(zhì)細(xì)胞更容易被誘導(dǎo)成M1型。
　　2. PD-1敲除的巨噬/小膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)分泌更多的M1型特征的炎癥因子(IL-1、TNF-α、IL-12、IFN-γ等),同時(shí)分泌較少的M2型特征的炎癥因子(IL-10, IL-4等)。
　　

9、3. STAT1和STAT6在巨噬/小膠質(zhì)細(xì)胞存在有相互拮抗的現(xiàn)象,而PD-1主要通過調(diào)節(jié) JAK-STAT（janus kinase-signal transducer and activator of transcription)通路而發(fā)揮其調(diào)節(jié)巨噬/小膠質(zhì)細(xì)胞極化的作用。
　　4.我們發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬葡聚糖珠的能力上面有明顯的不同。
　　5.最后我們?cè)隗w內(nèi)檢測(cè)了SCI后PD-1的表達(dá)時(shí)程,并通過兩種小鼠的比