CD226在小鼠胸腺细胞发育中的作用研究

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胸腺是机体的中枢免疫器官,也是构成机体免疫系统的重要组成部分。关于胸腺细胞的发育是当前发育生物学和免疫学研究的热点问题之一。在胸腺的发育过程中,来源于胚胎肝脏和骨髓的淋巴样干细胞进入胸腺后,在胸腺微环境中,经过复杂的分化和发育过程,最终只有不到5%的胸腺细胞能成为具有功能的CD4或CD8单阳性(SP)T细胞,输出胸腺,定位于外周淋巴器官和组织,成为成熟T细胞。在这个过程中,许多黏附分子发挥了重要作用。  CD226分子是一种黏附分子,属于免疫球蛋白超家族成员。人CD226分子在1996年克隆成功,主要表达于活化T细胞、NK细胞、巨核/血小板谱系、单核细胞以及活化的血管内皮细胞,参与T细胞的分化和NK细胞的杀伤、血小板的活化与聚集等重要的生理过程。其在小鼠体内的同源分子mCD226于1999年被发现。近期的研究表明,mCD226可以与其配体mCD112和mCD155/Tage4相作用,为抗原特异性的T细胞提供共刺激信号。此外,还有研究表明mCD226分子主要表达于BALB/c小鼠脾脏和淋巴结来源的T细胞,并特异性地表达于分化的Th1细胞表面,向小鼠体内注射CD226特异性抗体,可以有效延迟并减轻Th1细胞介导的自身免疫性疾病实验性脑脊髓炎(EAE)的发生。胸腺是T细胞分化、发育、成熟的重要场所,因此研究mCD226在胸腺细胞上的表达并确定其在胸腺发育过程中的生理功能十分必要。  在本研究中,我们首先利用mCD226特异性多克隆抗体检测了其在胸腺细胞上的表达,结果发现mCD226主要表达于CD4和CD8单阳性胸腺细胞表面。在CD4CD8双阳性(DP)细胞上,其主要表达于CD69+DP细胞表面;在CD69+SP和CD69-SP两群细胞之间,mCD226的表达没有明显差异。这种表达模式说明DP细胞上的mCD226可以在阳性选择的过程中被诱导表达,与mCD226特异性的高表达于经过阳性选择的SP胸腺细胞结果相一致。我们还发现mCD226在CD4和CD8单阳性胸腺细胞上有不同的表达模式,在CD4SP细胞上呈单峰表达,在CD8SP细胞上呈双峰表达。由于CD8SP细胞由成熟和未成熟细胞构成,经检测我们发现mCD226主要表达于CD4-CD8+TCRhigh细胞上,在CD4-CD8+TCRlow细胞上几乎不表达,这可能就是mCD226在CD4和CD8单阳性胸腺细胞上有不同表达模式的原因之一。此外,在对处于不同发育阶段的小鼠胸腺细胞进行检测后发现,CD4SP细胞上mCD226的表达在出生1天后迅速升高,但CD8SP细胞上mCD226的表达则在发育过程中逐渐升高,这些结果表明mCD226在CD4SP细胞上呈组成型表达,但在CD8SP细胞上呈诱导性表达,两者可能受到不同机制的调控,但这还需要进一步的研究。  mCD226在胸腺细胞上特异性的表达模式,提示其可能对胸腺细胞的发育产生影响。为了深入研究该分子的功能,我们通过软件预测了三对mCD226的RNA干涉序列,经鉴定发现其中之一对外源性表达的mCD226具有良好的干涉效果,将其插入pLKO.1慢病毒载体,用包装出的高滴度病毒对EL-4细胞进行感染,发现其可以在mRNA和蛋白水平对天然mCD226的表达产生明显的抑制作用,这为进一步研究mCD226的功能提供了有力的研究工具。  在本研究中我们还成功建立了小鼠胚胎胸腺器官培养(FTOC)模型,在FTOC中加入mCD226RNAi慢病毒后,发现其可以有效降低胸腺细胞上mCD226的表达。进一步的研究发现,mCD226的表达降低会使胸腺细胞的数目减少,凋亡增加,提示mCD226可能在胸腺细胞的发育中发挥重要的抗凋亡功能。我们还发现在凋亡诱导实验中,去除培养基中的血清或加入Dex后,mCD226的抗凋亡作用仍然存在,说明这种抗凋亡作用是抗原非特异性的。mCD226的这种抗凋亡作用与凋亡相关分子survivin密切相关,FTOC中胸腺细胞上mCD226的表达降低会引起survivin表达的降低,所有这些结果与mCD226转基因小鼠中的结果吻合,因此推测survivin可能在mCD226影响胸腺细胞凋亡发生的过程中发挥重要作用。  为了进一步明确mCD226与survivin的关系,我们以小鼠胸腺瘤细胞系EL-4为模型,发现提高其中mCD226的表达可以同时有效提高其中survivin的表达,导致EL-4细胞凋亡减少,且这种作用同样发生在对survivin分子进行RNA干涉后。这些结果从细胞水平上证实了mCD226对胸腺细胞的抗凋亡作用至少部分是通过上调survivin的表达实现的。  mCD226的配体为mCD112和mCD155/Tage4,这两种分子广泛表达于胸腺细胞以及胸腺基质细胞表面。除此之外,CD226还与LFA-1密切相关,LFA-1作为一种重要的黏附分子,参与免疫突触的形成,并在胸腺细胞的发育中发挥了重要作用,mCD226与其配体或LFA-1的相互作用可能在mCD226抗胸腺细胞凋亡中发挥了重要作用。  胸腺发育是一个非常复杂但高度有序的过程,许多分子在这个过程中发挥不同的重要作用。本研究首次全面阐明了mCD226分子在胸腺细胞上的表达模式,并利用RNA干涉慢病毒在FTOC模型和EL-4细胞上对其功能进行了研究,结果发现mCD226可以通过上调survivin的表达在胸腺细胞中起抗凋亡作用。这一发现不但使我们对mCD226分子的生物学功能有了进一步认识,并有助于对胸腺细胞发育这一复杂过程进行更深入的研究。
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