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白色念珠菌感染对脾虚模型小鼠T细胞亚群的影响

2015-02-13马贤德张威关洪全

中国医科大学学报 2015年12期
关键词:念珠菌脾虚小肠

马贤德,张威,关洪全

(辽宁中医药大学1.教学实验中心生物技术实验室;2.附属医院神经内科;3.基础医学院免疫病原生物教研室,沈阳 110847)

白色念珠菌感染对脾虚模型小鼠T细胞亚群的影响

马贤德1,张威2,关洪全3

(辽宁中医药大学1.教学实验中心生物技术实验室;2.附属医院神经内科;3.基础医学院免疫病原生物教研室,沈阳 110847)

目的探讨白色念珠菌感染后脾虚小鼠T细胞亚群的变化及其免疫机制。方法将健康SPF级昆明种小白鼠150只随机分为空白对照组(N1组,n=30)、空白感染白念组(N2组,n=40)、脾虚模型对照组(M1组,n=40)、脾虚感染白念组(M2组,n=40)。N2和M2组小鼠经口感染白色念珠菌(2×108CFU/mL,0.2 mL/10 g体质量)。分别于染菌第7、14、21天,从各组小鼠中随机抽取10只,检测小鼠肠黏膜固有层中CD4+/CD8+T细胞百分比、小肠组织中干扰素γ(IFN-γ)和白细胞介素4(IL-4)mRNA及蛋白的表达水平。结果与N1组比较,N2组、M1组及M2组小鼠小肠黏膜固有层中CD4+T细胞比例下降(P<0.01),CD8+T细胞比例上升(P<0.01),CD4/CD8比值显著下降(P<0.01),IFN-γ、IL-4mRNA及蛋白的表达水平上调(P<0.01)。IFN-γ以M2组上调最为明显,而IL-4则以N2组上调最为明显。结论脾虚小鼠对白色念珠菌的易感性增加,感染的发生机制可能与机体自身对Th1/Th2平衡的调节密切相关。

脾虚证;白色念珠菌;感染;T细胞亚群

假丝酵母菌中,白假丝酵母菌(Candida albicans)是最常见的致病菌。白假丝酵母菌又称白色念珠菌,为条件性致病真菌。脾虚证是指脾气不足、失其健运所表现的一系列症候[1,2],其现代医学的病理机制可归纳为消化系统机能减退、胃肠道黏膜保护性屏障作用减退、胃肠道激素水平紊乱、细胞内能量代谢减退、免疫功能低下等。研究表明,机体处于脾虚的状态下,对于白色念珠菌的易感性大大增加。本研究拟从T细胞亚群及Th1/Th2平衡角度探讨白色念珠菌感染脾虚模型小鼠的部分机制。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物:SPF级昆明种小鼠150只,购自辽宁长生生物科技有限公司,实验动物生产许可证号:SCXK(辽)2010-0001。饲养于辽宁中医药大学实验动物中心SPF级动物室内[许可证号:SYXK(辽)2013-0009]。常规颗粒饲料喂养,自由食水,12 h昼夜节律。

1.1.2 菌株及试剂:白色念珠菌菌株(Candida albicans 03382株),由北京大学第一医院皮肤科惠赠。CD4、CD8流式抗体购自Biolegend公司[货号:CD4(100412),CD8(100706)]。干扰素γ抗体(anti-interferon gamma,anti-IFN-γ)及白细胞介素4抗体(antiinterleukin-4,anti-IL-4)抗体购自Abcam公司[货号:anti-IFN-γ(ab24979);anti-IL-4(ab11524)];HRP标记的二抗购自北京中杉金桥生物科技有限公司。

1.1.3 仪器设备:电热恒温培养箱(HH·B11·500型,上海跃进医疗器械厂);凝胶成像分析系统(上海天能科技有限公司,Tanon-4200SF型);垂直板电泳装置(上海天能科技有限公司,VE-180型);梯度PCR仪(美国ABI公司,VERITI96孔梯度PCR型),水平电泳装置(上海天能科技有限公司,HE-120型)。

1.2 方法

1.2.1 动物分组:将150只小鼠随机分为空白组(N组,n=70)和脾虚模型组(M组,n=80)。对M组小鼠采用饮食不节加劳倦过度的方法复制脾虚小鼠模型。模型复制成功后,再次分别将N组及M组小鼠各随机分为2组:空白对照组(N1组,n=30),空白感染白念组(N2组,n=40);脾虚模型对照组(M1组,n=40),脾虚感染白念组(M2组,n=40)。

1.2.2 脾虚模型复制:实验第1天起,参照文献[3~5],M组小鼠单日喂饲甘蓝,并强制性游泳至耐力极限;双日施加猪油脂灌胃(0.2 mL/10 g体质量),正常进食,连续14 d,N组小鼠正常饲养。实验14 d后,按照脾虚模型宏观诊断标准[6]对M组小鼠进行模型评价:造模小鼠出现体质量下降,便溏或稀便,食少纳呆,毛色枯槁,蜷缩聚堆、反应迟钝甚至胆怯状态等表现,说明脾虚造模成功。

1.2.3 白色念珠菌感染:脾虚模型复制成功后,对N组和M组小鼠再次进行分组,次日对N2组和M2组小鼠经口感染白色念珠菌(浓度2×108CFU/mL,剂量0.2 mL/10 g体质量),N1、M1组小鼠给予等量生理盐水经口灌胃。

1.2.4 指标检测:分别于染菌第7、14、21天,从各组小鼠中随机抽取10只,进行相关指标检测。采用流式细胞术检测各组小鼠肠黏膜固有层中CD4+/CD8+T细胞百分比。采用RT-PCR法检测各组小鼠小肠组织中IFN-γ、IL-4mRNA的表达水平。引物序列:IFN-γ:上游5′-CACTCGACCTTAATCTA-3′,下游5′-CTCTTGATTCAATGCTTCA-3′,扩增片段长度514 bp;IL-4:上游5′-ATGGGTCTCACCTCCCAACT G-3′,下游5′-TCAATGCCTGTAGTATTTCTTC-3′,扩增片段长度399 bp;β-actin:5′-AGCGGGAAATCG TGCGTG-3′,5′-CAGGGTACATGGTGGTGCC-3′,扩增片段长度288 bp。扩增后行琼脂糖凝胶电泳,用凝胶成像分析系统采集图像,测定条带积分光密度值,并进行统计分析。采用Western blot法检测各组小鼠小肠组织中IFN-γ、IL-4蛋白的表达水平,提取小肠组织中总蛋白,电泳后转印至PVDF膜,经一抗(1∶1 500)、二抗(1∶2 000)4℃孵育过夜后,ECL发光,凝胶成像分析系统采集图像,测定条带灰度值,并进行统计分析。

1.3 统计学分析

采用SPSS 16.0统计学软件进行统计分析。计量资料采用表示,组间比较采用单因素方差分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组小鼠T细胞亚群检测结果

感染白色念珠菌后第7、14、21天,与N1组比较,N2组、M1组及M2组小鼠小肠黏膜固有层中CD4+T细胞比例均下降,但染菌后第7天N2菌组差异无统计学意义;CD8+T细胞比例均不同程度上升,除染菌第14天外,其余2时间点仅M2组与N1组比较有统计学差异(P<0.01);CD4+/CD8+比值不同程度下降,与N1组比较,M1组和M2组有统计学差异(P<0.05,P<0.01)。见表1。

2.2 各组小鼠小肠组织中IFN-γ、IL-4 mRNA及蛋白的表达水平

RT-PCR和Western blot结果显示:与N1组比较,其他3组小鼠小肠组织中IFN-γmRNA及蛋白表达水平显著升高(P<0.01);与N2组比较,M1组IFN-γ mRNA及蛋白表达水平显著降低(P<0.01),而M2组则显著升高(P<0.05);与M1组比较,M2组IFN-γmRNA及蛋白表达水平显著升高(P<0.01,P<0.05)。见表2,图1。

表1 实验第7、14、21天各组小鼠小肠黏膜固有层中T细胞亚群检测结果Tab.1 Analysis of T cell subsets in the lamina of the natural layer of the small intestine on day 7,14 and 21

表1 实验第7、14、21天各组小鼠小肠黏膜固有层中T细胞亚群检测结果Tab.1 Analysis of T cell subsets in the lamina of the natural layer of the small intestine on day 7,14 and 21

1)P<0.05,2)P<0.01 vs N1 group;3)P<0.01 vs N2 group;4)P<0.05,5)P<0.01 vs M1 group.

Group CD4+T(%) CD8+T(%) CD4+/CD8+ N1 Day 7 37.23±1.11 23.18±3.32 1.63±0.23 Day 14 38.24±1.31 21.43±3.15 1.82±0.29 Day 21 38.51±1.41 23.58±2.24 1.65±0.15 N2 Day 7 36.56±1.67 24.02±3.40 1.56±0.28 Day 14 32.65±1.402) 27.27±4.192) 1.23±0.222)Day 21 34.96±2.322) 27.10±3.39 1.32±0.252)M1 Day 7 33.96±2.162),3) 25.40±3.55 1.37±0.281)Day 14 32.54±1.442) 27.23±3.642) 1.22±0.212)Day 21 34.98±1.792) 25.63±2.97 1.38±0.212)M2 Day 7 31.10±1.722),3),4) 30.41±2.672),3),4) 1.03±0.122),3),4)Day 14 27.78±0.902),3),4) 31.90±3.302),3),4) 0.88±0.112),3),4)Day 21 30.30±1.622),3),4) 29.87±2.852),4),5) 1.02±0.132),3),4)

图1 感染不同时间各组小鼠小肠组织中IFN-γmRNA和蛋白的表达Fig.1 The expression of IFN-γmRNA and protein in the small intestine at day 7,14,21

与N1组比较,其他3组小鼠小肠组织中IL-4 mRNA及蛋白表达水平显著升高(P<0.01);与N2组比较,M1组及M2组IL-4mRNA及蛋白表达水平显著降低(P<0.01);与M1组比较,M2组IL-4 mRNA及蛋白表达水平显著升高(P<0.01,P<0.05)。见表2,图2。

3 讨论

中医学脾的范畴不同于现代医学,因此,脾虚并不是解剖学中脾脏的某种病理改变。根据中医学关于脾虚的描述可知,脾虚证指的是消化系统出现的一系列症候群,主要临床表现为消化不良、小肠吸收功能减退、机体免疫力低下等[7,8]。临床观察发现,脾虚证更容易出现在消耗性疾病的中晚期。

白色念珠菌属于条件性致病菌的一种,正常情况下寄生在人体多个部位,不致病。当机体处于免疫功能紊乱或菌群失调状态时,极易引发急性、亚急性或慢性感染,是最常见的真菌感染疾病。白色念珠菌易侵犯皮肤、黏膜,也可引发内脏或全身的系统性感染[9]。当机体处于脾虚状态时,机体的免疫功能低下,皮肤黏膜的正常菌群平衡遭到破坏,属于白色念珠菌感染高发期。研究表明,脾虚状态下发生白色念珠菌感染,可导致体内细胞因子表达水平的改变,同时局部黏膜免疫也受到一定的抑制[10,11]。

本研究结果显示:小鼠感染白色念珠菌后,小肠黏膜固有层中CD4+T细胞百分比显著下降,而脾虚状态小鼠的CD4+T细胞百分比也比N1组显著降低,M2组小鼠CD4+T细胞最少;CD8+T细胞百分比则与CD4+T相反,与N1组比较,N2组、M1组、M2组呈逐渐增多趋势,从而导致CD4+T/CD8+T的比例呈逐渐降低的趋势。提示白色念珠菌感染对正常机体的免疫功能具有一定的抑制作用,且当机体处于脾虚状态时,免疫功能下降更为明显,这可能是脾虚状态对白色念珠菌易感的原因之一。表明脾虚状态与白色念珠菌感染可对免疫功能的抑制产生协同作用。本研究结果还发现,感染最严重阶段发生在染菌后的第2周,第3周各项指标呈现好转趋势,分析其原因可能是一次染菌时机体具有抗感染能力,该剂量白色念珠菌引发的感染具有自愈的可能,且染菌后立即停止了脾虚模型复制的诱导因素,模型在去除诱导因素后具有一定的自愈性。

表2 实验第7、14、21天各组小鼠小肠组织中IFN-γ、IL-4mRNA及蛋白表达水平Tab.2 The expression of IFN-γ and IL-4mRNA and protein in the small intestine on day 7,14 and 21

表2 实验第7、14、21天各组小鼠小肠组织中IFN-γ、IL-4mRNA及蛋白表达水平Tab.2 The expression of IFN-γ and IL-4mRNA and protein in the small intestine on day 7,14 and 21

1)P<0.01 vs N1 group;2)P<0.05,3)P<0.01 vs N2 group;4)P<0.05,5)P<0.01 vs M1 group.

Group IFN-γ IL-4 mRNA Protein mRNA Protein N1 Day 7 0.231±0.022 0.235±0.018 0.254±0.027 0.274±0.029 Day 14 0.241±0.020 0.234±0.021 0.246±0.013 0.267±0.024 Day 21 0.224±0.021 0.221±0.011 0.261±0.029 0.258±0.025 N2 Day 7 0.438±0.0511) 0.425±0.0481) 0.623±0.0691) 0.629±0.0661)Day 14 0.400±0.0411) 0.414±0.0451) 0.663±0.0571) 0.685±0.0461)Day 21 0.383±0.0261) 0.390±0.0361) 0.729±0.0711) 0.709±0.0761)M1 Day 7 0.365±0.0311),3) 0.375±0.0371),2) 0.390±0.0331),3) 0.398±0.0351),3)Day 14 0.349±0.0391),3) 0.354±0.0301),3) 0.419±0.0361),3) 0.432±0.0391),3)Day 21 0.340±0.0221),3) 0.337±0.0261),3) 0.439±0.0271),3) 0.437±0.0391),3)M2 Day 7 0.562±0.0541),3),4) 0.520±0.0561),3),5) 0.442±0.0461),3),4) 0.453±0.0291),3),4)Day 14 0.501±0.0491),3),4) 0.508±0.0611),3),5) 0.470±0.0471),3),5) 0.477±0.0461),3),4)Day 21 0.481±0.0531),3),4) 0.475±0.0511),3),4) 0.521±0.0551),3),5) 0.506±0.0421),3),5)

图2 感染不同时间各组小鼠小肠组织中IL-4mRNA和蛋白的表达Fig.2 The expression of IL-4mRNA and protein in the small intestine at day 7,14,21

根据所分泌细胞因子的种类和功能,CD4+T细胞分为Th1和Th2细胞。Th1细胞分泌的主要细胞因子为IFN-γ、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)、肿瘤坏死因子β(tumor necrosis factor β,TNF-β)等;Th2细胞分泌的主要细胞因子为IL-4、IL-10等。研究表明,IFN-γ具有促进Th0细胞分化为Th1,同时抑制Th2细胞的增殖的作用,而IL-4具有诱导Th2细胞分化的作用,二者相互抑制并获得平衡。病理情况下,Th1/Th2细胞的平衡发生偏移,引起Th1/Th2细胞所分泌细胞因子的量发生改变,从而引发疾病。

本研究结果显示:与N1组比较,N2组、M1组、M2组小鼠小肠组织中IFN-γ、IL-4 mRNA及蛋白的表达水平均上调,IFN-γ以M2组上调最为明显,而IL-4则以N2组上调最为明显。提示白色念珠菌感染后机体的免疫功能状态决定了感染的发生、发展,当机体免疫功能正常时,染菌后以Th2细胞辅助的体液免疫应答为主导,而当机体免疫功能低下时,染菌后则以Th1细胞参与的细胞免疫为主导。

综上所述,脾虚小鼠对白色念珠菌的易感性增加,感染的发生机制可能与机体自身对Th1/Th2平衡的调节密切相关。

[1]韩晓伟,马贤德,侯殿东,等.白念珠菌消化道感染对脾虚小鼠肠组织中IFN-γ mRNA及IL-10 mRNA表达的影响[J].中华中医药杂志,2015,30(4):1062-1065.

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(编辑 王又冬)

Influence of Candida albicans Infection on T Cell Subsets in the Mice with Spleen Deficiency

MAXian-de1,ZHANG Wei2,GUAN Hong-quan3

(1.Biology Technology Lab,Teaching Experiment Center,Liaoning University of Traditional Chinese Medicine,Shenyang 110847,China;2.Department of Internal Medicine-neurology,Affiliated Hospital of Liaoning University of Traditional Chinese Medicine,Shenyang 110847,China;3.Department of Immunology and Pathogenic Biology,Basic Medical College,Liaoning University of Traditional Chinese Medicine,Shenyang 110847,China)

ObjectiveTo observe the influence of Candida albicans infection on T cell subsets in mice with spleen deficiency,so as to explore the immune mechanism.MethodsTotally 150 healthy SPF mice were randomly divided into four groups:control group(N1 group,n=30);Candida albicans infection group(N2,n=40),spleen deficiency model group(M1,n=40),spleen deficiency model combined with Candida albicans infection group(M2,n=40).N2 and M1 mice were infected by Candida albicans at a concentration of 2×108CFU/mL.Ten mice were randomly selected from each group at 7,14,and 21 days after infection respectively,and the index was detected.Flow cytometry was used to detect the percentage of CD4+/CD8+T cells in intestinal mucosa of mice,and the expression level of IL-4and IFN-γmRNA was detected by RT-PCR assay.The levels of IFN-γ and IL-4 were detected by Western blot assay.ResultsCompared with N1 group,the proportion of CD4+T cells in the lamina of the natural layer of the small intestine was decreased(P<0.01),the proportion of CD8+T cells was increased(P<0.01),the ratio of the two was significantly decreased(P<0.01),and the expression levels of IL-4,mRNA I FN-γ and protein in the small intestine tissues were increased in other groups(P<0.01).In addition,the expression level of IFN-γ was significantly increased in M2 group,while the expression of IL-4 was significantly increased in N2 group.ConclusionThe susceptibility of Candida albicans infection was increased in spleen deficiency mice,which may be closely related to the regulation of Th1/Th2 balance.

spleen deficiency;Candida albicans;infection;T lymphocyte subsets

R392.9

A

0258-4646(2015)12-1070-05

国家自然科学基金(81173145)

马贤德(1979-),男,实验师,博士研究生.

关洪全,E-mail:hongquanguan@sina.com

2015-10-27

网络出版时间:

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