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甲状腺滤泡细胞的自噬活性参与慢性淋巴细胞性甲状腺炎的发病机制

2020-03-21李北宁于娟

安徽医药 2020年3期
关键词:滤泡甲状腺炎淋巴细胞

李北宁,于娟

慢性淋巴细胞性甲状腺炎(chronic lymphocytic thyroiditis,CLT)又被称为桥本甲状腺炎,是临床上常见的自身免疫性疾病[1]。其以甲状腺组织中不同程度的T、B 淋巴细胞浸润、滤泡细胞破坏为特征[2]。近年来CLT 的发病率在不断增加,其中尤以女性多见,给病人的身心健康带来了严重的伤害。细胞自噬在免疫性疾病中扮演着重要角色,是细胞利用溶酶体降解自身受损的细胞器和大分子物质的过程,这一特定的过程是细胞存活、分化、发育以及维持内环境稳定的重要机制,在生理和病理过程中较为常见[3]。尽管大量研究结果显示,自噬在多种自身免疫性疾病中发挥重要致病作用,但是自噬在CLT中的致病机制未见报道。甲状腺滤泡细胞是甲状腺素(T4)合成的重要场所,主要将甲状腺细胞中合成的甲状腺球蛋白(Tg)吞入胞内,在蛋白水解酶作用下释放T4 和三碘甲状腺原氨酸(T3),进入血液[4]。CLT病理变化特征之一即甲状腺滤泡细胞破坏,且近年来越来越多的研究关注甲状腺滤泡细胞在CLT 发病过程中的作用。有研究表明,外周血单个核细胞中干扰素-γ(interferon-γ,IFN-γ)在自身免疫性甲状腺疾病和正常对照组差异无统计学意义[5],但在甲状腺组织局部IFN-γ 的表达尚无相关文献报道。故本研究旨在探讨IFN-γ是否对甲状腺滤泡细胞自噬参与CLT 具有调控作用,IFN-γ 是否可以调控甲状腺细胞自噬,从而导致甲状腺功能低下,以期深入了解IFN-γ 在CLT 发生和发展中的作用及意义。本研究在前期研究的基础上以甲状腺滤泡细胞为依托,观察自噬在CLT 中的作用。并提出两个假设:(1)CLT中甲状腺滤泡细胞自噬活性升高/降低;(2)炎症细胞因子IFN-γ 对甲状腺滤泡细胞自噬有诱导/抑制作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2018 年1—7 月,收集新疆喀什地区第二人民医院24 例CLT 手术切除病人的甲状腺组织标本作为CLT组,以及24例单纯甲状腺肿(Simple Goiter,SG)手术切除病人的甲状腺组织作为SG组(均经病理证实)。本研究符合《世界医学协会赫尔辛基宣言》相关要求,并得到病人知情同意。离体后半小时内立即进行处理并用于分析。两组受试者性别(SG 组:男/女=12/12;CLT 组:男/女=11/13)、年龄[SG 组:(45.72±5.23)岁;CLT 组:(46.89±6.15)岁]差异无统计学意义(P>0.05),故排除上述因素对试验结果造成的影响,数据具有可比性。

自噬相关抗体兔抗微管相关蛋白1 轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain 3,LC-3)抗体、兔抗哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)抗体、兔抗半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(cysteine-aspartic acid protease-3,caspase-3)抗体,兔抗β-肌动蛋白(β-actin)抗体均购于Cell Signaling 公司。RPMI1640 培养基、胎牛血清(fetal bovine serum,FBS)购于Gibco 公司。辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)标记的山羊抗兔抗体购于圣克鲁斯生物技术公司(Santa Cruz 公司)。全蛋白提取试剂盒购于默克密里博公司。

1.2 研究方法

1.2.1 分离、培养、鉴定人甲状腺滤泡细胞 常规甲状腺滤泡上皮细胞原代培养,调整细胞浓度为2×105/mL,分成6组接种于24孔培养板上(每组复孔4个),每孔加入细胞悬液0.5 mL。置于含有100 mL/L胎牛血清的培养基中(含有100 IU/mL青霉素和100 μg/mL 链霉素),37 ℃,5%二氧化碳培养箱中培养2 d,观察细胞贴壁后继续培养3 d,隔日换液1 次,去除未贴壁的甲状腺滤泡上皮细胞。1 000 r/mim 离心5 min,倒去上清液,得到细胞沉淀。上清液置于4 ℃冰箱保存待测,沉淀于倒置显微镜观察。

1.2.2 CLT、SG 病人血液收集 手术切除甲状腺组织前一周,抽取病人血液1mL,置室温下静置2 h后,于4 ℃离心机中3 000 r/min,离心10 min,吸取上清液,置于4 ℃冰箱待测。

1.2.3 流式细胞技术检测甲状腺滤泡细胞CD3+占比 病人甲状腺滤泡上皮细胞经1.2.2处理后,吸去培养液后用磷酸缓冲盐溶液(PBS)洗涤3遍,刮下贴壁细胞,加入少许PBS液移入离心管,1 500 r/min,离心30 min,吸弃上清留取细胞团块。加入染色缓冲液(Staining Buffer)1 mL 重悬沉淀,以1 200 r/min 离心5 min,弃去上清液,再加100 mL Staining Buffer重悬,即得甲状腺滤泡上皮细胞悬液。于细胞悬液中加入1 mL CD3-APC 抗体,避光孵育30 min;1 200 r/min,离心5 min,弃去上清,得细胞沉淀;后加入1 mL Staining Buffer 重悬沉淀,重复上述步骤后,200 mL Staining Buffer重悬,于冰上备用待上机检测。

1.2.4 三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)、甲状腺球蛋白(Tg)、IFN-γ 及环磷酸腺苷(cAMP)测定 取出1.2.1 处理的甲状腺滤泡细胞和1.2.2 处理的SG 病人血液;采用放射性免疫法测定培养液中T3、T4 及Tg;采用酶联免疫吸附试验(ELISA)测定培养液中IFN-γ及cAMP。严格按照说明书操作,每组测10个复孔,取平均值。ELISA试剂盒购于上海酶联生物科技有限公司。

1.2.5 蛋白质印迹法检测自噬相关蛋白Becline、微管相关蛋白1轻链3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、mTOR蛋白的表达 病人甲状腺滤泡上皮细胞经3 g/L 胰蛋白酶消化后,加入2 倍体积的PBS 吹打,250 r/min,离心5 min,重复洗涤3次。按照107/mL的比例加入细胞裂解液充分裂解,5 000 r/min,离心20 min,取上清进行十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDSPAGE),电转至聚偏二氟乙烯膜(PVDF膜)上;50 g/L 牛血清白蛋白,37 ℃封闭1 h,加入兔抗人Becline抗体(1∶1 000),兔抗人mTOR 抗体(1∶1 000)、兔抗人LC3 抗体(1∶1 000)、兔抗人β-actin(1∶1 000)抗体,4 ℃摇床轻微震荡孵育过夜;等渗缓冲盐溶液(TBST)洗涤后,再加入HRP标记的山羊抗兔二抗(1∶5 000),37 ℃震荡孵育1 h;TBST 洗涤后,ECL 曝光显影鉴定。用AlphaView 图像分析软件分析,计算各蛋白条带的吸光度值,以目的蛋白与内参的吸光度比值表示其蛋白表达水平。

1.2.6 不同浓度的IFN-γ对甲状腺滤泡细胞自噬调控作用的观测设计 待病人甲状腺滤泡上皮细胞进入对数期,分别用不同浓度的IFN-γ(250、500、1 000 U/mL)处理24 h,设为IFN-γ刺激组,未经IFNγ作用的甲状腺滤泡细胞,设为对照组,收集细胞用于后期检测。蛋白质印迹法法检测自噬标志蛋白Becline、LC3B-Ⅱ、mTOR表达。

1.3 统计学方法 本研究中数据全部采用SPSS 20.0统计分析软件进行处理。计量资料采用表示,组间比较采用两独立样本t检验或单因素方差分析+组间两两比较LSD-t检验。P<0.05代表差异有统计学意义。

2 结果

2.1 分离、培养、鉴定人甲状腺滤泡上皮细胞 成功分离出人甲状腺滤泡上皮细胞,倒置显微镜下观察,可见人甲状腺滤泡细胞在贴壁之前呈圆形或椭圆形或不规则形状,CLT 病人组织切片可见多个淋巴生发中心,大量淋巴细胞浸润,甲状腺滤泡细胞萎缩。SG 病人甲状腺组织甲状腺滤泡细胞未见明显炎症浸润。

2.2 流式细胞术检测甲状腺滤泡细胞CD3+占比流式细胞分析结果显示,CLT 组甲状腺滤泡上皮细胞内浸润的CD3+淋巴细胞数所占百分比(25.76±4.05)%明显高于SG 组(10.35±4.21)%,两组间比较差异有统计学意义(P<0.001)。

2.3 T3、T4、Tg、IFN-γ 及cAMP 测定结果 甲状腺滤泡上皮细胞与血清T3、T4、Tg、INF-γ 及cAMP水平测定结果如下,由下表可见与SG 组比较,CLT组中T3、T4、Tg、INF-γ 及cAMP 水平均升高,差异有统计学意义。见表1,2。

表1 慢性淋巴细胞性甲状腺炎(CLT)组与单纯甲状腺肿(SG)组甲状腺组织中三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)、甲状腺球蛋白(Tg)、干扰素-γ(IFN-γ)及环磷酸腺苷(cAMP)水平/

表1 慢性淋巴细胞性甲状腺炎(CLT)组与单纯甲状腺肿(SG)组甲状腺组织中三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)、甲状腺球蛋白(Tg)、干扰素-γ(IFN-γ)及环磷酸腺苷(cAMP)水平/

表2 慢性淋巴细胞性甲状腺炎(CLT)组与单纯甲状腺肿(SG)组血清三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)、甲状腺球蛋白(Tg)、干扰素-γ(IFN-γ)及环磷酸腺苷(cAMP)水平/

表2 慢性淋巴细胞性甲状腺炎(CLT)组与单纯甲状腺肿(SG)组血清三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)、甲状腺球蛋白(Tg)、干扰素-γ(IFN-γ)及环磷酸腺苷(cAMP)水平/

2.4 蛋白质印迹法检测Becline、LC3B-Ⅱ、mTOR蛋白的表达 蛋白质印迹法对24例CLT及24例SG甲状腺组织中Becline、LC3B-Ⅱ、mTOR 蛋白表达水平检测,结果显示CLT组织与SG组织相比自噬水平低下,表现为Becline,LC3B-Ⅱ蛋白低表达,mTOR蛋白高表达。见表3,图1。

表3 慢性淋巴细胞性甲状腺炎(CLT)组与单纯甲状腺肿(SG)组自噬相关蛋白Becline、微管相关蛋白1轻链3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的表达/

表3 慢性淋巴细胞性甲状腺炎(CLT)组与单纯甲状腺肿(SG)组自噬相关蛋白Becline、微管相关蛋白1轻链3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的表达/

图1 蛋白质印迹法检测慢性淋巴细胞性甲状腺炎(CLT)组与单纯甲状腺肿(SG)组自噬相关蛋白Becline、微管相关蛋白1轻链3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的表达

2.5 不同浓度的IFN-γ 对甲状腺滤泡细胞自噬蛋白影响 分别用不同浓度IFN-γ(250、500、1 000 U/mL)处理甲状腺滤泡细胞24 h,蛋白质印迹法检测甲状腺滤泡细胞Becline,LC3B-Ⅱ,mTOR 蛋白的表达。结果显示IFN-γ 干预后,甲状腺滤泡细胞中自噬蛋白Becline,mTOR,LC3B-Ⅱ被诱导,表现为Becline,LC3B-Ⅱ水平高表达,mTOR水平低表达,且随着IFN-γ浓度的增加,诱导作用愈明显。见图2,表4。

图2 蛋白质印迹法检测不同浓度的干扰素-γ(IFN-γ)对慢性淋巴细胞性甲状腺炎(CLT)滤泡细胞自噬相关蛋白Becline、微管相关蛋白1轻链3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)表达

表4 不同浓度的干扰素-γ(IFN-γ)对慢性淋巴细胞性甲状腺炎(CLT)滤泡细胞自噬相关蛋白Becline、微管相关蛋白1轻链3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)表达影响/

表4 不同浓度的干扰素-γ(IFN-γ)对慢性淋巴细胞性甲状腺炎(CLT)滤泡细胞自噬相关蛋白Becline、微管相关蛋白1轻链3-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)表达影响/

注:与IFN-γ未干预组(0 U/mL组)CLT比较,aP<0.05,bP<0.01

3 讨论

自身免疫性甲状腺疾病包括毒性弥漫性甲状腺肿(Graves 病)和CLT,以产生抗促甲状腺激素受体抗体(TSHR-Ab)、抗甲状腺球蛋白抗体(TG-Ab)等自身抗体为特征,但确切的机制并不十分清楚[6-7]。已有文献报道Th1 型淋巴细胞及其分泌的细胞因子是CLT 的重要致病因素[8-9]。亦有研究表明自噬在营养缺乏、低氧应激、炎症反应、药物诱导时出现,在自身免疫性疾病中发挥重要作用,对细胞自我更新和内环境稳态的维持起重要作用[10]。本研究在于探讨自噬对CLT的作用及Th1细胞炎性因子IFN-γ对自噬介导CLT的调控作用。结果成功分离鉴定出人甲状腺滤泡细胞,流式细胞术检测到与SG 相比,CLT 组织中CD3+T 淋巴细胞数显著升高;CLT甲状腺滤泡细胞及血清中T3、T4、Tg、Th1细胞因子IFN-γ、cAMP 水平显著升高;与SG 组相比,Hashimo 甲状腺炎甲状腺滤泡细胞自噬水平低下,表现为Becline、LC3B-Ⅱ蛋白低表达,mTOR 蛋白高表达;IFN-γ可诱导甲状腺滤泡细胞自噬增加,表现为上述3 种自噬相关蛋白表达的逆转,且这种逆转作用与IFN-γ呈浓度依赖性。由此可见甲状腺滤泡细胞自噬参与CLT 的发展,且作用机制可能与炎性因子IFN-γ有关。

Becline 和LC3 与自噬体的形成有关,测定自噬相关基因Becline和LC3B的表达广泛用于检测自噬体的数量,且可靠性较高[11-13]。但目前对于CLT 中自噬相关基因Becline,LC3 的研究还未见报道。mTOR与细胞内蛋白质、核酸等物质代谢以及能量、生长因子等信号整合相关。自噬作为细胞物质代谢的方式之一,mTOR在其调节中占据重要的位置,参与调控自噬的主要通路,具有“门控”作用[14]。Pattingre S 等[15]团队研究发现,当能量或营养物质缺乏时,mTOR的活性会受到抑制,自噬水平升高以改善细胞能量状态;反之能量或营养充足时,mTOR被激活,自噬通路受阻,自噬水平下调。Meijer AJ等[16]研究表明活化的mTOR 能够减少自噬泡的形成。本研究结果显示,CLT 组Becline 和LC3B-Ⅱ的表达较对照组降低,mTOR表达较对照组升高,与文献[17]报道一致。

IFN-γ 是一种多功能的细胞因子,具有强效促炎作用,在多种疾病中显著增加,并且与疾病的发生发展有紧密联系[18-20]。有研究表明IFN-γ 可以增强甲状腺上皮细胞HLA-Ⅱ类抗原的表达,触发自身免疫的发生,激活并趋化大量的单核T 淋巴细胞进入甲状腺内,增强细胞毒性作用,促进自身抗体的产生。本研究结果显示,CLT 组织中CD3+T 淋巴细胞表达显著增加,且甲状腺滤泡细胞及血清中IFN-γ表达亦显著升高,提示Th1细胞分化上调。

IFN-γ 不仅具有较强的促炎作用,还是一种强效的细胞自噬诱导因子,能够诱导多种细胞的自噬活化,但是IFN-γ 对CLT 甲状腺滤泡细胞的自噬活性还未见报道。本研究结果显示IFN-γ可诱导CLT甲状腺滤泡细胞的活化,在CLT 中扮演重要角色。推测IFN-γ 抑制剂可能成为CLT 治疗靶标,但还有待进一步研究。

综上所述,本研究探讨了CLT 中自噬表达及IFN-γ诱导CLT甲状腺滤泡细胞自噬的作用,为CLT进一步研究提供了基础。但是IFN-γ诱导CLT甲状腺滤泡细胞自噬并不清楚,后期还需进一步研究。

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