補體C5a對腎移植排斥反應中IL-17產生的調節作用*

李蜀婧,鄭權友,袁 剛,霍文謙,張克勤

(第三軍醫大學大坪醫院野戰外科研究所泌尿外科,重慶 400042)

補體C5a對腎移植排斥反應中IL-17產生的調節作用*

李蜀婧,鄭權友,袁 剛,霍文謙,張克勤△

(第三軍醫大學大坪醫院野戰外科研究所泌尿外科,重慶 400042)

目的探討腎移植排斥反應中促炎性細胞因子白細胞介素17(IL-17)和補體活化產物C5a的表達情況,以及C5a對IL-17表達的可能調節作用?方法 流式細胞術(FCM)檢測腎移植患者外周血中IL-17+T細胞的頻率和C5a刺激后人腎小管上皮細胞系中的HK2細胞IL-17的表達情況;ELISA檢測腎移植患者血清C5a水平的變化;免疫組織化學檢測并比較正常腎組織和發生排斥反應移植腎組織中IL-17的表達和補體C5b-9的沉積;免疫細胞化學檢測HK2細胞在重組C5a刺激前?后IL-17表達的差異?結果同種異基因腎移植術后,腎移植患者外周血中IL-17+T細胞百分率明顯升高,患者血清C5a水平較術前顯著增加(P0.01);發生排斥反應的腎組織中IL-17表達與C5b-9的沉積較正常腎臟組織均有明顯的上調,二者呈正相關;加入重組的C5a刺激后,HK2細胞IL-17的表達水平顯著上調?結論腎移植排斥反應中補體活化產物C5a可能對IL-17的產生起正向調節作用?

補體C5a;白細胞介素17;腎移植;移植物排斥

白細胞介素17(interleukin-17,IL-17)是一種重要的促炎性細胞因子[1-2],除了CD4+T亞群外,其他許多細胞亞群如:CD8+T亞群,細胞和中性粒細胞等均可分泌IL-17[3]?有研究顯示,IL-17在器官移植術后急?慢性排斥反應中有著重要的作用[4-6]?同時,在移植排斥反應中,移植抗原與抗體結合可激活補體系統?作為補體系統的樞紐分子,C5被激活后可裂解形成C5a和C5b?C5a是一種重要的炎癥介質和趨化因子,通過與靶細胞表面C5aR的結合,發揮其生物學效應[7]?盡管補體在移植排斥中的重要作用已有不少報道[8-9],但對于小分子C5a在臨床移植排斥中的作用機制并不清楚?本研究檢測了同種異基因腎移植術前?后外周血以及發生移植排斥反應腎組織中IL-17和C5a的表達變化,并探討C5a對腎小管上皮細胞IL-17表達的調節作用?

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2012年1月至2013年12月在本院泌尿外科接受同種異基因腎移植手術的患者20例,其中男11例,女9例;年齡24～58歲,平均(40.61±2.21)歲?移植腎組織標本來源于同期臨床診斷為排斥反應的腎組織標本10份及無排斥反應的正常腎組織標本5份?

1.2 方法

1.2.1 流式細胞術(FCM)檢測 FCM檢測接受同種異體腎移植患者外周血中IL-17+T細胞的比例和C5a刺激后人腎小管上皮細胞系中的HK2細胞IL-17的表達情況?外周血中IL-17+T細胞的檢測:分別在腎移植手術前(即0h)及術后3?7d,抽取患者靜脈血4mL,EDTA-Na抗凝處理?將抗凝血用PBS倍比稀釋后,緩慢加入預加有2mL人外周血淋巴細胞分離液(天津灝洋生物)的離心管中,2 000r/min離心20min,收集單個核細胞層?在含乙酰肉豆蔻佛波酯(phorbol myristate acetate,PMA)50ng/mL?蛋白轉運阻斷劑(brefeldin A,BFA)10g/mL和離子霉素(ionomycin)500ng/mL的 RPMI1640完全培養基中培養4h后,收集細胞,加入別藻藍蛋白(allophycocyanin,APC)-抗人CD3(Biolegend)進行表面染色,然后依次用4%多聚甲醛固定細胞15min,0.1%的皂素通透破膜20 min,再加入藻紅蛋白(phycoerythrin,PE)-抗人IL-17A(Biolegend)冰上避光反應30min,FCM檢測各樣品CD3+亞群中IL-17+T細胞的百分率?C5a刺激后HK2細胞IL-17的表達檢測:HK2細胞以8×103個/孔接種于24孔細胞培養板中,貼壁6～8h;無血清培養基饑餓24h后,加入200ng/mL重組人C5a(Hycult biotech)刺激48h;收集細胞,按照上述方法進行染色,FCM檢測各處理組細胞IL-17的表達情況?

圖1 同種異基因腎移植手術前?后患者外周血中IL-17+T細胞百分率比較

1.2.2 ELISA技術檢測接受同種異體腎移植患者血清C5a的水平 采用BD公司的人C5aELISA檢測試劑盒,按照說明書測定血清C5a水平?

1.2.3 免疫組織化學和免疫細胞化學分別檢測組織及細胞中IL-17?C5b-9及C5aR的表達 免疫組織化學:腎臟組織標本常規方法進行石蠟包埋?切片;組織切片脫蠟水化后,0.01 mol/L檸檬酸鈉微波法抗原修復,然后用3%H2O2去除內源性過氧化物酶;加入兔抗人IL-17多克隆抗體(SANTA CRUZ)和兔抗人C5b-9多克隆抗體(Abcam);二步法免疫組織化學檢測試劑盒(抗兔)PV-9000(中杉金橋)進行后續染色;DAB試劑盒(中杉金橋)顯色后蘇木素復染;脫水透明后中性樹膠封片,拍片?免疫細胞化學:HK2細胞以8×103個/孔接種于放有蓋玻片的24孔細胞培養板中,貼壁6～8h;無血清培養基饑餓24h后,加入200ng/mL重組人C5a(Hycult biotech)刺激48h;取出細胞爬片,4%多聚甲醛固定,3%H2O2去除內源性過氧化物酶,正常山羊血清封閉;加入兔抗人IL-17多克隆抗體(SANTA CRUZ)和兔抗人C5aR單克隆抗體(Abcam);即用型免疫組織化學超敏(UltraSensitiveTM)SP(抗兔)試劑盒(福州邁新)進行后續染色;DAB試劑盒(中杉金橋)顯色后蘇木素復染;中性樹膠封片后拍片?

1.3 統計學處理 采用GraphPad Prism 5.0進行統計分析,計量資料以±s表示,統計分析采用非配對的t檢驗,以P0.05為差異有統計學意義?

2 結 果

2.1 同種異體腎移植手術前?后患者外周血細胞中IL-17+T細胞百分率比較 對患者外周血淋巴細胞進行FCM的檢測,結果表明,接受同種異體腎移植患者外周血標本中,部分患者術后3dIL-17+T細胞百分率較術前升高了約2倍(3.30%vs.1.66%),但術后7d時其頻率則下降到與手術前相當水平(1.96%vs.1.66%),見圖1?

2.2 同種異體腎移植手術前?后患者血清C5a水平比較 對同種異體腎移植患者不同時相點血清中C5a水平進行ELISA檢測,發現接受同種異體腎移植術后3d與手術前差異無統計學意義(P0.05);術后7d患者血清C5a水平較術前(即0h)顯著上升[(182.00±7.08)ng/mLvs.(116.50±15.95)ng/mL,P0.01],見圖2?表明移植術后補體C5被激活裂解形成了C5a?

2.3 不同腎臟組織中IL-17的表達與補體C5b-9沉積的比較正常腎組織和發生排斥反應腎組織的免疫組織化學染色結果表明,發生排斥反應移植腎組織中IL-17的表達(圖3)和C5b-9的沉積(圖4)較正常腎組織中明顯增加:10例有排斥反應的患者腎組織IL-17表達均呈弱陽性,C5b-9的表達均呈強陽性;而5例無排斥反應的正常腎組織中IL-17表達則為陰性,C5b-9的表達則為弱陽性?且二者表達方式相似,均主要表達于HK2細胞?

圖2 腎移植患者手術前?后血清C5a水平比較

圖3 不同腎組織中IL-17的表達比較(×400)

圖4 不同腎組織中C5b-9沉積的比較(×400)

圖5 免疫細胞化學檢測HK2細胞IL-17表達

2.4 重組C5a對HK2細胞IL-17表達的誘導作用 對HK2細胞進行C5a受體(C5aR)的細胞化學染色,結果證實該細胞可組成性地表達C5aR;再加入重組的C5a對HK2細胞進行培養,48h后收集細胞,通過免疫細胞化學和FCM分析IL-17的表達,結果發現C5a刺激后,HK2表達IL-17的水平明顯上調(圖5?6),表明C5a可通過與C5aR結合,直接作用于HK2細胞調節其IL-17的產生?

圖6 FCM檢測C5a對HK2細胞IL-17表達的上調作用

3 討 論

近年來,中國每年由于各種原因導致的腎衰竭新增患者約200萬人,雖然腎移植是治療終末期腎衰竭最理想的方法,但是,術后移植排斥已成為維持移植腎長期存活的主要障礙?目前,針對器官移植術后的排斥反應,臨床上采用的環孢素A和FK506等免疫抑制劑均是通過抑制整個T細胞群的活化和增殖來發揮作用,缺乏選擇性,不良反應大[10]?因此,進一步探討移植排斥的發生機制以發展新的治療方案已經迫在眉睫?

移植排斥是一種炎癥反應,促炎性細胞因子IL-17在加速移植排斥中的重要作用也已得到越來越多實驗數據的支持?Fábrega等[11]在同種異體肝移植模型中發現,發生急性排斥反應的小鼠血清中IL-17和IL-23顯著升高;Crispim等[12]在針對腎移植患者的研究發現,移植后發生移植排斥的患者血清IL-17的水平顯著高于未發生排斥反應的個體;IL-17在腎小管區可以通過細胞分裂素活化蛋白酶途徑誘導IL-6?IL-8和單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1),介導排斥反應[13]?本研究發現,接受同種異體腎移植的患者,部分在接受移植術后,IL-17+T細胞的百分率較術前明顯升高(圖1),這可能是由于每對供體與受體主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex,MHC)分子的相容性程度不一,因此臨床手術前普適劑量的免疫抑制劑會導致個體的排異程度在早期出現差異?隨著臨床免疫劑量和方案的調整,大多數患者IL-17+T細胞在術后7d恢復到手術前水平(圖1)?與之一致的是,在臨床上通過病理學診斷已確定發生排斥反應的移植腎組織中HK2細胞IL-17的表達水平較正常腎組織有明顯的增強,見圖3?

C5a與C5b均為補體C5活化后的裂解片段,但C5a存在于液相,不易在組織局部檢測到,而C5b形成后會依次與補體C6?C7?C8?C9結合,形成終產物C5b-9沉積于細胞表面,所以檢測C5b-9也可以間接反映C5a的產生?這在炎癥反應的啟動和調節中起著關鍵作用?在同種異基因移植術中,補體的激活主要發生在以下兩種情況:(1)超急性排斥反應階段,由于受者體內預先存在的抗移植抗原的抗體與移植抗原結合,激活了補體,一般發生在移植術后數分鐘至數小時;(2)在急性排斥階段,受者體內產生的抗體與移植抗原結合,導致補體激活,一般在移植術后7d左右出現?由于現在已具備成熟的受者體內預存抗體的篩選手段,故前者在目前的臨床中基本可以避免,因此,移植排斥導致的補體激活主要發生在急性排斥反應中?本研究也發現,接受同種異體腎移植患者血清C5a水平在術后3d與術前差異無統計學意義(P0.05),但術后7d時顯著升高(圖2)?此外,與移植排斥腎組織中HK2細胞IL-17水平的高表達類似,補體C5的另一裂解片段C5b-9沉積的主要部位也是在移植排斥腎組織的HK2細胞(圖4),表明該部位為移植排斥導致補體活化的主要部位?腎移植排斥反應中HK2細胞IL-17的產生與補體裂解片段C5a是否有著某種關聯;有文獻報道C5aR組成性表達于原代腎上管上皮細胞以及包括HK2在內的腎上管上皮細胞系[14-15]?本研究的體外細胞培養實驗發現,HK2細胞在接受重組C5a刺激后IL-17表達明顯上調(圖5?6),表明補體活化產物C5a可直接作用于HK2細胞誘導IL-17的產生,促進排斥反應?

該研究為補體C5a在移植腎損傷中的作用有了新的見解,為補體抑制劑治療移植相關疾病的使用提供了進一步的理論依據?本研究的不足之處在于臨床總樣本量偏少,體外細胞實驗中關于C5a/C5aR介導HK2細胞IL-17產生的信號通路有待進一步的探討?

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Regulation effect of complement C5a on interleukin-17 during renal allograft rejection*

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ObjectiveTo investigate the expression of proinflammatory cytokine interleukin-17(IL-17)and complement cleavage fragment C5aand the regulation effect of C5aon the expression of IL-17during renal allograft rejection.MethodsThe frequency of IL-17+T cell in peripheral blood and the expression of IL-17in renal tubular epithelial cells(HK2)after C5astimulation in renal transplant recipients were measured by flow cytometry and the changes of serum C5alevel was detected by ELISA,respectively.Immunohistochemistry was applied to detect and compare the expression of IL-17and the deposition of C5b-9in normal renal tissues and renal tissues with allograft rejection.The difference of IL-17expression in HK2cells before and after the recombinant C5a stimulation was detected by immunocytochemistry.ResultsBoth the percentage of IL-17+T cells and serum C5alevels were significantly increased after the allogeneic renal transplantation.Compared with normal renal tissues,both the deposition of C5b-9and the IL-17expression in renal tissues with allograft rejection was remarkably up-regulated,which showed the positive correlation between them.The expression of IL-17in HK2was obviously up-regulated by the recombinant C5astimulation.ConclusionC5amay positively regulate the expression of IL-17by tubular epithelial cells during the renal allograft rejection.

complement C5a;interleukin-17;kidney transplantation;graft rejection

10.3969/j.issn.1671-8348.2014.11.018

A

1671-8348(2014)11-1331-04

* 基金項目:國家自然科學基金面上資助項目(81170695,81370846)?

李蜀婧(1983-),技師,碩士研究生,主要從事移植免疫方面的研究?△

,Tel:(023)68757941;E-mail:zhkq2000@sina.com?

2013-11-28

2014-01-22)

論著?臨床研究