臍帶間充質干細胞對CD4+和CD25+Treg細胞的調節作用

王 強，何 潔，趙 晶，石琳琳，馬麗花，龐榮清，潘興華

人臍帶間充質干細胞（UCMSC）是從人臍帶組織中分離獲得的1種間充質干細胞，具有干細胞的所有生物學特性，包括歸巢、分化、抑制淋巴細胞增殖反應等[1]。Treg細胞是一類具有主動免疫調節功能的T細胞群，具備免疫抑制性，對免疫反應具有抑制效應，是機體維持自身耐受的重要組成部分。本研究采用UCMSC和淋巴細胞共培養體系，探討UCMSC對CD4+和CD25+Treg細胞及其功能因子IL-10的調節作用，從而驗證UCMSC的免疫調節功能和機制，為UCMSC臨床應用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試劑及器材 DMEM/F12培養基（Invitrogen公司，美國），1640 培養基（Invitrogen 公司，美國），新生牛血清（Invitrogen公司，美國），IL-10檢測試劑盒（聯科生物技術有限公司），CD4/CD25、FITC/PE抗體（Santa Cruz，美國），酶標儀（Rayto，美國）；倒置相差顯微鏡、（NIKON公司，日本），流式細胞儀（BD公司，美國）。

1.2 人UCMSCs及淋巴細胞的制備 人UCMSC制備方法：取健康足月胎兒臍帶，PBS液沖洗后剪切為1 mm×1 mm×1 mm的小塊，分散接種到培養瓶底，于37℃、5%CO2條件下培養3～5 d后換液，待貼壁細胞長滿瓶底達80%以上融合時，用胰蛋白酶消化傳代[2]。

人外周血淋巴細胞的制備方法：采集健康成年獻血者的外周血300 ml，400 g離心9 min，取中間富含淋巴細胞的灰白色層，用10 ml生理鹽水稀釋后，加入到25 ml淋巴細胞分離液之上，200×g離心4 min，反復3次。用1640培養基懸浮，于37℃培養1 h后，收集不貼壁的細胞即為淋巴細胞。

1.3 淋巴細胞和UCMSC共培養實驗 采用UCMSC分別與淋巴細胞接觸和非接觸兩種培養模式進行，比例和細胞量一致。取第3代UCMSC與淋巴細胞數量的比例梯度依次為 1∶5、1∶10、1∶20 和 1∶40，人UCMSC數量為 3×105，淋巴細胞數量依次分別為 1.5×106、3×106、6×106、1.2×107。 另設對照組，只加淋巴細胞，數量依次分別為 1.5×106、3×106、6×106、1.2×107。各培養體系中均加入CD3和CD28抗體刺激淋巴細胞處于增殖活性狀態，置于CO2培養箱中靜置培養72 h。

1.4 CD4+和CD25+Treg細胞比例分析 采用流式細胞術。收集各組淋巴細胞，210×g離心6 min，加入PBS重懸，加入抗體后孵育30 min，流式細胞儀檢測陽性率。

1.5 ELISA檢測IL-10的含量測定 取共培養上清液，按照ELISA IL-10試劑盒說明書方法測定IL-10含量，用酶標儀檢測樣品光密度值。

1.6 統計學方法 應用SPSS13.0統計軟件進行分析，計量資料以±s表示，兩組間比較采用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 UCMSC培養結果 應用組織塊反復貼壁培養法成功培養UCMSCs，為貼壁生長，細胞呈長梭形，出現漩渦狀結構，具備成纖維細胞的典型特征（圖 1）。

2.2 不同濃度UCMSC對CD4+、CD25+Treg細胞影響 各淋巴細胞與UCMSC培養組中CD4+、CD25+Treg細胞含量與對照組相比均有顯著差異（P＜0.05），當淋巴細胞與 UCMSC 的比例為 10∶1時，Treg細胞的比例最高（表1）。

2.3 各組共培養上清液IL-10含量 隨著共培養體系中淋巴細胞數量的逐漸增加，共培養上清液中IL-10含量隨之逐漸增加，且淋巴細胞與UCMSCs共培養各組的IL-10含量均高于對照組（P＜0.01，表2）。

3 討論

MSC對機體免疫系統具有雙向調節作用的理論已得到公認，它在一定條件下可明顯抑制T淋巴細胞的增殖[3]。MSC抑制T細胞增殖中的一個非常重要的機制是MSC可誘生功能性CD4+、CD25+Treg細胞，促進CD4+、CD25+Treg細胞功能。Treg細胞是一類具有主動免疫調節功能的T細胞群，在體內的主要作用是調節機體免疫平衡，防止免疫反應擴大及抑制自身免疫反應的發生[4]。目前發現的Treg亞群主要有:CD4+和 CD25+Treg、Tr1 型 CD4+Treg、Th3型 CD4+Treg、CD8+Treg、NK 細胞等。 CD4+和 CD25+Treg是目前研究最多的Treg細胞，占胸腺和外周血中CD4+T細胞的5%～10%，它可抑制自身機體的免疫反應,維持機體自身免疫的穩定,控制自身免疫性疾病發生。IL-10是Treg細胞發揮其免疫抑制功能的關鍵性細胞因子，Treg細胞通過分泌IL-10來抑制Th1介導的免疫反應、Th2介導的抗體產生和CD8+細胞毒性T細胞的活化[5]。

表1 淋巴細胞與UCMSC不同比例共培養后CD4和CD25Treg細胞的比例

表2 各組共培養上清液IL-10含量(pg/L）

圖1 UCMSC形態（×400）

本研究的結果表明，淋巴細胞單獨培養時，細胞密度大于3×106個/ml時，Treg細胞的比例不會隨淋巴細胞數量的增加而增加，這可能與細胞間的接觸抑制有關。與對照組相比，淋巴細胞與UCMSC共培養后Treg細胞比例呈增加趨勢，淋巴細胞與UCMSC比例在10∶1的條件下，Treg細胞比例最高，表明UCMSC對淋巴細胞向Treg分化有正向調控作用，且這種調控作用與UCMSC與淋巴細胞的相對比例有關。與對照組相比，UCMSC與淋巴細胞不同比例的各組共培養上清IL-10含量均逐漸增加。這充分表明UCMSC對IL-10起正向調節作用，不僅能使Treg細胞在數量上增加，可能還對Treg細胞在功能上起到促進作用[7]。

在UCMSC與淋巴細胞共培養體系中，淋巴細胞本身分泌許多細胞因子影響UCMSC和淋巴細胞的活性，而UCMSC也能分泌多種可溶性因子影響淋巴細胞。本研究中UCMSC與淋巴細胞非接觸式共培養后Treg細胞比例明顯改變，且變化模式與接觸式培養一致，說明淋巴細胞和UCMSC分泌的細胞因子在Treg細胞的增殖活性與功能調節中發揮了關鍵作用。

[1] Chan CJ,Smyth MJ,Martinet L.Molecular mechanisms of natural killer cell activation in response to cellular stress[J].Cell Death Differ,2013,21(1):5-14.

[2] 龐榮清,何潔,李福兵,等.一種簡單的人臍帶間充質干細胞分離培養方法[J].中華細胞與干細胞雜志,2011,1(2):162-167.

[3] 龐榮清,王強,石琳琳,等.臍帶間充質干細胞對體外外周血單核細胞的影響[J].西南國防醫藥,2015,25(8):820-822.

[4] Chao YH,Wu HP,Wu KH,et al.An increase in CD3+CD4+CD25+regulatory T cells after administration of umbilical cordderived mesenchymal stem cells during sepsis[J].PLoS One,2014,9(10):e110338.

[5] Frumento G,Piazza T,Di Carlo E,et al.Targeting tumor-related immunosuppression for cancer immunotherapy[J].Endocr Metab Immune Disord Drug Targets,2006,6(3):233-237.