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目的:研究骨髓间质干细胞(Mesenchymal stem cell,MSC)的免疫调节作用,观察骨髓MSC对胶原诱导的关节炎(Collagen-induced arthritis,CIA)的影响,探讨骨髓MSC用于胶原诱导的关节炎治疗的可能机制,为免疫相关性疾病的免疫干预研究提供新的思路。
方法:
(1)从胚胎及Wistar大鼠股骨中分离培养MSC,经克隆化分选出形态均一的细胞,用流式细胞术检测其表面标志以鉴定其纯度。
(2)采用3H-TdR法、RT-PCR和Real-time PCR检测经MSC处理的人外周血单个核细胞的增殖及其细胞因子表达,以未经MSC处理的同一人外周血单个核细胞标本作对照。
(3)应用3H-TdR法、Real-time PCR以及Western-blot检测MSC对小鼠树突状细胞系细胞(D2SC)的增殖及其分泌IP-10(IFNγ-inducibleprotein10,也称CXCL10)的作用。
(4)建立胶原诱导的DBA/1小鼠类风湿性关节炎模型,将2×106的MSCs经尾静脉注射到CIA小鼠体内,采用测量关节肿胀程度、HE染色、ELISA、Real-time PCR以及Western-blot等方法观察MSC的干预结果。
(5)利用Real-time PCR方法观察经MSC干预后的CIA模型鼠TLR8和TLR9的表达情况。
结果:
(1)MSC对ConA刺激的单个核细胞增殖的影响与MSC和单个核细胞的比值有关,当比值较大时MSC对ConA刺激的单个核细胞增殖有明显的抑制作用,但是比值较小时反而会促进其增殖。MSC对单个核细胞分泌TGF-β1无显著性影响,MSC对ConA刺激的单个核细胞分泌IL-6也无显著性影响,却促进单个核细胞分泌IL-10,减少单个核细胞分泌IL-8。
(2)MSC促进了D2SC的增殖并提高了D2SC的IP-10表达水平,提示MSC可通过对抗原提呈细胞的作用参与免疫应答的调节。
(3)建立了胶原诱导的DBA/1小鼠类风湿性关节炎模型(CIA)。应用MSC干预后发现,模型鼠关节处的红肿消失;关节局部浸润的炎症细胞减少;外周血TNF-α的分泌水平降低;IP-10、CXCR3和IL-10表达水平增加;而IL-1β、IL-17A、TLR8以及TLR9的表达水平的降低。
结论:
(1)MSC具有下调免疫应答或改变免疫细胞亚群平衡的作用。
(2)MSC对免疫应答的调节作用不仅反映在其对单个核细胞的作用,还体现在其对抗原提呈细胞的影响。MSC可通过促进D2SC的增殖和增强D2SC分泌IP-10的能力发挥免疫应答调节作用。
(3)MSC可缓解胶原诱导的DBA/1小鼠类风湿性关节炎的症状,可能机制与下列因素相关:①MSC明显降低了参与炎症的细胞因子IL-1β、IL-17A和TNF-α的表达。②MSC促进单个核细胞分泌IL-10,而IL-10可通过纠正Th1细胞的极化状态,促进Th1/Th2细胞平衡的恢复,有助于免疫炎症的控制。③MSC干预后,模型鼠机体的TLR8、TLR9表达水平降低,表明MSC可能通过TLR信号的干预而改善关节损伤症状。
总之,MSC通过影响单个核细胞增殖和促进D2SC增殖与分泌IP-10调节免疫功能;MSC改善胶原诱导的关节炎症状,其可能机制与降低细胞炎症因子表达,促进Th1/Th2细胞平衡恢复以及下调TLR(TLR8,TLR9)信号有关。这些研究将为MSC治疗免疫相关性疾病提供新的动物模型和依据。