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内毒素耐受(endotoxin tolerance,ET)是指预先给予小剂量LPS或类似物质刺激机体或单核巨噬细胞等先天免疫细胞后,机体或细胞对致死剂量的LPS表现为低反应性或无反应性的现象。ET具有保护作用,能使机体促炎症反应下调,减轻器官损伤,降低病死率。内毒素耐受大鼠体内脾脏CD11c1owCD45RBhigh等调节性树突状细胞(regulatory dendritic cells,DCregs)与正常大鼠相比显著增加,将其过继治疗大鼠急性肝衰竭可降低大鼠死亡率及体内炎症水平。我们推测具有抗炎作用的树突状细胞在内毒素耐受状态的形成中发挥着重要作用。DCregs是具有负向免疫调节功能,可诱导T细胞低反应性,介导免疫耐受。JAK/STAT通路的激活对于细胞分泌炎性因子和炎症介质至关重要,细胞因子信号转导抑制因子1(suppressor of cytokine signaling1,SOCS1)是负调控JAK/STAT信号转导通路最重要的抑制因子。我们推测树突状细胞细胞内SOCS1基因的高水平表达是内毒素耐受形成的机制之一。 基于内毒素耐受的免疫机制和树突状细胞的功能特性,我们设想内毒素耐受的形成和发挥保护作用依赖于树突状细胞内炎症相关信号转导通路表达变化导致树突状细胞发挥抑制炎症作用。文中从以下几方面进行论述: 一、构建SOCS1基因沉默的大鼠骨髓来源树突状细胞 目的:筛选出能成功沉默大鼠骨髓来源树突状细胞(bone marrow deriveddendritic cells,BMDC)内SOCS1基因的干扰序列,构建SOCS1基因沉默的大鼠骨髓来源树突状细胞。 方法:1、分离、纯化大鼠骨髓干细胞,置于完全培养基中(RPMI-1640加10%胎牛血清)体外培养;培养过程中加入GM-CSF+IL-4,隔天半定量换液,培养至第5天;相差显微镜下观察细胞形态和生长情况; 2、构建三种SOCS1-RNAi慢病毒,分别将RNAi阴性对照慢病毒、3种SOCS1-RNAi慢病毒与BMDC共培养3天。采用RT-PCR和Western blot检测各组BMDC内SOCS1的表达情况,筛选具有最佳沉默效果的SOCS1-RNAi慢病毒; 3、取BMDC,分为iDC组和SOCS1-iDC组,分别用不处理、负载序列1的SOCS1-RNAi慢病毒转染BMDC,培养3天,观察细胞生长情况,检测其生物学功能。 结果:1、诱导分化获得的BMDC具有树突状突起,随着培养天数的增加突起和分叉更明显; 2、在MOI值为50时,慢病毒转染可以获得最佳转染效率,即最佳MOI值为50。在最佳MOI值条件下慢病毒转染的BMDC,RT-PCR发现:阴性对照慢病毒转染的BMDC表达高水平SOCS1 mRNA;慢病毒2和慢病毒3转染的BMDC中度表达SOCS1mRNM而慢病毒1转染的BMDC极少量表达SOCS1。因此,负载干扰序列1的慢病毒1具有最佳的SOCS1基因沉默效果,Western Blot检测结果也证实了相同的结论。 3、SOCS1-iDC组内BMDC的SOCS1基因沉默效果明显,与iDC组相比该组细胞表现以下特征:树突状结构明显增多,分叉更多;流式细胞仪检测结果表明该组细胞表达高水平MHC-Ⅱ、CD80、CD86,呈现成熟树突状细胞(mature dendriticcells,mDC)的特性;刺激T细胞增殖能力检测显示,SOCS1-iDC组细胞刺激T细胞增殖率明显高于iDC组;SOCS1-iDC组细胞与iDC组细胞相比,可明显降低IL-10的分泌水平,提高IL-12的分泌。 结论:利用慢病毒载体负载SOCS1干扰序列可成功将BMDC内SOCS1基因沉默,并表现成熟树突状细胞的表型和功能。 二、SOCS1基因在大鼠骨髓来源树突状细胞形成内毒素耐受中的作用 目的:建立大鼠骨髓来源树突状细胞内毒素耐受模型,并探讨SOCS1基因在大鼠骨髓来源树突状细胞内毒素耐受中的作用。 方法:1、将上述BMDC随机分为四组,分别为未成熟树突状细胞组(imDCs)、成熟树突状细胞组(mDCs)、内毒素耐受组(ET-DCs)及实验组(SOCS1-ET-DCs)。未成熟树突状细胞组:将BMDC置于含细胞因子的完全培养基中培养10天;成熟树突状细胞组:将BMDC置于含细胞因子的完全培养基中培养9天后,加入终浓度为1g/L的脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)培养24h,;内毒素耐受组:将BMDC置于含细胞因子的完全培养基中培养8天后加入10mg/L的LPS培养24h,再加入1g/L的LPS刺激分化24h;实验组:将BMDC在含细胞因子的完全培养基中培养至第5天,加入慢病毒1共培养3天(条件:MOI值为50)后,加入10mg/L的LPS培养24h,再加入1g/L的LPS刺激分化24h。 2、显微镜下观察细胞形态及其生存状态。 3、检测细胞表面标志物分子(MHC-Ⅱ、CD80、CD86)水平;检测各组细胞对T细胞增殖功能和对T细胞分泌功能的影响。 结果:1、ET-DCs组的细胞树突状突起和分叉稍微多于iDC组,且两者远少于mDC组中的细胞树突状突起和分叉数量;而实验组中树突状细胞表现为类似于mDC组中的细胞形态。 2、流式细胞仪检测显示iDC组树突状细胞低度表达MHC-Ⅱ、CD80、CD86;而mDC组的细胞高水平MHC-Ⅱ、CD80、CD86;与mDC组相比,ET-DCs组细胞低表达上述因子,差异具有显著性意义(P<0.05),而与iDC相比,ET-DCs组细胞表面MHC-Ⅱ、CD80、CD86表达水平无明显差异;而实验组与ET-DCs组相比,显著高表达MHC-Ⅱ、CD80、CD86,差异具有显著性意义(P<0.05),表现为成熟树突状细胞的表型特征,且与mDC组相比,无明显差异。 3、树突状细胞刺激T细胞增殖能力检测显示,iDC组、ET-DC组中T细胞增殖率明显低于mDC组,差异具有统计学意义(P<0.05),且ET-DC组增殖率稍低于iDC组,无显著性意义;与ET-DC组相比,实验组树突状细胞刺激T细胞增殖率明显增高(P<0.05),接近成熟树突状细胞组中T细胞增殖率水平。 4、ELISA检测上清液发现,iDC组、ET-DC组比mDC组的细胞分泌IL-10的水平高,分泌IL-12的水平低(P<0.05);与ET-DC组相比,实验组中T细胞分泌IL-10水平降低,分泌IL-12水平升高(P<0.05)。 结论:内毒素耐受状态抑制骨髓来源未成熟树突状细胞成熟的作用可以被SOCS1基因沉默所打破,表明SOCS1基因的存在对于骨髓来源未成熟树突状细胞建立内毒素耐受状态必不可少。