姜黃素對NOD糖尿病小鼠Th1細胞和CD4+Treg細胞的作用

王弘珺 李質馨 劉忠平 劉瑋健 劉洋 田洪艷

(吉林醫藥學院基礎醫學院，吉林 吉林 132013)

姜黃素(Curcumin)屬于多酚類化合物，取自姜黃根部，為天然成分，無毒性作用。姜黃素對乳腺癌、直腸癌、胰腺癌有治療作用，此外還可治療多種自身免疫性疾病，如炎性腸病、類風濕關節炎、實驗性自身免疫性腦脊髓炎、重癥肌無力等〔1～4〕。其作用機制為降低炎性細胞因子白細胞介素(IL)-1β、IL-6、腫瘤壞死因子(TNF)和干擾素(IFN)γ，升高抑炎性細胞因子IL-4和IL-10，調節淋巴細胞和巨噬細胞的活化與功能〔5〕。1型糖尿病是T細胞進行性損傷胰島β細胞引起的自身免疫性疾病，存在CD4+T細胞亞群的分化失衡〔6,7〕。非肥胖糖尿病(NOD)小鼠是1型糖尿病的動物模型，發生糖尿病早期，NOD小鼠的Th1細胞進行性增加、CD4+Treg細胞相對缺乏〔8〕。本文研究姜黃素對NOD小鼠Th1細胞和CD4+Treg細胞的作用，探討其對1型糖尿病的治療作用。

1 材料與方法

1.1實驗動物 SPF級10周齡雌性NOD小鼠購自北京華阜康生物公司，隨機分為對照組和姜黃素組，每組6只，分別給予溶劑或姜黃素(50 mg/kg體重)灌胃，間隔1 d，至第20周。

1.2試劑 抗CD3-PE/CY7抗體、抗CD4-PERCP抗體、抗CD8-PB抗體、抗IFNγ-APC抗體、抗CD25-PE抗體、抗小鼠FcR單抗(BioLegend公司)，細胞活化試劑盒、蛋白轉運抑制劑GolgiStop、CD4+T細胞MACS分選試劑(BioLegend公司)，抗Foxp3-AF488抗體及染色試劑盒(eBioscience公司)，細胞因子染色試劑盒(BD公司)，BrdU ELISA檢測試劑盒(Roche公司)，小鼠淋巴細胞分離液(Sigma公司)，胎牛血清(FBS，Hyclone公司)、RPMI1640培養基(Hyclone公司)。

1.3血糖檢測 取10 μl小鼠尾靜脈血，用血糖儀測定血糖，血糖值≥11.1 mmol/L為高血糖。

1.4外周血單個核細胞的分離 取小鼠靜脈血100 μl，肝素抗凝，用900 μl磷酸鹽緩沖液稀釋靜脈血。在15 ml離心管中加入1.0 ml淋巴細胞分離液，將稀釋后的血液平鋪在分離液上。室溫2 000 r/min離心20 min。離心結束后收集中間層細胞，與等體積磷酸鹽緩沖液混勻，室溫1 500 r/min離心5 min，棄上清，重復洗滌細胞1次，懸浮于含10%FBS的RPMI1640培養液中。

1.5組織細胞樣品的制備 麻醉小鼠取脾和胸腺，制單細胞懸液，用紅細胞裂解液(17 mmol/L Tris-HCl，140 mmol/L NH4Cl，pH7.2)裂解紅細胞，懸浮于10%FBS的RPMI1640培養基中，計數。

1.6細胞因子檢測 取1×106淋巴細胞，加入終濃度為50 ng/ml佛波酯(PMA)、500 ng/ml Ionomycin和4 μl/ml GolgiStop，置于37℃、5%CO2培養箱中培養4 h，收集細胞。加抗FcR單抗、抗CD3-PE/CY7抗體、抗CD4-PERCP抗體，4℃染色30 min。參照BD說明書進行抗IFNγ-APC抗體染色，流式細胞儀進行分析。

1.7Foxp3的檢測 取1×106淋巴細胞，加入抗FcR單抗、抗CD3-PE/CY7抗體、抗CD4-PERCP抗體、抗CD8-PB抗體、抗CD25-PE抗體，4℃染色30 min。參照eBioscience說明書進行抗Foxp3-AF488抗體染色，流式細胞儀進行分析。

1.8CD4+Treg細胞抑制功能檢測 先用BioLegend試劑盒分離小鼠脾CD4+T細胞，再用抗CD3-APC抗體、抗CD4-PERCP抗體、抗CD25-PE抗體、4℃染色30 min，流式細胞儀分選CD4+CD25+Treg細胞和CD4+CD25-T細胞。在96孔板中加1 μg/ml抗CD3抗體(包被)和2 μg/ml抗CD28抗體(溶解)，接種對照組CD4+CD25-T細胞(5×104細胞/孔)，分別接種對照組或姜黃素組CD4+CD25+Treg細胞(1.25×104細胞/孔)，于37℃、5%CO2孵箱中培養72 h，用BrdU ELISA法檢測細胞增殖，酶標儀測吸光度(OD)值。

1.9統計學處理 應用SPSS17.0軟件進行單因素方差分析。

2 結 果

2.1血糖水平 從第14周開始每周測小鼠血糖，結果見圖1。第20周時，對照組血糖正常小鼠的百分數為20%；而姜黃素組血糖正常小鼠的百分數為60%。

圖1 兩組血糖正常小鼠

2.2外周血Th1細胞和CD4+Treg細胞的流式檢測 姜黃素組Th1細胞比例顯著低于對照組(P<0.05)。兩組CD4+Treg細胞比例差異無統計學意義(P>0.05)。姜黃素組CD4+Treg/Th1顯著高于對照組(P<0.05)。見表1，圖2。

表1 外周血Th1細胞和CD4+Treg細胞變化

與對照組比較：1)P<0.05；下表同

2.3胸腺CD4+Treg細胞的流式檢測 兩組胸腺CD4+CD8-T細胞、CD8+CD4-T細胞及CD4+Treg細胞比例差異無統計學意義(P>0.05)；姜黃素組胸腺總細胞數顯著高于對照組(P<0.05)，見圖3，表2。

2.4CD4+Treg細胞抑制功能檢測 姜黃素組CD4+CD25+Treg細胞可抑制對照組CD4+CD25-T細胞增殖(0.414±0.055 vs 0.639±0.077，P<0.01)；但對照組CD4+CD25+Treg細胞(0.626±0.052)不能抑制自身CD4+CD25-T細胞增殖。

表2 胸腺內CD4+T細胞、CD8+T細胞和CD4+Treg細胞變化

3 討 論

引起1型糖尿病的重要免疫因素是CD4+T細胞亞群的分化失衡。前期研究表明，糖尿病早期外周Th1細胞及其細胞因子IFNγ增加，而外周CD4+Treg細胞數目或功能相對降低，從而導致糖尿病〔8～10〕。針對1型糖尿病早期CD4+T細胞亞群分化失衡，應用藥物抑制Th1細胞分化、促進CD4+Treg細胞分化、增加CD4+Treg細胞抑制功能，可阻止或改善1型糖尿病病情。

由于雌性NOD小鼠在12～30周齡時自發糖尿病，本研究對雌性NOD小鼠從第10周至第20周用等體積溶劑或姜黃素灌胃，結果提示，姜黃素早期治療推遲了糖尿病NOD小鼠的高血糖癥狀。

本研究結果說明，姜黃素降低NOD小鼠外周Th1細胞數目，相對緩解外周CD4+Treg細胞缺乏，延緩了NOD小鼠的高血糖癥狀。天然CD4+Treg細胞產生于胸腺，姜黃素對NOD小鼠胸腺內CD4+Treg細胞未見明顯影響，然而，姜黃素延緩胸腺退化，改善了NOD小鼠的胸腺環境。姜黃素是否影響胸腺內T細胞分化或胸腺上皮細胞及胸腺樹突細胞功能，還需深入研究。進一步分析姜黃素對CD4+Treg細胞的作用，對照組CD4+CD25+Treg細胞不能抑制自身CD4+CD25-T細胞對抗CD3和抗CD28的增殖反應；然而姜黃素組CD4+CD25+Treg細胞可以抑制對照組CD4+CD25-T細胞或姜黃素組CD4+CD25-T細胞對抗CD3與抗CD28的增殖反應，說明姜黃素組CD4+Treg細胞的抑制功能明顯增加。PTEN-mTOR與IL-2-STAT5信號是調控Th1細胞和CD4+Treg細胞分化、維持CD4+Treg細胞抑制功能的關鍵信號〔11～15〕。姜黃素是否調控上述兩個信號通路影響CD4+Treg細胞分化與功能，尚需深入研究。

綜上，姜黃素治療NOD小鼠，可降低外周血Th1細胞，增加CD4+Treg細胞抑制功能，延緩胸腺退化，降低NOD小鼠高血糖的發生率。