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不同內吞方式中的關鍵因子抗體對樹突狀細胞捕獲豬細小病毒樣顆粒的影響

2016-11-01 11:29:13申小強左玉柱邸晶美顧文源范京惠
畜牧獸醫學報 2016年9期
關鍵詞:檢測

申小強,左玉柱,邸晶美,顧文源,范京惠

(河北農業大學動物醫學院,保定 071001)

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不同內吞方式中的關鍵因子抗體對樹突狀細胞捕獲豬細小病毒樣顆粒的影響

申小強,左玉柱*,邸晶美,顧文源,范京惠*

(河北農業大學動物醫學院,保定 071001)

為了探明豬脾樹突狀細胞(DC)捕獲豬細小病毒樣顆粒的方式,通過磁性篩選的方法從豬的脾分離DC,DC與肌動蛋白抗體小窩蛋白caveolin-1抗體、豬IgG受體FcγRI(CD64)的抗體及DEC205抗體分別在37 ℃下作用1 h后,再與熒光素FITC標記的豬細小病毒樣顆粒(FITC-PPV-VLPs-E290)在37 ℃下作用1 h,應用流式細胞儀及共聚焦顯微鏡檢測體外DC對FITC-PPV-VLPs-E290的捕獲情況。結果顯示,經肌動蛋白抗體處理的DC幾乎不能捕獲FITC-PPV-VLPs-E290,經caveolin-1抗體處理的DC 對PPV-VLPs-E290的捕獲效率明顯下降。而CD64 及DEC205抗體則對DC的捕獲效率無影響,表明DC對PPV-VLPs-E290的捕獲依賴于肌動蛋白,與巨胞飲、小窩蛋白介導的內吞方式有關,而與吞噬作用及DEC205依賴的網格蛋白介導的方式無關。

病毒樣顆粒;樹突狀細胞;捕獲方式

病毒樣顆粒(virus-like particles,VLPs)是含有某種病毒的一個或多個蛋白的空心顆粒,在結構上保留了天然病毒的空間構象和誘導中和抗體的抗原表位;且允許外源基因或基因片段插入而形成嵌合型VLPs,并將外源性抗原展示在其表面[1],既能激發體液免疫,又能激發細胞和黏膜免疫,可作為外源性抗原的轉運系統[2],來設計攜帶不同抗原表位的嵌合VLPs。對PPV的相關研究表明,PPV的VP2核衣殼蛋白基因在體外表達后,可以自我組裝成VLPs,用其免疫母豬能夠使母豬抵御強毒的攻擊[3],在 PPVVP2基因的N端插入外源基因(片段)不影響VLPs的形成,且形成的嵌合型VLPs可引起機體產生同時針對外源肽和載體的免疫反應,具有雙重免疫效果,國內外學者利用PPV VP2蛋白基因的這一特點,分別構建了攜帶不同抗原表位的豬細小病毒樣顆粒(PPV-VLPs),并證實了這些嵌合PPV-VLPs的良好免疫原性及其作為病毒樣顆粒疫苗的廣闊應用前景[4-6]。然而,嵌合型病毒樣顆粒作為外源性抗原被提呈至MHC Ⅰ類分子途徑,引發外源抗原表位特異性CTL反應的機制,目前并不明確。

我們以前的研究已經證實,PPV-VLPs-E290可被豬DC捕獲,并定位于DC的晚期內吞體[7],為了進一步探明豬DC捕獲攜帶外源抗原表位的豬細小病毒樣顆粒的方式,本研究使用不同的抗體對DC捕獲抗原的可能途徑進行了研究,發現DC對PPV-VLPs的捕獲與肌動蛋白、巨胞飲及小窩蛋白介導的方式有關,而與吞噬作用及網格蛋白介導的方式無關。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1實驗動物經PCR 和ELISA 檢測,CSFV及PPV核酸及其抗體均為陰性的仔豬。

1.1.2主要試劑Ficoll-Paque PREMIUM 1.084單核細胞分離液為GE Healthcare Life Science公司產品;anti-porcine CD172 antibody 及anti-porcine CD11R antibody為AbDSerotec公司產品;Rat anti-mouse IgG1 microbeads 及磁性分選器為Miltenyi Biotec產品;anti-caveolin-1 抗體、anti-DEC-205 抗體、anti-CD64 抗體及 anti-actin 抗體均為Abcam產品。

1.2方法

1.2.1DC及FITC-PPV-VLPs-E290的制備豬脾CD172a+CD11R+DC及FITC-PPV-VLPs-E290的制備按照文獻[7]制備方法進行。

1.2.2DC對 PPV-VLPs-E290體外攝取效率分析為了確定DC在體外對 PPV-VLPs-E290的攝取效率,將制備的CD172a+CD11R+DC分別與10、20、30、40、50、60 μg 的FITC-PPV-VLPs-E290在37 ℃和0 ℃各孵育15 min、0.5 h、1 h、1.5 h。反應結束后,加入冷的PBS,350 g離心5 min,洗滌細胞,共洗滌3次,以去除未被攝取的FITC-PPV-VLPs-E290。取一部分細胞進行流式細胞儀分析,檢測攝入FITC-PPV-VLPs-E290的DC比例。

1.2.3不同抗體對DC捕獲 PPV-VLPs-E290的抑制分析未免疫豬的CD172a+CD11R+ DCs,先分別與小窩蛋白(caveolin-1)的抗體(3 μg·mL-1)、DEC-205抗體(2 μg·mL-1)、IgG受體CD64的抗體(5 μg·mL-1)、肌動蛋白抗體(2 μg·mL-1)、在37 ℃作用1 h后,加入FITC-PPV-VLPs-E290再孵育1 h,DC細胞經PBS洗滌3次后,一部分用共聚焦顯微鏡觀察捕獲FITC-PPV-VLPs-E290情況,一部分經流式細胞術檢測FITC陽性細胞的比例,同時設立同種型抗體處理組及非處理的DCs作為對照。

2 結 果

2.1DC 對FITC-PPV-VLPs-E290的捕獲效率分析

分別用10、20、30、40、50、60 μg的FITC-PPV-VLPs-E290,體外與DC在37 ℃共孵育1 h,流式細胞儀檢測DC的攝取效率。結果顯示,當DC與50 μg的FITC-PPV-VLPs-E290共孵育時,攝取效率最高(圖1)。

圖1 不同劑量的FITC-PPV-VLPs-E290對DC的攝取效率影響檢測Fig.1 Endocytosis ability analysis of DCs to diffrent amount of FITC-PPV-VLPs-E290

分別取與50 μg FITC-PPV-VLPs-E290在37 ℃共孵育15 min、0.5 h、1 h、1.5 h的DC,PBS洗滌后,流式細胞儀檢測不同孵育時間對DC捕獲FITC-PPV-VLPs-E290效率的影響。同時設立0 ℃反應的DC為對照。結果表明,DC在孵育0.5 h時,對FITC-PPV-VLPs-E290的攝取率為40%左右,孵育1 h時,攝取率達72%左右,之后隨時間的增加,攝取率增加不明顯(圖2、3)。

2.2抗肌動蛋白抗體對DC內吞 PPV-VLPs-E290的抑制分析

抗肌動蛋白抗體與DC反應后,流式細胞儀檢測及共聚焦顯微鏡觀察,均顯示與未處理組相比,FITC陽性細胞的比例明顯下降,幾乎降至空白對照細胞水平,表明肌動蛋白抗體能嚴重抑制DC捕

獲PPV-VLPs-E290的效率(圖4、5)。

圖2 不同作用時間及溫度對DC的攝取效率影響檢測Fig.2 Effect of different reaction time and temperature to endocytosis ability of DCs

圖3 樹突狀細胞的內吞分析Fig.3 Uptake analysis of DC

A.mock DC細胞;B.經肌動蛋白抗體處理DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞;C.未經處理DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞A.Mock dendritic cells;B.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of DC treated by anti-actin antibody;C.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of untreated DC圖4 流式細胞儀檢測肌動蛋白抗體對DC內吞FITC-PPV-VLPs-E290的影響Fig.4 Endocytosis effect of anti-actin antibody detected by flow cytometry

A.DC mock 對照;B.未經處理的DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞;C.經肌動蛋白抗體處理DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞A.Mock dendritic cells;B.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of untreated DC;C.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of DC treated by anti-actin antibody圖5 共聚焦顯微鏡檢測肌動蛋白抗體對DC內吞FITC-PPV-VLPs-E290的影響Fig.5 Endocytosis effect of anti-actin antibody detected by confocal microscopy

2.3抗DEC-205抗體對DC內吞 PPV-VLPs-E290的抑制分析

DC經DEC205抗體處理后,與FITC-PPV-VLPs-E290在37 ℃共孵育1 h,經流式細胞儀檢測及共聚焦顯微鏡觀察,FITC陽性DC細胞的比例未發生明顯改變(圖6、7)。

A.Mock DC細胞;B.經DEC205抗體處理DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞;C.未經處理DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞A.Mock dendritic cells;B.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of DC treated by anti-DEC205 antibody;C.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of untreated DC圖6 流式細胞儀檢測DEC205抗體對DC內吞FITC-PPV-VLPs-E290的影響Fig.6 Endocytosis effect of anti-DEC205 antibody assessed by Flow cytometry

A.Mock DC細胞對照;B.未經處理的DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞;C.經DEC205抗體處理的DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞A.Mock dendritic cells;B.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of untreated DC;C.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of DC treated by anti-DEC205 antibody圖7 共聚焦顯微鏡檢測DEC205抗體對DC內吞FITC-PPV-VLPs-E290的影響Fig.7 Endocytosis effect of anti-DEC205 antibody assessed by confocal microscopy

2.4抗caveolin-1抗體對DC內吞 PPV-VLPs-E290的抑制分析

抗caveolin-1抗體與DC反應后,流式細胞儀檢測及共聚焦顯微鏡觀察,均顯示FITC陽性細胞的比例明顯較少。表明caveolin-1抗體能抑制DC內吞 PPV-VLPs-E290的效率(圖8、9)。

A.Mock DC細胞;B.經caveolin-1抗體處理DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞;C.未經處理的DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞A.Mock dendritic cells;B.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of DC treated by anti-caveolin-1 antibody;C.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of untreated DC圖8 流式檢測caveolin-1抗體對DC內吞FITC-PPV-VLPs-E290的影響Fig.8 Endocytosis effection of caveolin-1 antibody assessed by Flow cytometry

A.DC mock 對照;B.未經處理的DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞;C.經caveolin-1抗體處理DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞A.Mock dendritic cells;B.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of untreated DC;C.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of DC treated by anti-caveolin-1 antibody圖9 共聚焦顯微鏡檢測caveolin-1抗體對DC內吞FITC-PPV-VLPs-E290的影響Fig.9 Endocytosis effection of anti-caveolin-1 antibody assessed by confocal microscopy

2.5CD64抗體對DC內吞 PPV-VLPs-E290的抑制分析

DC經CD64抗體處理后,與FITC-PPV-VLPs-E290在37 ℃共孵育1 h,經流式細胞儀檢測及共聚焦顯微鏡觀察,FITC陽性DC細胞的比例均未發生明顯改變(圖10、11)。

A.mock DC細胞;B.經CD64抗體處理DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞;C未經處理DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞A.mock dendritic cells;B.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of DC treated by anti-CD64 antibody;C.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of untreated DC圖10 流式細胞儀檢測CD64抗體對DC內吞FITC-PPV-VLPs-E290的影響Fig.10 Endocytosis effect of anti-CD64 antibody assessed by Flow cytometry

A.DC mock 對照;B.經CD64抗體處理的DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞;C.未經處理的DC對FITC-PPV-VLPs-E290的內吞A.Mock dendritic cells;B.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of DC treated by anti-CD64 antibody;C.FITC-PPV-VLPs-E290 capture of untreated DC圖11 共聚焦顯微鏡檢測抗體受體對DC內吞FITC-PPV-VLPs-E290的影響Fig.11 Endocytosis effect of anti-CD64 antibody assessed by confocal microscopy

3 討 論

樹突狀細胞是體內的一類專職抗原提呈細胞,它們的功能是捕獲、處理抗原,并將處理后的抗原呈遞給T淋巴細胞。在樹突狀細胞攝取外界抗原物質的過程中,肌動蛋白及其調節蛋白發揮了重要作用。肌動蛋白聚合,促使細胞膜內化,在吞噬作用和巨胞飲中尤為明顯[8-9]。另外,在受體介導的內吞方式中,肌動蛋白亦與網格蛋白、及其他蛋白相互作用,促使質膜囊泡內化[10]。 為了確定豬DC捕獲細小病毒樣顆粒PPV-VLPs-E290的方式,是否與肌動蛋白有關,本研究首先用抗肌動蛋白的抗體與DC在37 ℃作用1 h,然后再與FITC-PPV-VLPs-E290作用,結果顯示,FITC陽性細胞的數量與未處理組出現明顯差異。經肌動蛋白抗體處理的DC幾乎不能捕取FITC-PPV-VLPs-E290。說明豬DC對細小病毒樣顆粒PPV-VLPs-E290的捕獲與肌動蛋白密切相關。

為了進一步明確DC捕獲豬細小病毒樣顆粒PPV-VLPs-E290的方式,我們首先對目前了解較為透徹的網格蛋白介導的內吞方式進行了鑒定。網格蛋白介導的內吞是一種嚴格受體依賴,并需要網格蛋白和 GTPase發動蛋白參與的內吞方式[11-12]。在各種不同的受體中,屬于C型凝集素超家族成員的甘露糖受體家族(MR),是一類由細胞膜經網格蛋白介導的內吞作用而進入細胞內部的受體家族。在受體介導的內吞過程中起重要作用[13]。作為其成員之一的DEC-205,分布于腸上皮細胞、胸腺上皮細胞、B細胞、以及樹突狀細胞等多種抗原提呈細胞表面,除了能夠介導抗原提呈細胞對抗原物質的內化外,還能高效介導抗原在抗原提呈細胞內的處理及提呈[14]。降低抗原提呈細胞表面DEC-205 的表達,會導致抗原提呈細胞對抗原捕獲和提呈效率的下降[15]。 而一些無法被體內抗原提呈細胞有效捕獲,并提呈至T細胞的多肽或小分子抗原,與DEC-205的抗體通過基因工程或化學融合技術結合后,則可有效激活體內的T細胞,引發T細胞免疫反應[16,17],或刺激保護性T細胞免疫應答[18]。另外,在介導外源性抗原的交叉提呈方面,許多能介導外源性抗原交叉提呈的抗原內化受體如MR/CD206及DC-SIGN/CD209 等[19],交叉提呈抗原的效率亦明顯低于DEC-205[20]。 為了明確豬DC捕獲細小病毒樣顆粒PPV-VLPs-E290的方式,是否與DEC-205依賴的網格蛋白介導的內吞方式有關,本研究使用的DC先用抗DEC-205的抗體處理,然后再與FITC-PPV-VLPs-E290作用,流式細胞儀及共聚焦顯微鏡檢測結果顯示,經DEC-205抗體處理后的DC,對PPV-VLPs-E290的捕獲效率未見明顯變化。說明DEC-205依賴的、網格蛋白包被小窩介導的內吞在PPV-VLPs-E290的攝取過程未起到明顯的作用。

細胞膜的膜穴樣凹陷(caveolae)介導的內吞是樹突狀細胞捕獲外界抗原物質的另一重要方式[21],在此過程中,小窩蛋白(caveolin)尤其是caveolin-1發揮著了重要作用,常將其作為該捕獲方式的標志蛋白。為了確定豬DC捕獲豬細小病毒樣顆粒PPV-VLPs-E290的方式,是否與caveolin-1介導的方式有關,DC預先用抗caveolin-1抗體處理,然后再與FITC-PPV-VLPs-E290作用,結果顯示,FITC陽性細胞的比例明顯下降。

吞噬作用依賴于肌動蛋白、發動蛋白以及與細胞膜受體等位的多價配體[21-22]。吞噬主要捕獲大于0.5~1 μm的顆粒[23]。除了單純皰疹病毒Ⅰ型(HSV-1) 和巨型病毒(mimivirus)或人類腺病毒(HAdV-C2)被聚集于可溶性的受體,并靶向結合于Fc受體 CD64外[24-25],小于0.5 μm的分子主要通過內吞的方式而非吞噬的方式被攝取。為了了解豬細小病毒樣顆粒PPV-VLPs-E290是否可以通過Fc受體 CD64介導的吞噬方式進入DC,本研究中作者先用抗CD64的抗體處理DC,然后再與FITC-PPV-VLPs-E290作用,結果顯示,抗CD64的抗體對DC捕獲病毒樣顆粒FITC-PPV-VLPs-E290的效率沒有影響。

以上研究結果表明,DC攝取FITC-PPV-VLPs-E290方式依賴于肌動蛋白,與DEC-205依賴的網格蛋白介導的內吞及吞噬作用無關,而與膜穴樣凹陷介導的內吞有關。 考慮到巨胞飲介導的內吞亦依賴于肌動蛋白,而caveolae-1依賴的膜穴樣凹陷介導的內吞方式被抑制后,DC捕獲FITC-PPV-VLPs-E290的效率雖然明顯下降,但并未完全抑制。因此推斷,巨胞飲在DC 捕獲FITC-PPV-VLPs-E290的過程中亦發揮了重要作用。但DC是否還可通過網格蛋白及小窩蛋白(caveolin)非依賴的其他途徑攝取FITC-PPV-VLPs-E290,有待于進一步的研究。

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(編輯白永平)

The Influence of Antibodies against Key Factors of Different Endocytic Pathways on Dendritic Cells Uptake Recombinant Parvovirus-like Particles

SHEN Xiao-qiang,ZUO Yu-zhu*,DI Jing-mei,GU Wen-yuan,FAN Jing-hui*

(CollegeofVeterinaryMedicine,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding071001,China)

Recombinant parvovirus-like particles (PPV-VLPs) are particulate exogenous antigens that induce strong CTL response.In order to decipher the mechanisms responsible for CTL activation by such exogenous antigen and the probable endocytic pathways in PPV-VLP capture,we analyzed the influence of different antibodies on dendritic cells (DCs) endocytic uptaking recombinant parvovirus-like particles.The results analyzed by FACStar cytometer and confocal microscopy showed that the PPV-VLPs capture efficiency of spleen DCs pretreated with anti-CD64 and anti-DEC205 antibodies was not affected.However,anti-caveolin-1 antibodies treated DCs was severely reduced.DCs pretreated with anti-actin antibodies were barely to uptake PPV-VLPs.These results showed that the uptake of PPV-VLPs seems to be related to macropinocytosis and caveolae-mediated endocytosis in an actin-dependent pathway,not clathrin-coated pits or phagocytosis.

parvovirus-like particles;dendritic cells;uptake pathways

10.11843/j.issn.0366-6964.2016.09.022

2016-03-09

國家自然基金資助項目(31101847)

申小強(1989-),男,河北邯鄲人,碩士生,主要從事動物傳染病學研究

左玉柱,男,副教授,碩導,主要從事動物傳染病學的教學、科研與社會服務工作,E-mail:zuoyuzhu@163.com;范京惠,女,博士,副教授,碩導,主要從事獸醫微生物與免疫學的教學與科研工作,E-mail:jinghui76@163.com

S852.4

A

0366-6964(2016)09-1924-07

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