屈玉兰等 白细胞介素1O通过抑制自噬调节树突状细胞功能第3期 ・333・ doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2017.03.003 白细胞介素10通过抑制自噬调节树突状细胞功能① 屈玉兰邓捷文②③邓常文夏福灿④郭振红③ 白 冲 (第二军医大学长海医院呼吸与危重症医学科,上海200433) 中图分类号[摘11392.12 文献标志码A 文章编号1000-484x(2017)03-0333-05 要] 目的:研究白细胞介素l0(Interleukin一10,IL-10)对树突状细胞(Dendritic cells,DCs)自噬及功能的影响。方 法:体外培养C57BL/6小鼠骨髓来源的DCs分为对照组、LPS刺激组、IL-10干预组、IL一10与雷帕霉素干预组、雷帕霉素干预 组,分别通过流式细胞术分析DCs表面共刺激分子CIM0、CD80的表达、DCs摄取OVA抗原的比例以及诱导OT2细胞增殖比 例,ELISA检测DCs分泌IL-6,TNF一0【的水平等DCs相关功能;蛋白免疫印迹法检测DCs自噬蛋白LC3的表达,比较组间差 异,以探讨IL—l0对DCs功能及自噬的影响。结果:(1)与LPS刺激组比较,IL一10处理组DCs的表面共刺激分子CD40、CD80 的表达下降、分泌IL-6、TNF—d水平下降、刺激T细胞增殖的比例明显减弱、摄取OVA抗原的能力增加,IL.10+雷帕霉素干预 组的DCs与IL-10单独处理组相比,表面CD80的表达明显增加(P<0.05)、分泌IL-6、TNF—ot能力及刺激T细胞增殖的能力均 明显增加(P<0.000 1)。(2)DCs的自噬相关蛋白(LC3H/LC3 I比例)明显下降。结论:IL一10可能通过抑制DCs自噬水平调 节树突状细胞功能。 [关键词] 白细胞介素10;树突状细胞;自噬;调节功能 Interleukin-10 regulates functions of dendritic cell through autophagy inhibition Qu Yu—Lan,DENG Jie—Wen,DENG Chang—Wen,XIA Fu—Can,GUO Zhen-Hong,BAI Chong.Department ofRespira— tory Critical Care Medicine,Changhai Hospital,Second Military Medical Unive ̄ity,Shanghai 200433,China [Abstract]OMeetive:To study the mechanism ofinterleukin一10(IL一10)inhibiting the function ofdendritic cells(DCs).Meth- ods:Cultured C57BL/6 mouse bone marrow-derived DCs were divided into 5 groups:control group,LPS stimulated group,IL一10 treated group,IL一10+Rapamycin treated group and Rapamycin treated group.The regulatory mechanism of IL-10 on dendritic cells were evalua- ted from DCs function,Flow e ̄omety was used tro analyse the expression of DCs surface co—stimulator CD80,CD40 expression,the abil— ity of uptaking antigen and stimulating T cell to proliferate;ELISA was used to detect the eytokines IL-6 and TNF一 .Western blot was used to analyse the autophagy related protein LC3.Compared the differences between the groups.Results:(1)Compared to LPS stimu— lated group,IL一10 treated group,DCs surface co—stimulator CD40,CD80 were decreased,IL-6 and TNF— secretion level and the ability to stimulate T cell to proliferate were decreased,the ability to capture OVA antigen was increased.Compared to IL・10 treated group,the DCs surface co-stimulator CD80 was decreased(P<0.05).1L-6 and TNF一仪secretion level and the biality to stimulate T cell to prolifer- ate were increased(P<O.000 I)in IL—10+Rapamycin treated group.In addition,autophagy related proteins LC3 H/LC3 1 was de・ creased in IL・10 treated group.Conclusion:IL一10 may regulate functions of DCs through inhibiting the autophagy of DCs. [Key words] Interleukin一10;Dendritic cells;Autophagy;Functions regulation 树突状细胞(Dendritic cells,DCs)作为目前最 强大的抗原递呈细胞,在肿瘤、炎症及其他免疫反应 中起着关键作用,与多种疾病(如:肿瘤、哮喘、自身 免疫性脑脊髓炎等)密切相关 J。DCs逐渐成熟的 过程中,其表面共刺激分子及MHC lI表达增加,成 为T淋巴细胞依赖的免疫反应最有效的诱导者。 因此DCs的功能对抑制疾病的发生发展具有 至关重要的作用。IL.10是Th2型细胞因子的家族 ①本文受国家自然科学基金面上项目(81270073,81570019)资助。 ②共同第一作者。 ③第二军医大学医学免疫学国家重点实验室,上海200433。 ④浙江大学医学院免疫研究所,杭州310058。 作者简介:屈玉兰(1990年一),女,在读硕士,主要从事慢性气道疾病 与树突状细胞相关性的机制研究。 成员,目前被认为最重要的负因子之一,具有强 大的抗炎和免疫抑制作用。包括树突状细胞在内, 其他如T细胞、巨噬细胞、B细胞在参与免疫反应时 通讯作者及指导教师:白冲(1964年一),男,博士,教授,主要从事 慢性呼吸道疾病的相关研究,E—mail:bc787 8@sobu.coin 都能产生IL一1O_2 J。IL.10 小鼠生存能力及感染严 重程度也明显低于野生组。既往研究表明IL.10能 中国免疫学杂志2017年第33卷 够影响DCs的分化及其表面共刺激分子的表达。 如IL-10能够抑制IFN一^y和TNF—o【对DCs表面共刺 激分子的活化 ,4 J。但是IL—l0到底如何调节DCs 的功能仍然存在争议。 处死C57BL/6小鼠,无菌取出股骨胫骨,1 ml注射 器冲洗出骨髓细胞,用移液吹成单细胞悬液后离 心,Tris.NH C1溶解红细胞,过滤后离心,用完全培 养基(RPMI1640培养基+10%胎牛血清+mGM-CSF 10 ng/ml+mlL-4 1 ng/m1),重悬后加入6孔板培养, 培养3 d后,弃除培养基及悬浮细胞,重新加入新鲜 自噬是广泛存在于真核生物的基本生命现象复 制,在大多数细胞内起着“清道夫”的作用,是细胞 内细胞器和其他结构自然减员和更新的正常途 径 J。自噬分为大自噬、小自噬和分子伴侣介导的 自噬,而大自噬是最主要的方式。。 。自噬作为一种 完全培养基,以后每天换液。第5天的为未成熟骨 髓来源的树突状细胞(immuture bone ma ̄ow-derived dendritic cell,im—BMDC),第7天以后的为成熟的树 进化保守的细胞降解途径,涉及广泛,在包括肿瘤、 衰老、炎症在内的各种免疫反应中都起重要作 用E5,7],研究发现自噬不仅在DCs的发育过程中起 着重要的作用,即外周血单核细胞在向DCs转化的 过程中,自噬明显增强 j,而且自噬与DCs的功能 也存在一定的关系,如RSV病毒感染后,能诱导 DCs发生自噬从而分泌炎性因子,发生天然免疫反 应 。TLR信号通路的激活能明显促进DCs的成 熟及炎症因子的分泌,LPS作为经典的TLR4刺激 剂也能通过促进DCs自噬从而活化DCs【10,11 J。因 此通过抑制DCs自噬可能成为抑制DCs活化的途 径。我们研究发现IL一10能抑制LPS对DCs的活化 作用,并且这一作用可能通过抑制DCs自噬实现 的。这一研究有望为临床治疗DCs相关疾病提供 新的思路。 1材料与方法 1.1实验材料、试剂C57BL/6小鼠,雄性,6~8 周龄,均购自上海必凯实验动物有限公司[许可证 号:SYXK(沪)2013-0058]。C57/B6及OT2小鼠均 在第二军医大学免疫学国家重点实验室SPF级动 物房饲养[许可证号:SYXK(沪)2013-0016]。所有 动物实验经第二军医大学实验动物伦理委员会批 准。Chicken Ovabu min(OVA)购自美国Sigma公 司。不同荧光标记的大鼠抗小鼠流式抗体CD11C— PE CD1 1 c—APC CD86一PE CD80-FITC CD40.PE IaKb—FITC、CD4一APC,以及FITC、APC或者PE标记 的同行对照IgG2等均购自美国BD Pharmingen公 司,分装后于4 ̄C保存;rmIL.10购自美国PeproTech 公司。小鼠重组GM—CSF、IL4购自Promega公司, 分装后一80℃保存备用。IL.6、TNF— ELISA试剂盒 均购自e-Bioscience公司。细胞裂解液(Cell lysis buffer)、蛋白酶抑制剂(Protease Inhibitor cocktail set 11,EDTA—Free)LC3B抗体等均购自美国CST公司。 1.2方法 1.2.1小鼠骨髓树突状细胞的培养颈椎脱臼法 突状细胞(in-BMDC)。 1.2.2 BMDCs表面共刺激分子及分泌细胞因子的 检测观察IL.10对培养BMDC作用时,将常规培 养的BMDC于第5天吹下疏松贴壁的增值性细胞 聚集体,即为富集的BMDC。离心后用含10%FBS 的血清重悬细胞并铺于24孑L板(1×10。细胞/孔), 将实验分为:(1)空白对照组;(2)LPS 100 ng/ml刺 激组;(3)IL-l0干预组;(4)IL一10+雷帕霉素干预 组;(5)雷帕霉素干预组。37℃、5%CO 孵箱中培养 12 h后,分别收集各孔的细胞及培养上清。ELISA 法检测各组细胞培养上清中的IL-6、TNF.ol的水平, 流式细胞术分析DCs表面共刺激分子的表达水平。 1.2.3流式检测BMDCs摄取OVA抗原的能力 观察IL一10对BMDCs对OVA抗原的摄取能力时, 将实验分为空白对照,LPS(100 rig/m1)刺激组,IL一 10预处理后LPS刺激组。即预先用IL.10处理BM. DCs 10 h后,用LPS刺激12 h,将细胞收集后转入 1.5 ml EP管中,各组分为4℃冰箱中孵育组和37℃ 孵箱中孵育组。处理Blank组,不加入OVA外,余 各组加入荧光标记的OVA(1:2 000)孵育2 h后,冷 的PBS洗涤2次后,加入CD11c—PE流式抗体,4cc 孵育30 min后用冷的PBS洗涤后重悬,进行流式 检测。 1.2.4 T淋巴细胞增殖实验及T细胞活化反应检 测颈椎脱臼发处死OT2小鼠,无菌取出脾脏,研 磨制备单细胞悬液,用Tris.NH C1破红后,滤网过滤 后离心,弃上清,CD4磁珠分选出T细胞并细胞计 数。CFSE进行细胞染色,用预冷的RPMI1640培养 基洗涤1次。OT2细胞计数后用10%1640培养基 调整细胞浓度为10。个/ml,并以1O 个/孔铺板于 96孔圆底培养板,各组DCs加入到预置孔中,以 DCs:T=1:10比例铺板。37℃、5%CO 的孵箱中孵 育72 h后检测T细胞增殖情况。 1.2.5 Western blot检测各组BMDC自噬水平 收集第5天的BMDC,以3×10。铺板于6孔板。用 LPS刺激DCs,收集不同时间点的DCs。找出LPS 屈玉兰等白细胞介素10通过抑制自噬调节树突状细胞功能第3期 刺激DCs发生自噬的最强时间点;用IL.10预处理 DCs后,加入LPS(100 ng/m1)刺激,在上述得出的 最佳时间点收集细胞,用冷PBS洗涤后,加入细胞 裂解液冰上裂解半小时,4cI=离心机12 000 r/min 离心10 min后吸取上清。BCA法测定蛋白浓度并 将浓度配平后,加入准备好的上样缓冲液,于 100 ̄C水浴锅煮沸5 min,各取30 g蛋白进行 12%SDS—PAGE电泳,60 V电泳30 min后以120 V 电泳60 min,再以100 V、90 rain恒压转移到NC膜 上。再用5%脱脂奶粉/TBST室温下封闭1.5 h, 分别用羊源的 .actin抗体(1:500),兔来源的P62 抗体(1:3 000),LC3 II(1:1 000),4℃孵育过夜。 次日用相对应的二抗在室温孵育1 h后,加入AB 液曝光。 1.3统计学分析所有实验数据使用Prism Graph— Pad 6.0软件进行统计学分析,所有计量数据均以 ± 表示。对各组数据先进行正态检验和方差分 析,符合正态分布和方差齐性的数据采用单因素方 差分析,不符合正态分布和方差齐性的数据则采用 Kruskal—Wallis检验。P<0.05表示差异具有统计学 意义。 2 结果 2.1 IL.10能抑制DCs功能且能被自噬促进剂雷 帕霉素逆转 2.1.1 IL一10能抑制DCs表面活化标记在细胞培 养第5天时,将IL—l0预处理DCs后,再用LPS刺激 后发现,LPS能明显刺激DCs活化,而用IL—l0处理 后则能明显抑制DCs表面共刺激分子CD80、CD40 的表达(图1A、B),并且差异均具有统计学意义(各 组问比较,FA=21.28,FB=48.29;PA_B<0.000 1)。 且IL—l0对DCs的抑制能够被雷帕霉素部分逆转 (图1A、B)。结果显示IL-10可以抑制LPS对DCs 的活化。 2.1.2 IL.10抑制DCs分泌细胞因子ELISA检测 细胞因子也发现,LPS刺激组DCs分泌IL-6、TNF-0【 水平明显增高。而IL一10处理后的DCs分泌这两种 细胞因子的能力均明显下降(图2),并且具有统计 学意义(各组间比较,F =46.25,FB=904.9;P枷< 0.000 1)。重新加入自噬刺激剂雷帕霉素后却能部 分逆转DCs分泌这两种细胞因子的功能(如图2所 示,DCs+LPS+IL一10组与DCs+LPS+IL-10+Rapa组 相比差异都具有统计学意义)。 2.1.3 IL一10增加DCs摄取OVA抗原 未成熟 DCs具有更好的摄取抗原能力,而随着DCs的不断 成熟,DCs抗原摄取能力不断下降而抗原处理和递 呈能力不断增加,从而刺激T细胞增殖。结合之前 的结果显示,LPS虽然能明显活化DCs,其摄取OVA 抗原的能力却是明显下降的,但是IL.10处理DCs 后,DCs摄取OVA的能力又开始增加(图3A),并且 具有统计学意义(各组间比较,F=19.48,P=0.002 4, 图3B),这也表明IL一10能够抑制DCs的活化及 成熟。 2.1.4 IL.10抑制T细胞增殖及T细胞活化将不 同组的DCs与DO11.10小鼠来源的脾脏T细胞,即 0VA323—339特异性的CD4 细胞(OT2细胞),共 培养72 h后,流式检测CFSE+CD4 T cell增殖情况 发现:加入DCs后,CFSE染色的OT2细胞增殖明显 增强,LPS则能进一步促进DCs刺激T细胞的增殖, 而IL.10处理后的DCs组,CFSE增殖的比例则明显 减少,但IL-l0对DCs的这一抑制过程可以被自噬 刺激剂雷帕霉素部分逆转(图4A)。并且差异具有 统计学意义(图4B,各组间比较,F=112.7,P< 0.000 1)。 2.2 IL一10能抑制DCs自噬 目前认为细胞发生 自噬时,LC3蛋白合成后,其羧基端会被AtB*譬gg=0 £君4所剪 孽菩 切,产生细胞浆定位的LC3一I,LC3一I会被包括 Atg7和Atg3在内的泛素样体系所修饰和加工,产生 LC3.II并定位到自噬小体中。这样LC3-1I/LC3一I A A 3 _ IL-10抑制LPS诱导DCs的活化 1 IL-10 inhibits DC activation induced by LPS : .P<0.05; P<0.001;△.P<0.000 1. B 图2几-1O抑制DCs分泌细胞因子 Fig.2 IL-10 inhibits ability of DCs to secret cytokines Note: }.P<0.01; P<0.001;△.P<0.000 1. 免疫学杂忠2017年第33卷 , (73 II actin I PSftO0ng/".】) 一 0 鞭≯ 黪 -叠 誊 嘴 +l 镧 4,- 2 嘲嘲 十 I2 24 + 3 + 6 习……一 …一 缸 I I工l l IIF I ̄111"T_I11e【ll1 (、 =0・6 苎_生_ o.4 二 00 0.2 — aJ”‘” “ I ”‘ ””“ …j { i 1…l l l l f 二 I{nl『l 二 警… 图4 IL一10抑制DCs刺激T细胞增殖的能力 Fig.4 IL一10 suppresses ability of DCs to stimulate T cells proliferation Not,. : 、.1nhil ̄ilion of naive CI)4 ()VA—speeiif(・transgeni(‘1)01 1 l0 T t‘rIls‘。uhured with 1)Cs in ditf'elen[situallon pulsed with l1()一 Vit323-339f DC:C1)4 T=I:l0)Negative CFSE percentage il1. ‘ I proJiferatio.ol CD4 T('ells.()Ite Ilf three independenl ex[n rimenls are shi)/'dl:B.Itislograms show Cl SE gated CIM”r proli rati ̄ll1 by DEs iI1【I(iferent situation.1)ata shown are rer.,t,. s{ -II|aliv( t)f'three indepei ̄deni experhnenls.Dala wPrP arial、zPI{ with analysis of varian ̄‘( (ANOVA) .P<0.05:A ,’<0.000 l 含・IltL .j发生自噬的程度成正比,并H.作为细胞自噬 的标 在体外用LPS刺激I)Cs诱导自噬,观察 不…时lhJ点树突状细胞的自噬情况。发现LPS刺 激12 h后DCs发乍白噬最强(图5A)。而用IL—l0 处理DCs发现,相比于阳性对照组,I C3Ⅱ/I C3 I明 显_F降,即提示DCs自噬减弱(图5B),用Image Pro—I’hs6软件测量厌度值后统计分析显示II 一l0能 明 降低LC3 II/LC3 I的比值,统汁具有统计学意 义(【 5C,各组问比较,F=57.77,P=0.000 1)。 0 J’ t I 。 图5 IL-10抑制LPS诱导DCs的自噬 Fig。5 IL-10 disrupts autophagy reaction of DCs induced by LPS Nole:A Weslen1 blot of autoI“mgy rt late(I protein l』(:3 fronl‘-¨一I)C stimtihfle(I in differe1)|tim( nil(1 riot stimulat ̄、I1 wilh llf : B。Westeli1 1)loi of aut( ̄phagy Mated protein 1 t:3 from elr—I)C alld lL,1 0 conditioned DC.stimulated and Il1)t stimuhfle ̄1 with IJ S at 12 h aI show(1.Anti—B一|lt’tin wHs used as eoilh'o]()|lc ol th ree in— depenllent ex1)erinlents al'f}shown;C Hist()grail>s1](iv,the ratio of Lt:3Ⅱ/I ( 3 l in err—D(i airI in MSC—eondil;onl (I I)(:al'h i,1 2 Ii i)t U S stimulation.1)ata SIIowII aiP,’epresenlalivt 【1f tiltPr iMepend— enl pxpei imeillS.1)ala wt rP analyzed wilh anai' ̄'sis ol VDI tail(‘P fANt)VA)#P<O O01. 3讨论 自噬作为一种通过自我消化错误折叠蛋白或者 细胞碎片获取“营养”,实现细胞自我更新及发挥功 能的重要途径,是大自然普遍存在的生命现象,自噬 不仅参与体内稳态及细胞功能的维持,自噬的紊乱 也与多种疾病密切相关。既往研究表明,包括阿尔 茨海默病、帕金森氏病在内的多种神经退行性病变 的患者巾都存在自噬体的聚集,而在肝脏疾病、衰老 等患者的相应部位也能发现此现象 自噬 感 染、免疫反应,以及炎症性疾病更是密不可分的。有 研究认为,自噬在活化的天然免疫和适』 性免疫反 应中都具有重要作用。在适应性免疫反应巾,DCs 等抗原提呈细胞在处理内源性或者外源抗原至 MHC分子时都需要自噬的参与。那么, 某些可能 由于自噬水平增加引起免疫反应增强的疾病中,抑 制自噬的水平显得尤为重要。IL—l0作为口前认为 最强的免疫抑制性的细胞【大J子,在多种细胞或者药 物缓解疾病的过程中表达也明显增高 H 那么JI 10是否通过抑制自噬水平从而抑制免疫反应?本 研究以最重要的抗原提呈细胞DCs为f预对象,展 开研究。结果发现IL—l0预处理DCs后,LPS活化 屈玉兰等 白细胞介素10通过抑制自噬调节树突状细胞功能第3期 DCs的能力明显下降:DCs表面共刺激分子的表达, 炎症因子的分泌,刺激T细胞增殖能力均明显下 参考文献: [1] Steinman RM,Banchereau J.Taking dendritic cells into medicine [J].Nature,2007,449(7161):419-426. 降。这与既往研究是保持一致的 J。然而IL,1,0对 DCs的功能抑制,在加入自噬刺激剂雷帕霉素之后, DCs表面共刺激分子CD80、CD40的表达水平,刺激 T细胞增殖以及分泌细胞因子的能力都出现了完全 或者部分逆转。这表明IL—l0可能通过抑制细胞自 [2]Mosser DM,Zhang X.Interleukin一10:new perspectives on an old eytokine[J].Immunol Rev,2008,226:205-218. [3]Pareina M,Miranda—Garcia MA,Durlanik S,et a1.Pathogen—tirg— gered activation of plasmaeytoid dendritic cells induces IL-・10--pro・- 噬实现对DCs功能的抑制。Western blot进一步对 自噬相关蛋白LC3进行检测发现,IL一10处理组能 ducing B cells in response to Staphylococcus aureus[J].J Immu— nol,2013,190(4):1591.1602. 明显降低LC3一II/LC3.I的比值,表明IL一10能抑制 DCs自噬。初步得出结论:即IL一1O可能通过抑制 DCs自噬下调DCs的功能。既往研究已经提示自噬 在DCs的发育过程中起着重要的作用,外周血单核 细胞在向DCs分化的过程中自噬不断增强。而IL一 10处理后,这个过程可被抑制,使得DCs停留在其 前体单核细胞的阶段_8 J。但是该研究对DCs的功 能未做讨论,以及外界环境对DCs的影响引起的 DCs的自噬是否能被IL一1O抑制以及与DCs功能的 关系也未做探讨。也有研究发现DCs能够选择性 地利用自噬机制,如ATG5,摄取及处理胞外抗原, 通过MHCⅡ分子递呈给CD4 T细胞,从而发生免 疫反应 。本研究则在体外模拟炎症环境,通过 LPS刺激未成熟的DCs促进其成熟活化,并探讨其 与DCs自噬的关系发现,LPS刺激DCs功能增强至 最大的时间点DCs自噬的时间点基本是吻合的。并 发现IL一10预处理DCs后,LPS对DCS的活化作用 明显降低,而这也是伴随着DCs自噬的下降的。当 再次加入自噬刺激剂雷帕霉素时,这种抑制作用出 现了部分逆转。这些证据均提示:IL一10可能通过抑 制DCs自噬下调 DCs的功能的,为IL.10如何 DCs的功能做了进一步的机制研究。但是自噬是一 个复杂的过程,对于IL.10到底通过什么抑制DCs 自噬,是某一明星分子扮演了重要角色还是IL—l0 抑制了自噬过程中某一环节,仍然值得进一步探讨。 但是值得肯定的是DCs自噬和其功能存在一定关 系,一定范围内,自噬越强,DCs功能越强。自噬是 把双刃剑,适当的自噬能够促进细胞的生存及代谢, 过度自噬则会引起细胞凋亡增加,从而降低细胞功 能口 。因此 如何合理调节自噬,游刃有余地控 制自噬,从而调节细胞的功能显得尤为重要。深人 研究IL—l0如何影响DCs功能有助于更好地研究这 - 一科学问题。 [4]Doz E,Lombard R,Carreras F,et a1.Myeobaeteria—infected den— dritie ceils attract neutrophils that produce IL一10 and speciifcally shut down Thl7 CIM T cells through their IL一10 receptor[J].J Immunol,2013,191(7):3818-3826. 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