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编号:10215102
人树突状细胞体外提呈凋亡胆管癌细胞抗原的研究
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 2000年第2期
     作者:吴刚 韩本立 裴雪涛

    单位:吴刚(第三军医大学附属西南医院肝胆外科中心,重庆400038);韩本立(第三军医大学附属西南医院肝胆外科中心,重庆400038);裴雪涛(第三军医大学军事医学科 学院放射医学研究所实验血液研究室,北京100850)

    关键词:树突状细胞;单核细胞;粒细胞-巨噬细胞 集落刺激因子;白细胞介素4;细胞凋亡;凋亡小体

    第三军医大学学报000213

    提要 目的:建立从人外周血诱导扩增树突状细胞(DC)及其从凋亡癌细胞提呈抗原的方法。方法:从正常人外周血分离获得单核细胞,加入50ng/mlhGM-CSF,1 000ng/mlhIL-4,隔天1次,共4次,培养第3天,加入γ射线 照射过的胆管癌细胞,再继续体外培养1周后,用树 突状细胞富集柱收集DC。结果:DC高表达共刺激分子B7和 CD1a,表面具有典型不规则突起,DC捕捉凋亡小体、吞噬 凋亡小体,负载抗原的DC其激发同种异体T淋巴细胞增 殖的能力进一步增强。结论:用GM-CSF加IL-4能从人外周血诱导、扩增出DC,并可以有效提呈凋亡胆管癌 细胞的抗原,可望成为有效的肿瘤抗原装载DC的新途径。
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    中图法分类号R329.24;R329.25;R735.8 文献标识码A

    文章编号:1000-5404(2000)02-0142-04

    Acquirement of antigen from apoptotic cells by human dendritic cells from peripheral blood

    WU Gang, HAN Ben-li,PEI Xue-tao

    (Department of Hepatobiliary Surgery, Southwest Hospital, Third Military Medical University, Chongqing 400038)

    Abstract Objective: To seek an efficient way of antigen acquirement from apoptotic cells by human dendritic cells (DC) from peripheral blood. Methods: We obtained DC from peripheral blood monocytes maintaining the antigen capturing and processing capacity by using granulocyte/macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) and interleukin 4 (IL-4). Then the immature DC and apoptotic hepatocholangioma cells were cocultured for 7 d. Results: These cells have typical dendritic morphology and express high levels of CD1a and B7. Furthermore, they acquire antigen from apoptotic cells and induce and increased T cell stimulatory capacity in MLR. Conclusion: We established DC from blood monocytes using GM-CSF and IL-4. DC can efficiently acquire antigen derived from apoptotic cells and induce increase of T cells.
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    Key words dendritic cell; monocyte; granulocyte/ macrophage colony-stimulating factor;interleukin 4; apoptosis; apoptotic body

    树突状细胞(Dendritic cells,DC)在抗原提呈方面起着重要的 作用。树突状细胞的分化发育过程存在二个不同的 阶段,作为未成熟的DC,具有摄取、处理抗原的能力 ,一旦发育为成熟DC,抗原捕获能力丧失,变成刺激 静息淋巴细胞激活初次免疫反应的免疫抗原递呈细 胞。早在90年代初,就有报道[1,2]DC具有胞饮能力和 表达FcγRII,因而具有捕获抗原的能力。最新研究发现[3],包裹在凋亡小体外面的膜性物质是一种与原生存 细胞膜相一致的免疫原性物质,凋亡小体膜携带的 抗原能被DC的MHC-I分子所提呈。许多证据表明抗肿瘤 免疫机制失能不是由于缺乏肿瘤抗原而是由于这些 抗原不能有效提呈给T细胞产生特异性的免疫反应之 故。本研究进行了人外周血树突状细胞体外诱导扩 增及鉴定,DC提呈凋亡肿瘤细胞抗原的实验研究。目 的是通过DC吞噬凋亡小体获取肿瘤细胞抗原来阻止肿 瘤细胞免疫逃避,从而激发机体的自身免疫力,为 探索DC在肿瘤主动特异性免疫治疗中的重要作用打下 基础。
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    1 材料与方法

    1.1 材料

    1.1.1 主要试剂 γ-射线照射源:军事医学科学院放 射医学研究所60Co源,剂量率2.07~2.23Gy/min;淋巴细胞分 离液M450:英国进口分装,上海化学试剂厂;CD2、CD19 MagneticBeads磁性分离试剂盒:Coulter公司;鼠抗人单克隆 荧光抗体CD1a(PE)、B7(FITC):Pharmingen公司;培养基( IMDM):GibcolBrl公司。

    1.1.2 细胞株 QBC939胆管癌细胞株由第三军医大学西南医 院王曙光博士惠赠。

    1.2 方法

    1.2.1 人外周血定向诱导分化和培养树突状细胞人外 周血肝素抗凝,4∶1比例与0.5%甲基纤维素混匀静置 约30min,将红细胞自然沉降至界限分明。收集吸出上 层(上清)有核细胞部分,Ficoll-Paque分离获取单个核 细胞,CD2、CD19免疫磁珠去除T、B淋巴细胞,制成1× 105/ml细胞悬液备用。24孔培养板每孔加1mlIMDM培养基, 37°C、5%CO2及饱和湿度的条件下,每孔单核细胞的初 始浓度2×104/ml,细胞因子GM-CSF50ng/ml、IL-4 1000ng/ml每48 h加入培养体系1次,连续4次,1周半量换液。
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    1.2.2 凋亡胆管癌细胞制备 取5×106胆管癌细胞4Gy照射6 h使细胞凋亡。

    1.2.3 树突状细胞吞噬凋亡小体提呈抗原 IMDM培养基,37°C、5%CO2及饱和湿度的条件下,从人外周血定向诱 导分化和培养树突状细胞并在培养的第3天DC和凋亡胆 管癌细胞共培养,为了证明凋亡是抗原交叉提呈中 的重要环节,设计了DC和坏死胆管癌细胞共培养组( 胆管癌细胞加入低渗盐水在37°C、5%CO2及饱和湿度的 条件下培养30min)以及正常培养的胆管癌细胞,共培 养7d后,收集DC备用。

    1.2.4 电镜观察于培养第11天收集共培养的DC用PBS洗涤2次 ,4%戊二醛固定后,PBS洗1次,制成悬液滴片,1%锇 酸固定,梯度酒精脱水,扫描电镜观察摄片。另取分化成熟的DC悬液离心,细胞沉淀用4%戊二醛固定及 1%锇酸固定,梯度酒精脱水,经超薄切片铅铀染色后透射电镜观察摄片。

    1.2.5 DC的免疫刺激活性及负载抗原后的免疫刺激活性 从外周血单核细胞诱导、分化获得的DC分别以1×103/孔 ,5×103/孔,1×104/孔加入96孔圆底培养板,用单核细胞 作对照组,每组各3个复孔,每孔再加入同种T细胞1× 105,终体积为200μl,37°C、5%CO2及饱和湿度的条件下。 培养96h,于检测前18h加H3-TdR0.5μCi/孔。收集细胞, 液闪计数检测cpm值,结果用3孔平均值表示。我们也 检测了负载抗原后DC的免疫刺激活性,3组DC(受凋亡 胆管癌细胞刺激、坏死胆管癌细胞刺激、正常培养 的胆管癌细胞刺激)也作了比较。
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    2 结果

    2.1 具有抗原递呈能力的DC体外培养

    去除T、B细胞后的外周血单核细胞,加入在IMDM培养 基中,GM-CSF50ng/ml,IL-41000ng/ml48h1次,培养7d后,大 部分细胞悬浮不贴壁,形态不规则,相差显微镜可 见伸展的大量毛刺,为典型DC形态,见图1。表面标志 分析,大量细胞是均质的并高表达CD1a和B7,见图2。透 射电镜见DC伸展的突起,胞浆富含线粒体,见图3。

    图1 DC体外 培养第7天的形态(×500)

    Fig1 Typical appearance of DC cultured on 7th day(×500)
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    图2 培养第7天DC表型检测

    Fig2 Surface phenotype of DC on 7th day of culture

    图3 透射电镜下的树突状细胞(×7600)

    Fig3 DC under transmission electron microscopy(×7600)

    2.2 未成熟DC吞噬凋亡小体从凋亡胆管癌细胞提呈抗 原

    与凋亡胆管癌细胞共培养的DC胞浆内可见吞噬的凋 亡小体,而与坏死胆管癌细胞共培养的DC胞浆内未见 吞噬的凋亡小体,见图4。
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    图4透射电镜显示DC吞噬凋亡小体(×7600)

    Fig4 Transmission electron microscopy revealed apoptotic body in the cytoplasm of DC(×7600)

    2.3 DC的

    我们检测从外周血单核细胞分化、诱导的DC对T淋巴 细胞的刺激活性,也检测了提呈抗原后DC的免疫刺激 活性,并对分别受凋亡胆管癌细胞刺激、坏死胆管 癌细胞刺激和培养胆管癌细胞刺激的DC其免疫刺激活 性作了比较,见表1。结果表明,同种异体混合淋巴 细胞反应时,少量DC即可强烈激发T淋巴细胞的增殖, 在抗原负载DC后,其激发能力进一步增强(p<0.05),见表1。而对照组由于是单核细胞而非DC,故并不能有效激发T淋巴细胞的增殖。

    表1 DC的免疫刺激活性及其提呈抗原后的免疫刺激活性(min-1)
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    Tab1 Immuno-stimulating activity of DC before and after antigen acquirement(min-1)

    Dose of DC

    Allo MLR

    Control(Monocyte)104

    951±31

    DC(Without any coculture with cancer cell)

    103

    1721±224*
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    5×103

    2414±120*

    104

    2688±190*

    DC(Cocultured with apoptotic cancer cell)

    103

    4597±189**

    5×103

    5695±240**
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    104

    6805±127**

    DC(Cocultured with necrosis cancer cell)

    103

    1775±172*

    5×103

    2436±223*

    104

    2681±245*

, 百拇医药     DC(Cocultured with cancer cell)

    103

    1749±230*

    5×103

    2413±231*

    104

    2715±267*

    *:P<0.05 vs control;**:P<0.05 DC(Cocultured with apoptotic cancer cell) vs other groups
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    3 讨论

    一般地讲,抗原提呈细胞被分为二类:专职的抗原 提呈细胞和非专职的抗原提呈细胞。非专职抗原提呈细胞不属于淋巴系统内的细胞,而专职抗原提呈 细胞,如树突状细胞、巨噬细胞(Macrophages,Mφ)和B细胞 ,则是免疫系统中不可缺少的重要组成部分。尽管 他们都有消化、处理和提呈抗原的共同特点,但是DC却在免疫系统中扮演了一个重要的角色,它是最有效的 专职抗原提呈细胞,能在体内激活静息T细胞,从而激发初次免疫反应。如果肿瘤抗原未被DC提呈就不能 激发有效的抗肿瘤免疫[4,5]。已有的研究证明[6],在肿瘤患者体内存在肿瘤细胞逃避DC抗原提呈的机制。

    DC可以从人不同组织的DC前体(如骨髓、脐带血和外 周血)加上不同的造血细胞因子组合的刺激而诱导、分化成熟。目前,在体外检测DC的重要标准有:CD1a,CD40,CD80,CD86和MHC-Ⅱ,以及刺激同种异体T细胞增殖的 混合淋巴细胞反应的能力[7]
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    传统的MHC抗原的加工和提呈途径是:大多数MHC-Ⅰ提呈的多肽来自细胞内抗原酶解(主要由蛋白酶体 在胞质溶胶中酶解)成短肽(8~12aa),再由抗原肽 转送者转送到粗面内质网与新生MHC-Ⅰ类分子重链和 β2-微球蛋白形成三聚体复合物,然后在细胞表面 被CD8+T细胞识别。而MHC-Ⅱ对细胞外抗原的加工和提 呈是通过细胞外抗原被APC内噬后在内室(Endocytic compartments)酸变性,内体(Endosomal)及溶酶体酶解成1条12~25aa的短肽并与内质网中合成后运来的MHC-Ⅱ类分子结合,再转运到APC表面为CD4+TH细胞识别[8,9]。最新研究[3]发现,包裹在凋亡小体外面的膜性物质是一 种与原生存细胞膜相一致的免疫原性物质,当凋亡小体被DC吞噬后,包裹在凋亡小体外面的免疫原性物 质就将抗原递呈给DC,通过MHC-I提呈凋亡肿瘤细胞抗原,刺激MHC-I限制的CTL。

    本研究发现并证实了DC而非单核细胞可以有效提呈 凋亡胆管癌细胞的抗原(坏死胆管癌细胞和培养的 胆管癌细胞却不能有效地传递抗原给DC),刺激MHC-I限制的CTLs[10]
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    众所周知,通过肿瘤的常规疗法(手术、放疗、化疗)往往难以获得根治,难于解决转移和复发的问题,且常有明显的损伤和毒副作用,如能激发、增强机体对肿瘤的主动免疫排斥反应,则有可能达到根治肿瘤的目的,而且这在本质上属于一种生理性 治疗措施。那么,在体内应该能建立类似于体外定向诱导分化DC和诱导肿瘤细胞凋亡的可控条件,获得大量高纯度的DC及体内诱导的能传递抗原给DC的肿瘤细胞凋亡小体,通过DC提呈抗原诱导特异性CTLs进行主动特异性免疫抗肿瘤治疗,将在肿瘤的免疫治疗上创造出较好的效果,这是值得我们进行深入研究、开发和应用的领域。

    基金项目:国家杰出青年科学基金资助项目(3982511)

    作者简介:吴刚(1962.11),男,重庆市人,博士,主治医师,讲师,主要从事树突细胞临床应用方面的研究,发表论文6篇。电话:(023)65335972

    参考文献
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    收稿日期:1999-07-19;修回日期:1999-12-22, 百拇医药