小鼠骨髓樹突狀細胞體外培養擴增與生物學特性研究

劉曉玲，郭紅月，董 猛，宋振川

(河北省滄州中西醫結合醫院，河北滄州061001)

樹突狀細胞(dendritic cell，DC)是抗原遞呈細胞(antigen-presenting cell，APC)，也是唯一能將抗原遞呈給初始T細胞激發初次免疫應答的抗原呈提細胞，被認為是機體免疫的始動者，在抗腫瘤免疫方面發揮著重要作用，基于DC的免疫治療被認為是最具前景的抗腫瘤治療［1］，本研究采用簡便方法體外分離培養擴增小鼠骨髓DCs，為抗腫瘤疫苗的實驗研究奠定基礎。

1 材料與方法

1．1 材料

SPF級615小鼠，雌雄各半，鼠齡6～8周齡，體重17～21g，購于天津中國醫學科學院血液研究所實驗動物中心。胎牛血清(杭州四季青生物有限公司)、RPMI1640培養基(美國GIBICO公司)、PBS粉(北京中杉金橋生物技術有限公司)rmIl-4、rmGMCSF、rmTNF-α、FITC 標記抗鼠單克隆抗體、PE 標記抗鼠CD86單克隆抗體均購于美國BioLegend公司。CO2培養箱(美國 SHELDON)、流式細胞儀(美國Beckman Coulter公司)、倒置顯微鏡(日本OLYMPUS)。

1．2 實驗方法

1．2．1 小鼠骨髓單核細胞分離 將615小鼠拉頸處死，浸入75%酒精消毒5min，無菌狀態下取脛骨和股骨，剪掉股骨和脛骨骨兩端，用1ml一次性使用注射器抽取PBS液，刺入骨髓腔反復沖洗，骨髓細胞懸液過400目濾網去除組織碎片，收集細胞懸液離心(1 500r/min，5min)，棄上清，以1∶10體積比加入37℃預溫的紅細胞裂解液重懸使紅細胞裂解，同法PBS液離心清洗2次。

1．2．2 骨髓源樹突狀細胞(BMDC)的培養擴增用全培養基懸浮細胞，細胞計數，以RMPI-1640全培養液配成2×106個/ml的細胞懸液，接種于6孔板，每孔中加入完全培養基至4ml，再加入GM-CSF(終質量濃度20ng/ml)，置于37℃、5%CO2培養箱中進行培養。第3天輕輕吹打，吸去培養液和懸浮細胞，保留貼壁細胞加入新鮮的等量RMPI-1640全培養液和相同濃度的GM-CSF及終濃度為10ng/ml的IL-4，繼續培養，隔日半量換液，補充RMPI-1640全培養液和GM-CSF及IL-4。繼續培養至第8天，加入TNF-α(10ng/ml)，孵育48小時收集懸浮細胞即為成熟的DCs。

1．2．3 細胞生長狀態觀察 每天相差顯微鏡下觀察DC的形態、數量、分布、貼壁情況、細胞集落生長情況并拍照。

1．2．4 DC細胞表型流式細胞術分析 分別收集加入TNF-α前及加入TNF-α 48小時后的DC懸液，離心沉淀(1 000r/min，5min)，去上清，加PBS 4ml懸垂，再離心2次，用PBS緩沖液調整細胞濃度至1 ×106個/ml，加入 Eppendorf管，每管 100μl，然后分別加入 FITC anti-mouseCD11c、Peanti-mouseCD86單抗各2μg，4℃避光孵育30min，PBS液洗3次后用，流式細胞儀檢測各組DC表面CD11c、CD86的表達情況，將加入TNF-α前后組作為實驗組，未加入抗體的DC組作為對照組，比較其表面標志物的表達。

1．3 統計學方法

所有數據均采用SPSS13．0統計軟件分析，DC表型表達陽性率數據分析采用χ2檢驗，以均數±標準差(±s)表示，以 P＜0．05為差異有統計學意義。

2 結果

2．1 培養細胞的形態學觀察

經分離提純的小鼠骨髓細胞，培養24小時后相差顯微鏡下可見培養板底部有半貼壁細胞，少量細胞集落形成，簇狀生長，細胞體積小，圓形，細胞無明顯突起(圖1a);體外培養3天后可見貼壁細胞逐漸增多，松散粘附于培養板的細胞集落增多，散在少量DC，半貼壁，細胞體積有所增大，細胞核可見，為較小圓或橢圓形，可見貼壁的單核巨噬細胞(圖1b);第5天可見部分細胞脫壁，從細胞集落中釋放出來，呈半貼壁狀態，細胞體積變大，形態不規則，有部分突起，即為未成熟DC(圖1c～圖1e);培養第7天，細胞體積更大，培養液中有更多懸浮細胞，細胞集落散在其中，更加松散，形態趨于特征性星形，有2～5個不等的突起，懸浮細胞為擴增之骨髓樹突狀細胞(圖1f～1g);加入TNF-α 24h后，大量形態典型的DC從集落釋放，細胞生長旺盛，體積增大，有明顯樹枝狀突起，突起粗大且長，胞體飽滿，呈星形、多邊形、或梭行(圖1h～1j)。每只615小鼠平均能分離出3×107個骨髓細胞，經培養可獲得7×106個DC。

圖1 DC培養觀察圖

2．2 流式細胞儀檢測小鼠骨髓DC加入TNF-α前后CD11c及CD86的陽性表達情況

將加入TNF-α前后組作為實驗組，將未加抗體的DC作為對照組，結果顯示，CD11c陽性表達率加入 TNF-α 前為:(65．09 ±3．04)%(圖 2)，加入TNF-α后為:(70．99 ± 1．44)%(圖 3)(χ2=6．625;p=0．097);CD86陽性表達率加入 TNF-α 前為(25．80±0．30)%(圖 2)，加入 TNF-α 后為(55．91 ±2．41)%(圖 3)(χ2=6．856;p=0．032)。CD86 加入TNF-α前陽性表達率低于加入TNF-α后，差異有統計學意義，CD11c的陽性表達率加入TNF-α前后差異無統計學意義(p＞0．05)。見表1。

圖2 加入TNF-α前CD11c、CD86陽性表達率

圖3 加入TNF-α后CD11c、CD86陽性表達率

表1 流式細胞儀檢測樹突狀細胞CD11c CD86陽性表達率 ［(±s)%］

表1 流式細胞儀檢測樹突狀細胞CD11c CD86陽性表達率 ［(±s)%］

◆組與* 組比較，P ＞0．05(χ2=6．625;p=0．097)▲組與★組比較，P ＜0．05(χ2=6．856;p=0．032)

表面標志物 加入TNF-α前 加入TNF-α后CD11c 65．09 ±3．04◆ 70．99 ±1．44*CD86 25．80 ±0．30▲ 55．91 ±2．41★

3 討論

樹突狀細胞是由Steinman和Cohn首先由小鼠脾臟組織中分離發現的，因其具有典型的樹突狀突起而命名［2］。在接受抗原刺激成熟后，DC可以有效地攝取抗原，并通過抗原肽/MHC分子復合物的形式，將抗原有效提呈給初始T細胞，刺激生成針對該抗原的特異性細胞毒T細胞，從而有效啟動機體免疫反應［3］。目前，已能夠通過體外抗原沖擊、基因轉染、細胞融合等方法制備出相應的DCs腫瘤疫苗，并且在動物實驗中獲得很好的效果［4-6］。

DC主要來源于骨髓的CD34+造血干細胞，故可以從骨髓細胞中分離誘導DC，獲得一定量有功能的DC是深入研究其生物學功能的關鍵，然而DC在體內分布分散，含量極低，在動物和人外周血中尚不足白細胞總量的1%，在實質器官中低于局部細胞1%，在血液中低于有核細胞的0．1%，故如何體外大量擴增DCs成為研究者目前急需解決的問題［7］。

在小鼠DC的體外分離培養擴增中添加細胞因子是最重要的環節，GM-CSF是維持DC發育及分化最根本的細胞因子，但是單一使用GM-CSF只能產生少量的DC集落，并且還會刺激骨髓細胞中的巨噬細胞、中性粒細胞大量增殖，影響DC純度，而IL-4能抑制培養物中巨噬細胞和中性粒細胞的產生，并能使DC具有典型形態和很強的處理外源性抗原能力［8］。通過聯合應用GM-CSF和IL-4進行體外誘導培養至第7天時，加入脂多糖(LPS)繼續培養24h，能獲得大量成熟 DCs［9］。

在本研究開始，GM-CSF及IL-4濃度配比較低，骨髓細胞生長緩慢，調整GM-CSF濃度至20ng/ml，IL-4濃度至10ng/ml，細胞數量增多，體積增大。本實驗在第三天開始加入IL-4，而不是在本實驗開始前加入，是考慮IL-4與GM-CSF作用相抵觸之處。TNF-α能抑制粒細胞的產生，同時誘導 DC的成熟［10］，可以將成熟的DC數量提高10%～15%。

由于DC來源復雜，到目前為止，還沒有發現一種表面分子能夠代表不同組織及不同分化時期的所有DC的特異性標記，目前通常采用細胞形態、表型及異基因淋巴細胞刺激能力三者相結合的方法。

據報道33D1、凝集素類似受體 NLDC-k145、DEC-205及整合素CD11c［11］被認為是小鼠DC較特異性的表面標記，在這3種表面分子中，CD11c是相對分子質量為150 000的β2整合素家族成員，髓樣樹突狀細胞表達髓源性抗原CD11c，CD11c是確定DCs特異性表面標志物之一，與CD86相比，包括DC前體、未成熟及活化成熟的DC均有較高的表達率［12］。CD86是細胞表面黏附因子，也是激活T細胞的第2信號分子，可作為DC的活性指標［13］。

不成熟DC具有很強的吞噬、加工處理抗原的能力，但是對T細胞的刺激功能比較低，其表面低表達甚至不表達MHC-Ⅱ類分子和共刺激分子如CD40、CD80和CD86。未成熟DCs捕獲抗原后，并在一些活化因子(如 LPS、IL-1β、TNF-α 等)作用下可分化為成熟DCs，其表面MHC-Ⅱ類分子及共刺激分子的表達顯著上調，其介導的免疫反應增強，對T細胞的刺激功能增加，但抗原攝取能力下降［14］。

本實驗流式細胞儀檢測表面標志物，經統計學分析，CD11c添加TNF-α前后的陽性表達率無差別，CD86加入TNF-α后陽性表達率較加入 TNF-α前明顯增加。說明未成熟DC和成熟DC，CD11c均有較高表達，成熟DC較未成熟DC，CD11c表達無明顯增高，說明CD11c是DC的特異性表面標志物，CD86在成熟DC表達較未成熟DC高。說明TNF-α能提高CD34+干細胞表面GM-CSF受體數量，促進細胞表達CD86，阻斷粒細胞分化途徑，促進DC分化、成熟［15］。

本實驗經rmGM-CSF和rmIL-4聯合誘導，可以從小鼠骨髓獲得大量具有典型DC形態學特征及生物學特征的樹突狀細胞，這為DC疫苗的研究及臨床應用奠定了基礎。

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