2. 深圳市儿童医院儿科研究所, 广东 深圳 518026
支气管哮喘(简称哮喘)是由多种细胞和炎 性介质共同参与的一种慢性气道炎性高反应性疾 病。其确切发病机制尚未阐明,研究表明免疫调 节功能异常为哮喘发病的主要因素[1]。滤泡样辅助 性 T 细胞(follicular T helper cells, Tfh 细胞)是近 年来发现的效应性 CD4+ T 细胞亚群,在促进 B 细 胞增殖及分化、产生免疫球蛋白以及类别转换等免 疫调控过程中具有重要作用[2,3]。Tfh 细胞的产生和 分化受多种因素影响,如转录调控因子 BLIMP-1、 BCL-6、PD-1 等,局部微环境细胞因子也可影响 Tfh 细胞分化 [3]。目前多种免疫功能紊乱性疾病如 系统性红斑狼疮、风湿性关节炎、川崎病等患者 发现其外周血 Tfh 细胞数量或功能异常[4,5,6]。目前 尚无哮喘患儿 Tfh 细胞及其转录调控因子的研究, 因此本研究通过观察哮喘患儿外周血 Tfh 细胞的变 化,为探讨哮喘的免疫发病机制提供新思路。 1 资料与方法 1.1 研究对象
选取2012年7月至2013年12月在我院呼吸 科住院或门诊治疗的哮喘患儿 64 例为研究对象, 所有患儿均根据《儿童支气管哮喘诊断与防治指 南》(2008 年版)[7] 确诊,依据病情将哮喘患儿 分为哮喘急性期组和哮喘缓解期组。急性期组患儿 36 例,均初诊为哮喘或缓解后复发,其中男 19 例, 女 17 例,平均年龄 4.1±2.8 岁;缓解期组 28 例, 均为药物治疗后哮喘症状及体征消失并持续 3 个 月以上无发作者,其中男 15 例,女 13 例,平均 年龄 4.8±3.2 岁;同期选取在我院行健康体检儿 童 25 例为对照组,其中男 15 例,女 10 例,平均 年龄 4.5±1.6 岁。所有患儿标本采集前 3 个月内 均未应用糖皮质激素以及其他免疫抑制剂或免疫 调节剂等;对照组儿童除外过敏性疾病、自身免 疫炎性疾病等病史。本研究经医院伦理委员会批 准通过,并获得患儿家长知情同意。 1.2 标本采集
急性期哮喘患儿在用药治疗前,缓解期患儿 在用药治疗后3 个月,对照组儿童于行健康体检时, 分别空腹采集外周静脉血 2~3 mL,肝素钠抗凝。 各组分别取 300 μL 全血用于流式细胞分析;余全 血行 300 G/min 离心 10 min,提取上层血浆,-80℃ 保存,待用于检测血浆细胞因子及 IgE 水平;余血 细胞加入等体积 PBS 液混匀后,采用 Ficoll 密度 梯度离心法,分离出外周血单个核细胞(PBMC), 稀释混匀后用于检测 BCL-6 和 BLIMP-1 mRNA 水 平。 1.3 流式细胞术检测外周血 CD4+ CXCR5+Tfh 细 胞
全血法配制流式上机分析液,注入人丙种球 蛋白(10 μg)室温封闭 15 min;分别加入 FITC 标 记 CD4 单克隆抗体(美国 Beckman 公司)、PE 标 记 CXCR5 单克隆抗体(美国 R.D 公司),室温避 光染色 30 min;所有操作严格按照说明书进行, 分析液 4℃保存,并在 2 h 内上流式细胞仪(美国 Beckman 公司,Epics-XL4)检测。设同型对照, 阴性表达控制在 2% 以内。流式细胞检测数据结果 用 EXPRO32 ADC 软件分析。 1.4 实时荧光定量 PCR 检测 BCL-6 和 BLIMP-1 mRNA 表达水平
取已分离的PBMC 细胞悬液,免疫磁珠法 分 离 CD4+T 细 胞; 按 试 剂 盒(Ambion 公 司, AM1912)说明书步骤提取总 RNA,逆转录合成 cDNA。根据 Genebank 设计引物,BCL-6 引物序列: 上游引物:5'-ATGAGGAGTTTCGGGATGTC-3',下 游 引 物:5'-CCTCTTCTGGGATTGTTTCC-3',片 段 长度 177 bp;BLIMP-1 引物序列:上游引物:5'-GGCTACAAGACCCTTCCCTAC-3'; 下游引物:5-TCAGGTGGACCTTCAGATTGG-3' ,片段长度 132 bp; β-actin 引物序列:上游引物:5'-GAGCTACGAGCTGCCTGACG-3',下游引物:5'-GTAGTTTCGTGGATGCCACAG-3',片段长度 120 bp,所有引物由上海 英骏(invitrogen)公司合成。反应体系(20 μL): SYBR 8 μL,目的基因上下游引物各 1 μL,β-actin 上下游引物各 1 μL,cDNA 3 μL,灭菌水 5 μL。反 应条件:95℃ 预变性 30 s;95℃ 变性 10 s,56℃ 退火 10 s,72℃延伸 15 s,共进行 40 个循环;最 后 72℃延伸 60 s。产物于 2% 琼脂糖凝胶上,以 90 V 电泳 30 min 后回收纯化,送上海 invitrogen 公 司测序,结果与 Genebank 中目的基因 mRNA 序列 一致。应用 Relative Quantification 模式进行数据分 析,结果以目的基因 /β-actin 比值表示。 1.5 酶联免疫吸附试验检测细胞因子及 IgE 水平
取已分离 -80℃冰冻血浆,4℃解冻。双抗夹 心 ELISA 法 检 测 血 浆 总 IgE、IL-2、IL-6 、IL-21 浓度水平,操作步骤详见说明书,所有 ELISA 试 剂盒购自 Bender 公司。 1.6 统计学分析
采用 SPSS 14.0 统计软件包对数据进行统计学 分析,正态分布计量资料以均数 ± 标准差(x±s) 表示,多组数据比较采用单因素方差分析,组间 两两比较行 SNK-q检验;Pearson 相关系数法用于 相关性分析,P<0.05 为差异有统计学意义。 2 结果 2.1 各组患儿外周血 CD4+ CXCR5+Tfh 细胞水平 比较
流式细胞仪检测到急性期哮喘患儿外周血 CD4+ CXCR5+ Tfh 细 胞 水 平 为 18%±8%,明 显 高于健康对照组(10%±4%)和哮喘缓解期组 (10%±5%)(P<0.05),缓解期组和对照组比 较差异无统计学意义(P>0.05),见图 1。
![]() |
图 1 流式细胞仪检测各组 CD4+ CXCR5+Tfh 细胞水平 光散射和 CD4+ 细胞联合设门,检测 CD4+细胞群内 CXCR5+ 阳性细胞比例,即 CD4+ CXCR5+Tfh 细胞比例(右上象限内)。 |
急性期组患儿 BCL-6 mRNA 表达水平高于健 康对照组和缓解期组(P<0.05),缓解期组与对照 组比较差异无统计学意义(P>0.05);急性期组患 儿 BLIMP-1 mRNA 表达水平明显低于对照组和缓 解期组(P<0.05),缓解期组与对照组比较差异无 统计学意义(P>0.05)。见表 1。
![]() |
表 1 各 组 CD4+ CXCR5+ Tfh 细 胞 BCL-6 和 BLIMP-1 mRNA 表达水平比较 (x±s) |
急性期组和缓解期组患儿血浆 IL-6 水平差 异无统计学意义(P>0.05),但均高于对照组 (P<0.05);急性期组患儿血浆IL-21 和 总 IgE 水平显著高于对照组和缓解期组(P<0.05),而 IL-21 和总 IgE 水平在对照组和缓解期组间差异无 统计学意义(P>0.05);急性期组患儿血浆 IL-2 水平显著低于对照组和缓解期组(P<0.05),而 IL-2 水平在对照组和缓解期组间差异无统计学意 义(P>0.05)。见表 2。
![]() |
表 2 各组血浆细胞因子及 IgE 水平比较 (x±s) |
相关性分析显示,急性期组患儿 CD4+ CXCR5+ Tfh 细胞数量与血浆总 IgE 和 IL-21 水平呈正相关 (分别r=0.71、0.76,均P<0.05);而 IL-6 水平 与CD4+ CXCR5+ Tfh 细胞数量相关系数较弱(r=0.46, P<0.05);血浆 IL-2 水平与 CD4+ CXCR5+Tfh 细胞 数量呈明显负相关(r=-0.68, P<0.05)。 3 讨论
支气管哮喘是多细胞、多炎性介质参与的一 种气道慢性炎症性疾病[8],确切病因及发病机制迄 今尚未完全阐明。资料证实 Th1/Th2 细胞失衡、 Treg 及Th17 细胞异常、血IgE 增高等均参与其发病, 提示免疫功能紊乱是哮喘发病的主要因素[9,10,11]。研 究发现,IgE 增高与哮喘的触发有关,亦与哮喘发 作的严重程度相关[12],表明哮喘本质为 IgE 介导 的速发型变态反应和气道慢性炎症所致气道高反 应性疾病。Tfh 细胞为近年来新发现的效应性 T 细 胞亚群,主要参与诱导并激活生发中心 B 细胞增 殖、分化为浆细胞,以及产生免疫球蛋白及其类 别的转换(IgG、IgM、IgE 等)过程[3,13]。近年来 的研究发现,多种自身免疫性疾病如风湿性关节 炎[5,14]、川崎病[6]、自身免疫性甲状腺炎[15]、糖尿 病[16]、血小板减少性紫癜[17] 等均发现有 Tfh 细胞 存在异常分化,且 Tfh 细胞增高程度与系统性红斑 狼疮(SLE)的严重程度密切相关[4]。成人哮喘研 究结果也显示外周血 CD4+ CXCR5+Tfh 细胞数量增 加[18]。然而有关儿童支气管哮喘Tfh 细胞数量变化, 以及影响 Tfh 细胞分化的调控因素,未见文献报道。
本研究发现急性期哮喘患儿外周血 CD4+ CXCR5+Tfh 细胞水平明显高于健康对照组, 并在哮喘缓解期降低,这与已有文献结果相一 致[18],提示外周血 Tfh 细胞数量增加参与了哮喘 的发病过程。Tfh 细胞为辅助 B 细胞生成抗体的主 要亚群细胞,且在免疫球蛋白类别的转换(IgG、 IgM、IgE 等)过程具有重要的作用 [13]。文献资料 显示,SLE 患者外周血 Tfh 细胞比例增高,且与自 身抗体滴度呈正相关[4] ,风湿性关节炎患者血 Tfh 细胞数量与疾病活动性以及抗-CCP 抗体水平密切 相关[14] ,表明 Tfh 细胞病理性增多,通过促进 B 细胞成熟转化为浆细胞,参与疾病状态下自身抗 体的产生。哮喘急性发作的本质为 IgE 介导的速发 型超敏反应所致的气道痉挛, IgE 增高与哮喘的触 发有关,其抗体滴定度与哮喘发作的严重程度密 切相关[12]。因此本研究分析 Tfh 细胞数量与哮喘 患儿血浆总 IgE 浓度相关性,结果显示哮喘患儿血 Tfh 细胞增高与血浆IgE 水平有很高相关性(r=0.71, P<0.05),推测哮喘患儿增多的 Tfh 细胞可能是通 过诱导 IgE 产生从而参与哮喘的急性发病过程。
转录调控因子BCL-6 和 BLIMP-1是调控 原始 CD4+T 细胞向Tfh 细胞分化的重要调控因 素[3,19,20] 。已知 BCL-6 为促转录因子,可通过上调 CD4+ T 细 胞 CXCR5、PD-1、ICOS 等 的 表 达 [19], 促使原始T 细胞分化为Tfh 细胞,而过表达的 BLIMP-1、PD-1 可抑制 Tfh 细胞产生 [20] 。BLIMP-1 为 Tfh 细胞的转录抑制因子,主要通过抑制 BCL-6 mRNA 等的表达,间接抑制初始 T 细胞向 Tfh 细胞 的分化[19] 。本研究进一步观察 BCL-6 及 BLIMP-1 mRNA 表达水平,结果显示哮喘急性期患儿 BCL-6 mRNA 表达水平明显高于健康对照组,而 BLIMP-1 mRNA 表达量较对照组明显降低,且BCL-6和 BLIMP-1 的异常表达在哮喘缓解期恢复正常,提 示哮喘急性期患儿外周血促转录因子 BCL-6 mRNA 表达上调、转录抑制因子BLIMP-1 mRNA表达下调, 促使原始 T 细胞分化为 Tfh 细胞。哮喘患儿 BCL-6 及 BLIMP-1 mRNA 的异常表达,进一步支持哮喘 患儿体内存在 Tfh 细胞的异常分化。
局部微环境细胞因子浓度的改变也可影响 Tfh 细胞分化,其中IL-2、IL-6、IL-21 是影响 Tfh 细 胞的最主要因子[3,13,14] 。IL-6 和(或)IL-21 等增 加 Tfh 细胞转化,成熟 Tfh 细胞又可分泌 IL-21 等 细胞因子,继续促进原始 T 细胞向 Tfh 细胞的转 化,形成正反馈环路[3] 。而 IL-2 可抑制 Tfh 细胞分 化。本研究结果显示,哮喘患儿急性发作期血浆 IL-6及IL-21 水平显著增高,IL-2 浓度水平明显低 于健康对照组及缓解期组,相关性分析结果显示 IL-21、IL-6 都与 Tfh 细胞数量呈正相关,而 IL-2 与 Tfh 细胞数量呈负相关,提示哮喘患儿血 IL-6、 IL-21 以及 IL-2 参与 Tfh 细胞数量异常的调控。这 些细胞因子是直接影响 Tfh 细胞转化或是通过转录 调控因子 BCL-6、BLIMP-1 的表达间接调控 Tfh 细 胞的分化,有待进一步的实验证实。
综上所述,儿童哮喘急性发作期外周血中 CD4+ CXCR5+Tfh 细胞数量增加,且与 IgE 浓度呈 正相关,提示 Tfh 细胞的异常分化可能参与了儿童 哮喘的急性发病过程;转录调控因子 BCL-6 mRNA 表达上调及 BLIMP-1 mRNA 表达下调可能参与了 哮喘患儿 Tfh 细胞异常分化的调控;Tfh 细胞异 常分化的调控还可能与微环境中细胞因子 IL-6、 IL-21 和 IL-2 浓度改变有关。
[1] | HolgaTe ST. InnaTe and adapTive immune responses in asThma[J]. NaT Med, 2012, 18(5): 673-683. |
[2] | Leavy O. T cells: The TFH-like TransiTion of TH1 cells[J]. NaT Rev Immunol, 2012, 12(2): 74. |
[3] | Ma CS, Deenick EK, BaTTen M, eT al. The origins, funcTion, and regulaTion of T follicular helper cells[J]. J Exp Med, 2012, 209(7): 1241-1253. |
[4] | Simpson N, GaTenby PA, Wilson A, eT al. Expansion of circulaTing T cells resembling follicular helper T cells is a fixed phenoType ThaT idenTifies a subseT of severe sysTemic lupus eryThemaTosus[J]. ArThriTis Rheum, 2010, 62(1): 234-244. |
[5] | Ma J, Zhu C, Ma B, eT al. Increased frequency of circulaTing follicular helper T cells in paTienTs wiTh rheumaToid arThriTis[J]. Clin Dev Immunol, 2012, 2012: 827480. |
[6] | 孔凡贞, 李成荣, 李秋, 等. 急性期川崎病患儿滤泡辅助性T细胞改变观察[J]. 中华微生物学和免疫学杂志, 2011, 31(11): 1027-1030. |
[7] | 中华医学会儿科学会呼吸学组, 《中华儿科杂志》编辑委员会. 儿童支气管哮喘诊断与防治指南[J]. 中华儿科杂志, 2008, 46(10): 745-753. |
[8] | 杨锡强. 小儿哮喘的免疫学发病机制及其对策[J]. 中国当代儿科杂志, 2001, 3(5): 487-490. |
[9] | 阳艳丽, 潘玉琴, 何帮顺, 等. 哮喘患儿外周血调节性T细胞和Th1/Th2的变化及其与哮喘病情的关系[J]. 中国当代儿科杂志, 2011, 13(6): 482-486. |
[10] | PeTers MC, Fahy JV. Type 2 immune responses in obese individuals wiTh asThma[J]. Am J Respir CriT Care Med, 2013, 188(6): 633-634. |
[11] | MarTinez FD. MaTuraTion of immune responses aT The beginning of asThma[J]. J Allergy Clin Immunol, 1999, 103(3 PT 1): 355-361. |
[12] | Kuhl K, Hanania NA. TargeTing IgE in asThma[J]. Curr Opin Pulm Med, 2012, 18(1): 1-5. |
[13] | Tangye SG, Ma CS, Brink R, eT al. The good, The bad and The ugly-TFH cells in human healTh and disease[J]. NaT Rev Immunol, 2013, 13(6): 412-426. |
[14] | Liu R, Wu Q, Su D, eT al. A regulaTory effecT of IL-21 on T follicular helper-like cell and B cell in rheumaToid arThriTis[J]. ArThriTis Res Ther, 2012, 14(6): R255. |
[15] | Zhu C, Ma J, Liu Y, eT al. Increased frequency of follicular helper T cells in paTienTs wiTh auToimmune Thyroid disease[J]. J Clin Endocrinol MeTab, 2012, 97(3): 943-950. |
[16] | Xu X, Shi Y, Cai Y, eT al. InhibiTion of increased circulaTing Tfh cell by anTi-CD20 monoclonal anTibody in paTienTs wiTh Type 1 diabeTes[J]. PLoS One, 2013, 8(11): e79858. |
[17] | 姚鑫, 李成荣, 王国兵, 等. 儿童持续性免疫性血小板减少性紫癜患儿滤泡辅助性T细胞改变初探[J]. 中华微生物学和免疫学杂志, 2013, 33(11): 833-838. |
[18] | 龚芳, 苏强, 申卫红, 等. 支气管哮喘患者外周血CD4+CXCR5+滤泡辅助性T细胞样细胞的变化及其意义[J]. 南京医科大学学报(自然科学版), 2013, 33(1): 102-104. |
[19] | JohnsTon RJ, Poholek AC, DiToro D, eT al. Bcl6 and Blimp-1 are reciprocal and anTagonisTic regulaTors of T follicular helper cell differenTiaTion[J]. Science, 2009, 325(5943): 1006-1010. |
[20] | Nurieva RI, Chung Y, MarTinez GJ, eT al. Bcl6 mediaTes The developmenT of T follicular helper cells[J]. Science, 2009, 325(5943): 1001-1005. |