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目的:
肿瘤是当前威胁人类健康的主要疾病。肿瘤的手术、放疗和化疗三大治疗模式基本都着眼于直接杀灭肿瘤细胞,常难以彻底消灭肿瘤细胞,又容易损伤正常组织,特别是容易损伤在抗肿瘤机制中占有重要地位的机体免疫系统。肿瘤的生物治疗主要以调动肿瘤宿主防御机制或使用生物制剂来调节机体自身的生物学反应,从而抑制或消除肿瘤,被认为是肿瘤治疗的第四种模式,其疗效已经在多种肿瘤的治疗中得到验证。
1976年Morgan(1)从正常人骨髓中发现一种能在体外维持淋巴细胞生长的糖蛋白,很快在小鼠体内也发现类似的糖蛋白,被命名为T细胞生长因子或白细胞介素-2(Interleukin-2,IL-2)。以后越来越多的研究证实,IL-2是T细胞活化和增殖主要的细胞生长因子,在T细胞的活化和增殖中起到非常重要的作用。目前的研究认为,IL-2在免疫调节方面具有双重的作用,一方面可以活化效应T细胞,起到免疫激活的作用;另一方面可诱导调节性T(CD4+CD25+FOXP3+,Treg)细胞的生成,负反馈抑制免疫应答,起到调节免疫,维持免疫稳态的作用。近几年的研究主要集中在IL-2对T细胞的免疫调节方面,但最近的研究表明,T细胞的活化是启动免疫反馈回路的基础,对T细胞活化的机制的研究是认识T细胞的基础。
我们知道,活化T细胞主要通过T细胞表面的IL-2受体(IL-2R)发挥作用,从而启动JAK,STAT,PI3K等信号通路。Cbl家族是经典的双通路激活的T细胞活化的负性调节剂,在CD3/CD28活化T细胞过程中,Cbl-b通过调节T细胞活化的阈值决定T细胞的活化与无能。但Cbl家族是否参与以及如何参与IL-2诱导的T细胞的活化,目前还不是很清楚。
为深入研究IL-2诱导的T细胞的活化机制,本实验以人白血病来源的Jurkat T细胞为模型,对细胞表面活化标志CD25的变化以及ERK,NFκB,PI-3K等信号途径在IL-2诱导的Jurkat T细胞的活化中的作用,及其上游分子泛素连接酶Cbl-b和c-Cbl在此过程中的调控机制进行了初步探讨。
材料与方法:
1、采用瑞氏-姬姆萨染色,光学显微镜下观察细胞形态学变化。
2、采用流式细胞仪技术,检测Jurkat T细胞表面活化标志CD25表达的变化。
3、采用Western Blot方法,检测Jurkat T细胞中增殖活化相关信号蛋白p-ERK、ERK、p-IKK、IKK、p-Akt、Akt的变化以及泛素连接酶Cbl家族蛋白变化。
4、统计学处理:每次实验重复3次,数据以x±s表示,采用SPSS13.0软件进行t检验和单因素方差分析。
实验结果:
1、50U/ml,250U/ml的IL-2可诱导Jurkat T细胞活化,形态学表现为细胞体积变大、胞浆增多、胞浆出现空泡、核染色质疏松、核仁明显,类似淋巴母细胞,其中以IL-2250U/ml组活化明显。FCM检测发现,250U/ml的IL-2诱导T细胞活化作用最强,T细胞活化的表面标志物CD25在72h表达最强。
2、250U/ml的IL-2作用Jurkat T细胞后,p-ERK,p-IKK蛋白表达快速上调,在1h蛋白表达最强,随后逐渐下降,而总的IKK和ERK蛋白以及PI3K/Akt通路的p-Akt和Akt没有变化。在蛋白水平证实ERK,NFKB信号通路参与了IL-2诱导的Jurkat T细胞的活化过程。预先用PD-98059(p-ERK的特异性抑制剂)和BAY11-7082(p-IKK的特异性抑制剂)分别抑制p-ERK,p-IKK蛋白表达,然后再加入IL-2,发现T细胞活化的标志物CD25的表达明显下降,再次证实ERK,NFκB信号通路参与了IL-2诱导的Jurkat T细胞的活化过程。
3、250U/ml的IL-2作用于Jurkat T细胞后,泛素连接酶家族Cbl-b和c-Cbl蛋白表达逐渐下降,大约在1h时达最低值,然后逐渐上升,在48h基本恢复到基线水平,与活化相关蛋白变化的时间曲线基本一致。提示Cbl家族参与了IL-2诱导的Jurkat T细胞的活化过程,而且可能位于NFκB和ERK活化信号通路的上游,负性调节活化相关的信号蛋白p-IKK和p-ERK。
4、蛋白酶体抑制剂PS341可抑制Cbl蛋白的功能,预先用PS341处理Jurkat T细胞30min后,再加入IL-2,FCM检测发现,PS341处理组在72h时CD25表达明显高于单纯IL-2组,提示PS341可增强IL-2诱导的Jurkat T细胞活化标志物CD25的表达,间接证实Cbl-b和c-Cbl参与了IL-2诱导的Jurkat T细胞的活化过程;WesternBlot蛋白水平检测发现在6h、24h时,PS341处理组p-IKK和p-ERK蛋白表达比单纯IL-2组更强,进一步证实Cbl-b和c-Cbl参与IL-2诱导Jurkat T细胞的活化过程。
结论:
1、IL-2可诱导Jurkat T细胞活化,72h时细胞表面活化标志物CD25表达最强。
2、ERK和NFκB信号通路参与IL-2诱导Jurkat T细胞活化。
3、Cbl-b和c-Cbl参与IL-2诱导的Jurkat T细胞活化,负性调节ERK和NFκB信号通路。