鈣結合蛋白S100A4對雞卵清白蛋白誘導的免疫應答作用*

吳通前，馬嵐，金筱茜，周萍萍，李靜，袁銳，余芳***

(1.貴州醫科大學附屬醫院 臨床研究中心，貴州 貴陽 550004； 2.貴州醫科大學 醫學檢驗學院 臨床微生物及免疫學教研室，貴州 貴陽 550004； 3.貴州醫科大學附屬醫院 臨床檢驗中心，貴州 貴陽 550004； 4.湖北醫科大學附屬東風醫院 臨床檢驗中心，湖北 十堰 442008； 5.長沙市第八醫院 臨床檢驗中心，湖南 長沙 410100)

免疫佐劑(immunologic adjuvant)是一類能非特異性增強或改變機體對匹配抗原的特異性免疫應答，可以增強抗原的免疫原性或者改變免疫的反應類型，但其本身并無抗原性的一類物質[1]。佐劑種類很多，如氫氧化鋁佐劑、細菌佐劑、脂多糖及細胞因子等[2-3]。免疫佐劑可廣泛結合多種疫苗使用，通過不同機制降低抗原的使用量，迅速激活免疫系統增強免疫應答、延長釋放時間，對提升疫苗免疫效果具有非常重要的價值[4]。近期研究顯示，免疫佐劑已廣泛在腫瘤、過敏性疾病及自身免疫性疾病等多種疾病中開展了相關研究[5-7]。研究證實，鈣結合蛋白S100A4通過Toll樣受體4(toll-like receptors 4，TLR4)、核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)及細胞外調節蛋白激酶1/2(extracellular regulated protein kinases1/2,ERK1/2)等信號通路在血管生成、腫瘤細胞存活遷移、蛋白磷酸化以及促進炎癥等方面起到重要的調控作用[8-11]。S100A4的缺乏會削弱霍亂毒素(cholera toxin,CT)的佐劑作用，并抑制樹突狀細胞(dendritic cell,DC)的增殖及活化，同時還抑制炎性因子γ-干擾素(interferon-γ,IFN-γ)、白細胞介素1β(interleukin-1β,IL-1β)以及白細胞介素17(interleukin-17,IL-17)的產生，提示S100A4在機體細胞免疫應答的潛在積極作用[12]。但目前尚沒有證據表明S100A4在免疫佐劑領域存在的潛在作用，基于此，本研究通過雞卵清白蛋白(ovalbumin,OVA)為模式抗原，以S100A4為佐劑免疫小鼠，探究S100A4的佐劑潛在作用。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1實驗動物 8～10周齡野生型(wild-type,WT)健康雌性C57BL/6小鼠10只，購于自北京華富康生物科技有限公司。小鼠于本校臨床醫學研究中心無特定病原體(specific pathogen free，SPF)動物實驗室飼養，動物實驗方案經本校動物保護委員會倫理指導批準(批準號1503057)。

1.1.2主要試劑及儀器 用于購建重組小鼠的S100A4蛋白購于英國Abcam公司，OVA購自美國SIGMA公司，4-硝基苯磷酸二鈉(para-nitrophenyl phosphate,pNPP)酶聯免疫吸附測定(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)底物、堿性磷酸酶-山羊抗小鼠免疫球蛋白G(immunoglobulin G,IgG)及免疫球蛋白E(immunoglobulin E,IgE)抗體購于美國Southern Biotech公司，抗小鼠白細胞分化簇3(cluster of differentiation 3，CD3)FITC抗體、抗小鼠白細胞分化簇69(cluster of differentiation 69，CD69)PE抗體、抗小鼠白細胞分化簇11c(cluster of differentiation 11c，CD11c)APC抗體及抗小鼠主要組織相容性抗原Ⅱ類分子(major histocompatibility antigen Ⅱ, MHC-Ⅱ)V500抗體購自于美國BD公司，磷酸鹽緩沖液(phosphate buffered saline，PBS)購自美國Gibco公司；NAVIOS流式細胞儀購自美國Beckman公司，SYNERGY多功能酶標儀購置美國Bio Tek公司。

1.2 方法

1.2.1分組及采樣 小鼠隨機分為OVA組(OVA 20 μg)與OVA聯合S100A4蛋白組(OVA 20 μg與S00A4蛋白5 μg的混合液，聯合組)，每組5只，所有小鼠均經踝關節免疫注射，2周后摘除眼球收集外周血，1 000 r/min離心5 min收集血清做后續實驗；頸部折斷處死小鼠，收集距離免疫部位最近的腹股溝淋巴結(即引流淋巴結)做后續實驗。

1.2.2流式細胞術檢測引流淋巴結T細胞、樹突狀細胞(dendritic cells,DC)及其活化 取各組小鼠引流淋巴結并研磨碎，制備單細胞懸液200 μL；吸取懸液50 μL至流式上樣管中，分別加入抗小鼠CD3 FITC抗體、抗小鼠CD69 PE抗體、抗小鼠CD11c APC抗體及抗小鼠MHC-Ⅱ V500各1 μL至含有樣本的流式上樣管中，4 ℃避光孵育25 min，4 ℃、1 000 r/min離心5 min，去上清，加PBS 400 μL重懸各樣本管中細胞；流式細胞儀上機分析，CD3+細胞群為T細胞，CD11c+細胞群為DC，CD3+CD69+雙陽性細胞群為活化T細胞，CD11c+MHC-Ⅱ+雙陽性細胞群為活化DC。

1.2.3ELISA檢測血清OVA特異性IgG及IgE 取2塊酶標板，先將200 μg/L OVA 加到96孔酶標板中，4 ℃過夜，PBS洗滌4次；加1%BSA溶液4 ℃封閉過夜，PBS洗滌4次，拍干備用；取2組小鼠血清經3倍逐級稀釋后取60 μL分別加入至已經制備好的2塊酶標板中第1排，3倍體積梯度稀釋至最后一排，37 ℃孵育2 h，PBS洗滌4次；向其中一塊板各樣本孔中加入堿性磷酸酶(alkaline phosphatase, AP)標記的羊抗鼠IgG抗體(1 ∶3 000稀釋) 60 μL，另一塊板各樣本孔中加入堿性磷酸酶(alkaline phosphatase, AP)標記的羊抗鼠IgE抗體(1 ∶3 000稀釋)60 μL，37 ℃孵育2 h，PBS洗滌4次；加入4-硝基苯磷酸二鈉(para-nitrophenyl phosphate,pNPP)底物避光顯色15～30 min；加入終止液，酶標儀檢測405 nm處吸光度值(optical density,OD)，據不同梯度濃度檢測出的OD值計算OVA特異性IgG與IgE水平[13]。

1.3 統計學分析

2 結果

2.1 引流淋巴結T細胞、DC及其活化

流式細胞術檢測結果顯示，聯合組小鼠引流淋巴結中T細胞(CD3+)和DC(CD11c+)百分比高于OVA組，差異均有統計學意義(P<0.05)；聯合組小鼠引流淋巴結活化T細胞(CD3+CD69+)和活化DC(CD11c+MHC-Ⅱ+)百分比也高于OVA組，差異均有統計學意義(P<0.05)。見圖1。

注：A為引流淋巴結T細胞、DC及其活化流式細胞術檢測結果，B為引流淋巴結T細胞、DC及其活化百分比結果；(1)與OVA組比較，P<0.05。圖1 兩組小鼠引流淋巴結中T細胞、DC及其活化檢測Fig.1 Detection of T cells, DC, and their activation in draining lymph nodes between the two groups

2.2 血清OVA特異性IgG和IgE水平

ELISA檢測結果顯示，聯合組小鼠血清中OVA特異性IgG明顯高于OVA組，差異有統計學意義(P<0.01)；聯合組小鼠血清中OVA特異性IgE與OVA組的差異無統計學意義(P>0.05)。見圖2。

注：(1)與OVA組比較，P<0.01。圖2 兩組小鼠血清OVA特異性IgG及IgE檢測Fig.2 Measurement of serum OVA-specific IgG and IgE between the two groups

3 討論

S100A4在腫瘤轉移研究領域廣泛被研究，除在多數腫瘤細胞中表達外，還廣泛表達于機體免疫細胞，如T細胞、DC細胞及單核細胞等，并涉及參與調節這些免疫細胞的免疫功能，從而參與免疫調控[14]。本研究以OVA作為外源性抗原，雌性小鼠在相關疾病模型研究中發病率高于雄性小鼠，如過敏性哮喘[15]、自身免疫性疾病[16]等，因而本研究以C57BL/6雌性小鼠為研究對象，觀察S100A4作為免疫佐劑在機體免疫應答的中的作用。足底免疫是用于研究體內及體外免疫應答現象的常用注射部位，是一種用于測定體內免疫反應的靈敏、快速而簡單的測定方法[17]。當抗原通過足部進入機體時引起就近淋巴結引流，并引起淋巴結內部免疫細胞活化增殖，發揮抗原提呈及加工功能，刺激機體產生免疫應答[18]。已有研究表明，踝關節免疫與足底免疫效果一致，具有較高靈敏度，并不影響機體的免疫反應[19]。因此，本實驗沒有采用傳統的足底免疫法，而是通過踝關節注射進行免疫，就是考慮到相對于足底免疫法，踝關節注射更為人性化，可以提高小鼠生活滿意度且不影響其行動能力。

研究顯示，S100A4基因敲除后可有效抑制OVA誘導的過敏免疫應答，并抑制了引流淋巴結中CD4+、CD8+和CD11c+細胞的增殖及血清中IgG和IgE水平，提示S100A4在免疫應答中的調節作用及潛在的免疫佐劑作用[20]。細胞免疫是機體產生免疫應答的重要過程，抗原提呈細胞(如DC，單核巨噬細胞)及T細胞活化增殖過程中發揮著主要作用[21]。本研究將OVA作為誘導免疫反應的抗原，S100A4蛋白為免疫佐劑免疫小鼠，結果表明與OVA組相比，聯合組小鼠引流淋巴結中T細胞(CD3+)與DC (CDc11+)百分比升高(P<0.05)，提示S100A4蛋白能夠促進OVA誘導的小鼠局部引流淋巴結產生更多的T細胞及DC。CD69是T細胞激活的免疫調節分子，可通過T細胞抗原受體(T cell receptor，TCR)刺激后，在成熟T細胞上迅速誘導CD69的表達，10%正常胸腺細胞中均表達，是T細胞初始活化的首要調節分子[22]。本實驗研究中，通過流式細胞術進一步檢測OVA組及聯合組中引流淋巴結T細胞的活化情況，結果顯示聯合組引流淋巴結中活化T細胞(CD3+CD69+)百分比高于OVA組(P<0.05)，表明S100A4的存在促進了T細胞活化。MHC-Ⅱ是主要表達于抗原提呈細胞上的免疫調節分子，如DC、單核巨噬細胞等，是抗原提呈細胞發揮抗原提呈功能的主要活化分子[23]。外源性抗原進入機體后通過MCHⅡ遞呈給T細胞，從而產生細胞免疫應答[24]。DC是機體最主要的抗原提呈細胞，其增殖活化是初始免疫應答的關鍵[25]，在本研究中聯合組引流淋巴結中活化DC (CD11c+MHC-Ⅱ+)百分比高于OVA組(P<0.05)，提示S100A4作為佐劑可以促進DC的活化，證實了其在誘導局部免疫應答中的積極作用。

細胞免疫是T細胞介導的免疫應答，即T細胞受到抗原刺激后，分化、增殖活化對抗原直接進行殺傷，并釋放相關細胞因子，如白細胞介素2(interleukin-2,IL-2)、白細胞介素4 (interleukin-4,IL-4)、白細胞介素5(interleukin-5,IL-5)、白細胞介素13(interleukin-13,IL-13)等，該類細胞因子作用于B細胞促使其增殖活化，并釋放特異性抗體，如抗原特異性IgE、IgG及其亞型，從而引起體液免疫[26]。血清學分析結果表明，聯合組小鼠血清IgG水平高于OVA組(P<0.05)，證實S100A4在OVA誘導的體液免疫中的積極作用。抗原進入機體后誘導體液免疫，促使B細胞活化產生IgE，并與肥大細胞、嗜堿性粒細胞等細胞上Fc ε受體I(Fc epsilon receptor I，FcεRI)白細胞分化簇23(cluster of differentiation 23，CD23)受體結合誘導過敏反應[27]。本實驗結果表明，OVA組與聯合組小鼠血清IgE滴度水平差異無統計學意義(P>0.05)，提示S100A4作為免疫佐劑在誘發過敏安全性的潛在意義。

綜上所述，經OVA誘導的小鼠免疫反應后，S100A4蛋白可促進引流淋巴結T細胞、DC及其活化百分比，同時促進血清中IgG的產生，提示S100A4蛋白作為免疫佐劑增強了OVA誘導的免疫應答，在免疫佐劑研究領域具有一定的潛在作用。