徐 澍,魏 芳,賈曉益,孫曉靜,楊雪枝,趙英杰,常 艷,魏 偉
BAFF-BAFFR及信號轉導分子參與佐劑性關節炎的免疫反應及芍藥苷-6′-O-苯磺酸酯的作用
徐澍,魏芳,賈曉益,孫曉靜,楊雪枝,趙英杰,常艷,魏偉
目的 觀察佐劑性關節炎(AA)大鼠炎癥不同時期脾臟B淋巴細胞刺激因子(BAFF)及其受體(BAFFR)表達變化以及芍藥苷-6′-O-苯磺酸酯(CP-25)對其的影響。方法采用完全弗氏佐劑制備大鼠AA模型,隨機分為正常組、AA組、CP-25(25、50、100 mg/kg)組、甲氨蝶呤(0.5 mg/kg)組、白芍總苷(50 mg/kg)組、芍藥苷(50 mg/kg)組,造模后第17~31天給藥。ELISA法檢測外周血BAFF水平;免疫組織化學法、流式細胞術、Q-PCR和Western blot法檢測CP-25對脾臟BAFFR表達的影響;Western blot法檢測脾臟腫瘤壞死因子相關因子2(TRAF2)蛋白的表達。結果 與正常組比較,炎癥反應期(D9)、炎癥初期(D16)、炎癥高峰期(D23)及炎癥緩解期(D30)模型大鼠血清BAFF水平和脾臟BAFFR mRNA及蛋白表達均增加。與AA組比較,CP-25(25、50、100 mg/kg)體內給藥明顯下調AA大鼠脾臟BAFFR mRNA及蛋白表達。體外BAFF刺激后,大鼠脾臟細胞TRAF2及BAFFR蛋白表達顯著增加,CP-25(1×10-6mol/L)明顯降低TRAF2及BAFFR蛋白的表達。結論 CP-25發揮炎癥免疫調節作用可能與其抑制AA大鼠BAFFR受體及TRAF2信號分子表達有關。
類風濕關節炎;佐劑性關節炎;CP-25;BAFF;BAFFR;TRAF2
網絡出版時間:2016-4-19 11:04:48 網絡出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20160419.1104.016.html
類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種以關節的慢性炎癥為特征,以滑膜炎為病理基礎,最終導致軟骨基質和軟骨下骨的侵蝕。B淋巴細胞刺激因子(B cell activating factor,BAFF)是腫瘤壞死因子超家族成員之一,主要來源于樹突狀細胞、單核細胞、巨噬細胞、中性粒細胞等。BAFF對于B淋巴細胞是一個重要的體內平衡的細胞因子,有助于調節固有免疫和適應性免疫應答[1]。在RA患者的血清和滑液中已檢測到BAFF水平增高;實驗室前期研究[2-4]表明,BAFF過表達促進T細胞應答,提示BAFF過表達可能促進RA的發生發展。腫瘤壞死因子相關因子2(tumor necrosis factor receptor-associated factor,TRAF2)是TRAF家族中主要成員之一。研究[5]表明,RA患者外周血單核細胞或實驗性關節炎免疫組織中BAFFR和TRAF2 mRNA表達均明顯增加,提示RA的發生發展可能與高表達的BAFFR通過TRAF2參與調控下游抗凋亡信號通路有關。安徽醫科大學臨床藥理研究所對白芍總苷(total glucosides of paeony,TGP)中的活性成分芍藥苷(paeoniflorin,Pae)進行了結構修飾,合成了新型活性單體藥物-芍藥苷-6′-O-苯磺酸酯(CP-25)。該實驗通過建立大鼠佐劑性關節炎(adjuvant-induced arthritis,AA)模型,明確BAFF和BAFFR在AA大鼠病程中的變化以及CP-25對BAFFR和TRAF2表達的作用。
1.1材料 SD大鼠,雄性,(180±20)g,SPF級,購自安徽醫科大學實驗動物中心。所有動物飼養于安徽醫科大學實驗動物中心屏障環境中。卡介苗(成都生物制品研究所有限責任公司,批號:20123007);TGP(提取自芍藥根部,是本所研發的第一個被批準上市的抗炎免疫調節藥);Pae;CP-25(本所藥化室提供,純度大于98%);CD45R熒光抗體(美國eBioScience公司);兔來源BAFFR一抗(美國Santa Cruz公司);FITC-小鼠抗兔二抗(美國 Proteintech公司);PV6000通用兩步法試劑盒、DAB顯色液、蘇木精(中國中杉金橋生物技術有限公司);超敏ECL發光顯色試劑盒、逆轉錄試劑盒(美國Thermo Scientific公司);擴增試劑盒(美國Promega公司)。PCR引物序列:BAFFR F:5′-ACCCAGCAG AACCAGACACTAC-3′,R:5′-AACGACCTCAAAAAT-GGAATGT-3′;GAPDH F:5′-ACAGCAACAGGGTGGTGGAC-3′,R:5′-TTTGAGGGTGCAGCGAACTT-3′。
1.2大鼠AA模型的制備及分組 將卡介苗80℃水浴滅活1 h,與高壓滅菌的石蠟充分研磨混勻,制成10 g/L完全弗氏佐劑(complete freund adjuvant,CFA),于每只SD大鼠右后足跖皮內注射 CFA 0.1 ml致炎,造模當天為D0。造模成功大鼠隨機分為模型組、CP-25(25、50、100 mg/kg)組、甲氨蝶呤(methotrexate,MTX)(0.5 mg/kg)組、TGP(50 mg/ kg)組,Pae(50 mg/kg)組,另設正常組。CP-25、TGP、Pae按照10 ml/kg體重灌胃給藥,每天1次;MTX按照10 ml/kg體重灌胃給藥,每3 d 1次。
1.3指標觀察及方法
1.3.1AA大鼠臨床表現 觀察大鼠致炎后,根據其關節局部的炎癥反應以及全身表現癥狀,將AA模型分為炎癥反應期(D9)、炎癥初期(D16)、炎癥高峰期(D23)以及炎癥緩解期(D30)[6]。
1.3.2AA大鼠外周血BAFF水平 采用ELISA法分別在炎癥不同時期(D9、D16、D23、D30)檢測AA大鼠外周血BAFF水平變化。在炎癥不同時期AA大鼠股靜脈取血,靜置1 h后離心(3 000 r/min離心15 min),取外周血上清液,-80℃保存待測。采用ELISA試劑盒測定其BAFF水平。
1.3.3AA大鼠脾臟BAFFR表達 采用流式細胞術分別在炎癥不同時期(D9、D16、D23、D30)檢測AA大鼠脾臟 BAFFR表達。在炎癥不同時期,將AA大鼠麻醉后頸部脫臼處死,取脾臟常規制備脾臟懸液、室溫2 000 r/min離心10 min即得脾臟細胞。每管加入100μl細胞懸液,加入CD45R、BAFFR一抗,并設陰性組和同型組。37℃孵育30 min后,2 000 r/min離心10 min,棄上清液,加入100μl PBS重懸,加入FITC標記的山羊抗兔熒光二抗,37℃孵育30 min。加入300μl PBS重懸,上機檢測。
1.3.4AA大鼠脾臟BAFFR蛋白免疫組織化學分析 按照聚合物免疫組化檢測系統中的相關要求檢測各組大鼠脾臟BAFFR蛋白表達。取大鼠脾臟組織,常規制備組織切片。脫蠟、水化、組織抗原修復后,3%H2O2去離子水孵育5 min阻斷內源性過氧化物酶。滴加BAFFR一抗,4℃孵育過夜;PBS洗滌后滴加通用型IgG抗體-HRP多聚體,37℃孵育15 min;PBS洗滌;應用DAB溶液顯色。蘇木精復染、脫水、透明、封片、鏡檢。陽性物質呈棕褐色顆粒狀。另設陰性對照實驗。采集200倍視野圖像,利用Image-Pro Plus分別對各切片中免疫組化染色陽性表達進行半定量分析,測定脾臟組織中BAFFR蛋白染色平均光密度(mean optical density,MOD)值后進行統計學分析。
1.3.5AA大鼠脾臟BAFFR mRNA水平變化分析
4.1 X向紙瓦楞管只發生可控穩定的手風琴變形模式,而Y向紙瓦楞管有穩態漸進屈曲、歐拉失穩、角撕裂、橫向剪切4種變形模式;幾何參數和壓縮速率對X向紙瓦楞管的手風琴變形模式幾乎沒有影響,但能影響Y向紙瓦楞管穩態漸進屈曲和3種非理想變形模式的占比。
常規步驟抽提脾臟總RNA,根據逆轉錄試劑盒及擴增試劑盒中的相關步驟,利用Q-PCR法檢測脾臟BAFFR mRNA水平變化,內參蛋白為GAPDH。對所得結果采用ΔΔCt法進行分析。
1.3.6AA大鼠脾臟BAFFR蛋白及TRAF2蛋白表達分析 常規裂解脾臟組織(RIPA∶PMSF=99∶1),提取總蛋白。取15μl蛋白樣品上樣,SDSPAGE凝膠電泳分離蛋白,濕法轉移蛋白至PVDF膜,在含5%脫脂牛奶的TPBS中室溫封閉2 h。放入含BAFFR、TRAF2一抗的稀釋液中(濃度1∶400)4℃過夜,次日加入1∶40 000釋度的辣根過氧化物酶標記的二抗室溫孵育2 h。ECL試劑盒顯影,結果用Image Quant Las Mini凝膠成像系統掃描存盤,采用ImageJ軟件進行分析。
1.3.7CP-25體外對BAFF刺激的大鼠脾臟細胞BAFFR和TRAF2蛋白的表達的影響 將正常大鼠麻醉后頸部脫臼致死取脾臟常規制備脾臟懸液、室溫2 000 r/min離心10 min即得脾臟細胞。用含10%胎牛血清的DMEM重懸細胞,調整細胞數為5 ×107個/ml。鋪6孔板,每孔加1 ml細胞懸液。分別用LPS及BAFF刺激脾臟細胞(LPS終濃度4μg/ ml,BAFF終濃度500 ng/ml),同時給予CP-25(終濃度1×10-6mol/L),在37℃,5%CO2無菌環境下培養72 h,取脾臟細胞進行Western blot實驗,檢測其BAFFR和TRAF2蛋白的表達。
1.4統計學處理 采用SPSS 19.0軟件進行分析,數據以ˉx±s表示,組間比較采用單因素方差分析(One-Way ANOVA)。
2.1炎癥不同時期AA大鼠的臨床表現 大鼠致炎后約1 d,致炎側足爪明顯腫脹;D7~D9時致炎側足爪腫脹明顯,D14~D16出現繼發病變:對側足爪及前肢發生多發性關節腫脹,大鼠出現活動障礙,鼻部開始充血,雙耳炎癥結節出現,尾部炎癥結節出現;D21~D23繼發性炎癥達到高峰,大鼠足爪腫脹度達峰值,鼻部充血嚴重,雙耳及尾部出現大量炎癥結節;致炎D28~D30,足爪及關節腫脹開始消退,鼻部充血減輕,雙耳及尾部嚴重結節消退。CP-25(50、100 mg/kg)能顯著減輕大鼠繼發側足爪腫脹程度,減少雙耳及尾部炎癥結節數量。見圖1。

圖1 炎癥高峰期AA大鼠足爪腫脹及 CP-25的影響A:正常組;B、C:AA組;D:CP-25(25 mg/kg);E:CP-25(50 mg/ kg);F:CP-25(100 mg/kg)
2.2炎癥不同時期AA大鼠外周血上清液BAFF水平變化 ELISA法結果顯示,與正常組比較,炎癥反應期(D9)AA大鼠外周血上清液BAFF水平明顯增高(F=1.990,P<0.05),炎癥初期(D16)、高峰期(D23)、及緩解期(D30)大鼠外周血上清液BAFF水平高于正常大鼠,但差異無統計學意義。見圖2。

圖2 炎癥不同時期AA大鼠外周血上清液BAFF水平變化與正常組比較:*P<0.05

圖3 炎癥不同時期 AA大鼠脾臟 BAFFR表達變化A:陰性對照組;B:正常組;C:D9;D:D16;E:D23;F:D30;與正常組比較:*P<0.05
2.4CP-25體內給藥對AA大鼠脾臟BAFFR表達的影響
2.4.1免疫組化結果分析 免疫組化染色切片中,細胞核呈藍紫色,BAFFR呈淺黃至棕褐色。結果顯示,正常組大鼠脾臟BAFFR低表達;與正常組大鼠比較,AA組大鼠脾臟BAFFR表達明顯增高,CP-25(25、50、100 mg/kg)給藥后降低脾臟BAFFR表達(F=40.570,P<0.01)。見圖4。
2.4.2Q-PCR結果分析 Q-PCR結果顯示,與正常組比較,AA組大鼠脾臟BAFFR mRNA水平顯著增高(P<0.01);CP-25(25、50、100 mg/kg)給藥均能不同程度降低大鼠脾臟 BAFFR mRNA水平(F= 39.342,P<0.01)。見圖5。

圖4 CP-25對 AA大鼠脾臟組織 BAFFR表達的影響 ×200A:正常組;B:AA組;C:CP-25(25 mg/kg)組;D:CP-25(50 mg/ kg)組;E:CP-25(100 mg/kg)組;F:MTX(0.5 mg/kg)組;G:TGP(50 mg/kg)組;H:Pae(50 mg/kg)組;I:陰性對照組;與正常組比較:**P<0.01;與 AA組比較:##P<0.01

圖5 CP-25對AA大鼠脾臟BAFFR mRNA表達的影響A:正常組;B:AA組;C:CP-25(25 mg/kg)組;D:CP-25(50 mg/ kg)組;E:CP-25(100 mg/kg)組;F:MTX(0.5 mg/kg)組;G:TGP(50 mg/kg)組;H:Pae(50 mg/kg)組;與正常組比較:**P<0.01;與AA組比較:##P<0.01
2.4.3Western blot結果分析 采用Image J軟件對Western blot結果進行分析。實驗結果顯示,AA模型大鼠脾臟BAFFR表達較正常組顯著增加(P<0.01);CP-25(25、50、100 mg/kg)給藥不同程度降低大鼠脾臟BAFFR表達(F=928.337,P<0.01)。見圖6。

圖6 CP-25對 AA大鼠脾臟組織 BAFFR蛋白表達的影響A:正常組;B:AA組;C:CP-25(25 mg/kg)組;D:CP-25(50 mg/ kg)組;E:CP-25(100 mg/kg)組;F:MTX(0.5 mg/kg)組;G:TGP(50 mg/kg)組;H:Pae(50 mg/kg)組;與正常組比較:**P<0.01;與AA組比較:##P<0.01
2.5CP-25體外對BAFF刺激的大鼠脾臟細胞TRAF2和BAFFR蛋白表達的影響 Western blot結果顯示,BAFF刺激后,脾臟細胞 TRAF2及BAFFR蛋白表達明顯增高;CP-25(1×10-6mol/L)給藥后,TRAF2蛋白表達顯著降低(F=355.522,P<0.01);BAFFR蛋白表達顯著降低(F=9.801,P<0.01)。見圖7。
RA是一種主要以慢性炎性滑膜炎為主的自身免疫病,其發病機制尚不清楚。研究[7]表明,以T、B淋巴細胞為主的淋巴細胞在RA的發生發展中起到重要作用。TGP是從芍藥根部提取的有效部位,其主要成分為Pae。TGP可以抑制絲裂原活化蛋白激酶信號通路活化,影響成纖維滑膜細胞(fibroblastlike synoviocytes,FLS)的EP受體-G蛋白-cAMP信號轉導[8],抑制FLS增殖,抑制白細胞介素-1、腫瘤壞死因子-α、前列腺素E2等細胞因子產生,抑制抗體分泌,調節AA大鼠輔助性T細胞1/輔助性T細胞2和輔助性T細胞17/調節性T細胞平衡[9];Pae能夠調節G蛋白-AC-cAMP信號轉導通路,下調促炎細胞因子IL-2和TNF-α,上調抗炎細胞因子IL-4和TGF-β,抑制CIA大鼠B淋巴細胞增殖,降低血清中免疫球蛋白水平,降低BAFF/BAFFR表達[10],并通過調節 BAFF/BAFFR介導的 PI3K/Akt/mTOR信號通路以抑制B淋巴細胞功能[11]。CP-25是在Pae結構上6位羥基與苯磺酰基縮合成酯而得到的新型活性單體藥物。實驗室前期研究顯示:CP-25絕對生物利用度較Pae有明顯提高,CP-25的吸收高于Pae,消除慢于Pae,分布廣于Pae(實驗數據待發表)。本實驗成功建立AA模型,結果顯示,CP-25整體給藥顯著改善AA大鼠整體和關節的炎癥免疫反應(實驗數據待發表)。在此基礎上,探討CP-25對AA大鼠的治療作用以及可能機制。本研究表明,體內、外給予CP-25明顯降低AA大鼠BAFFR的mRNA及蛋白表達,降低TRAF2信號分子的蛋白表達,提示CP-25可能通過抑制BAFFR及TRAF2信號分子發揮免疫調節作用。

圖7 體外 CP-25對 BAFF刺激的大鼠脾臟細胞 TRAF2和 BAFFR蛋白表達的影響1:對照組;2:LPS(4μg/ml);3:BAFF(500 ng/ml);4:BAFF+ CP-25(1×10-6mol/L);與對照組比較:**P<0.01;與 LPS組比較:##P<0.01
BAFF是腫瘤壞死因數家族成員之一。作為B淋巴細胞存活因子,BAFF適當的表達可以促進自身反應性B淋巴細胞的存活[12]。BAFF在RA患者關節中異常表達,并且關節中BAFF水平高于血清中BAFF水平。AA大鼠的巨噬細胞和樹突狀細胞中BAFF高表達,提示 BAFF可能與淋巴細胞上相應的受體結合,介導了抗原提呈細胞誘導T淋巴細胞的活化和功能[4]。BAFFR主要表達于幼稚和記憶B細胞,并通過啟動選擇性核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)途徑,通過上調抗凋亡蛋白增強B淋巴細胞存活。本實驗結果表明:與正常大鼠比較,AA大鼠在炎癥的不同時期(D9、D16、D23、D30),外周血BAFF水平增高,脾臟BAFFR mRNA及蛋白表達增加,提示BAFF/BAFFR的異常表達可能參與了AA大鼠炎癥的發生發展。體內給予CP-25明顯降低AA大鼠脾臟BAFFR mRNA及蛋白的表達,提示CP-25抑制炎癥反應可能與調節BAFFR的表達有關。
TRAF家族在腫瘤壞死因子誘導的細胞存活信號通路中作為核心分子,可以調節NF-κB及JNK信號通路,在細胞增殖、分化、凋亡,骨重建以及對細胞因子的激活/抑制方面起到重要作用[13]。TRAF2作為TRAF家族重要成員之一,參與 NF-κB非經典通路的調控及負反饋環節,與B淋巴細胞增殖、存活、分化和抗體產生有密切聯系。當腫瘤壞死因子受體2激活時,TRAF2大量募集下游NF-κB轉錄因子,激活非經典NF-κB信號通路,促進細胞抗凋亡,從而誘導免疫反應,促進自身免疫疾病的發展[14]。研究[15]表明,TRAF2在BAFF-BAFFR及下游信號通路的調控,特別是在B細胞的存活、活化及功能方面發揮重要作用。實驗結果顯示,與正常組比較,體外BAFF刺激后,脾臟細胞TARF2蛋白表達顯著增加;CP-25(10-6mol/L)給藥后,TRAF2蛋白表達明顯降低。提示CP-25可能通過抑制 BAFF-BAFFRTRAF2分子信號調節免疫細胞功能,發揮抗炎免疫調控作用。
綜上所述,T、B淋巴細胞功能異常與RA發生發展密切相關。BAFF在促進淋巴細胞存活、活化、增殖過程中具有重要作用。CP-25作為一種新型活性單體藥物,對大鼠AA有明顯治療作用,其機制可能與其抑制AA大鼠淋巴細胞BAFFR表達以及TRAF2信號蛋白表達有關。
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Conclusion CP-25 play important roles in immune regulation in AA rats through reducing the expression of BAFFR and TRAF2 in spleen.
Paeoniflorin-6′-O-tosylate ameliorate the immune response in adjuvant arthritis rat through BAFF-BAFFR downstream signalmolecule
Xu Shu,Wei Fang,Jia Xiaoyi,et al
(Institute of Clinical Pharmacology,AnhuiMedical University,Key Laboratory of Anti-inflammatory and Immune Medicine,Ministry of Education,Hefei 230032)
Objective To observe the expression profile of splenic B lymphocyte stimulating factor receptor(BAFFR)in adjuvant arthritis(AA)rats during the inflammation course of arthritis and the effects of Paeoniflorin-6′-O-tosylate(code:CP-25).Methods AA ratswere prepared using complete freund′s adjuvantand were divided into 8 groups randomly,including normal,AA,CP-25(25,50,100 mg/kg),methotrexate(0.5 mg/kg),total glucosides of paeony(TGP)(50 mg/kg),and paeoniflorin(Pae)group(50 mg/kg),and treated these groups from d17 to d31 after preparation of AA model.BAFF levels in peripheral blood were detected by ELISA;the expression of BAFFR during the inflammation course of AA rat in spleen was detected by flow cytometry.The effect of CP-25 on BAFFR in spleen was investigated through immunohistochemistry,Q-PCR and Western blot.The expression of tumor necrosis factor receptor associated factor(TRAF2)in rat spleen were detected by Western blot.Results Compared with the normal,the levels of BAFF in serum were increased in d9,d16,d23 and d30 AA model and the expressions of BAFFRmRNA and protein also increased obviously.CP-25(25,50,100mg/kg)could decrease the expression of BAFFRmRNA.In vitro,with the stimulation of BAFF,the expressions of TRAF2 and BAFFR in splenocyte were increased apparently,and CP-25(1×10-6mol/L)could decrease their expression significantly.
rheumatoid arthritis;adjuvant-induced arthritis;CP-25;BAFF;BAFFR;TRAF2
R 967
A
1000-1492(2016)05-0643-07
2016-02-22接收
國家自然科學基金資助項目(編號:81330081、81573443、31200675)
安徽醫科大學臨床藥理研究所、抗炎免疫藥物教育部重點
實驗室、安徽抗炎免疫藥物協同創新中心,合肥 230032
徐 澍,男,碩士研究生;
常 艷,女,副教授,碩士生導師,責任作者,E-mail:yychang@ahmu.edu.cn;
魏 偉,男,教授,博士生導師,責任作者,E-mail:wwei@ ahmu.edu.cn