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(免疫学专业论文)胃癌中调节性t细胞增高及免疫抑制机制研究.pdf.pdf 免费下载
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上海交通大学 博士学位论文 论文题目:胃癌中调节性t 细胞增高及免疫抑制机制 研究 学科专业:免疫学 作者姓名:沈立松 指导教师:葛海良教授 答辩日期:2 0 0 9 年4 月 博士生学号:0 0 6 7 1 0 9 0 3 2 申请学位级别:博士 培养单位:上海交通大学医学院基础医学院 关键词:调节性t 细胞,f o x p 3 ,c d l 2 7 , 细胞增殖,免疫抑制,胃癌 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不 包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名: 嘿砷年尹月z 艏 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许 论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。 保密彩在l 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名:敝 魄咔于月堙日 指导教师签名: 日期:哆年仁月。驴日 摘要 胃癌中调节性t 细胞增高及免疫抑制机制研究 摘要 目的2 调节性t 细胞( r e g u l a t o r ytc e l l ,t r e g ) 是机体重要的免疫调节功能细胞,能 下调免疫反应维持机体免疫耐受,它在肿瘤免疫、移植免疫和自身免疫病中均发挥 重要作用。但t r e g 细胞在胃癌不同类型组织的表达情况、异常增高机制及免疫抑制 功能尚未阐明。本研究拟探讨:建立体内c d 4 + c d 2 5 + f o x p 3 + 调节性t 细胞准确的检 测方法并研究其在不同分期胃癌患者各类型组织的分布特点;c d l 2 7 1 0 定义调节性 t 细胞与f o x p 3 定义的一致性,探讨其与胃癌t n m 分期的相关性;评估调节性t 细 胞对效应t 细胞功能的影响;探索调节性t 细胞在胃癌中异常增高及发挥免疫抑制 的作用机制。从而为进一步揭示胃癌微环境的免疫逃逸机制及发掘t r e g 细胞潜在的 临床应用价值提供实验依据。 方法: 根据t r e g 细胞表达特异性转录因子f o x p 3 的特点,建立c d 4 + c d 2 5 + f o x p 3 + 流式 细胞术、p c r 和免疫组化等调节性t 细胞的检测方法,分析其在胃癌的分布特点及 意义。根据t r e g 细胞低表达c d l 2 7 的特点,建立c d 4 + c d 2 5 + c d l 2 7 1 0 w 卜流式细胞术 鉴定调节性t 细胞,并比较其与特异性指标f o x p 3 定义的相关性,分析不同c d l 2 7 亚群f o x p 3 的表达特征。比较以上两种方法在检测临床不同胃癌分期及不同组织类 型中t r e g 细胞分布特点。利用c d 4 + c d 2 5 + c d l 2 7 1 0 这一指标分选调节性t 细胞, 探讨其对效应t 细胞增殖的影响,明确胃癌患者和健康对照组之间外周血中t r e g 细 胞抑制能力的差异。采用酶联免疫吸附技术( e l i s a ) ,检测不同分期胃癌患者外周血 和腹水中p g e 2 、t g f - 1 3 1 、白细胞介素1 0 ( i l 1 0 ) 等的表达水平并分析其与t r e g 细胞、 f o x p 3 蛋白表达强度的相关性,评价胃癌的免疫状态并探讨调节性t 细胞异常增高 与胃癌中p g e 2 、t g f 1 3 1 、i l 1 0 等浓度水平的关系;根据胃癌微环境中存在异常增 高的活化诱导的t r e g 细胞而且t r e g 细胞产生c o x 2 、p g e 2 并可能通过此机制抑制 摘要 效应t 细胞,通过建立共培养模型及c o x 一2 抑制剂和e p 2 e p 4 拮抗剂,阐述t r e g 细胞是否通过这一途径对效应t 细胞增殖的产生免疫抑制。 结果: 1 调节性t 细胞在胃癌的分布特点:应用f o x p 3 f i t c c d 2 5 - p e c d 4 p e r c p c d 3 a p c 四色流式细胞术检测t r e g 细胞胃癌的组织分布表明,调节性t 细胞占c d 4 + t 细胞的比例依据不同类型组织呈现出特征性分布:肿瘤组织 癌旁淋巴结 腹水 外 周血。对t r e g 细胞在不同胃癌分期各组织的分布的分析表明,胃癌早期( t n mi 期和 i i 期) 患者与晚期( t n mi i i 期和期) 患者相比,外周血、腹水、癌旁淋巴结和肿瘤 组织t r e g 细胞所占比例有显著差异( 尸 0 0 5 ) 。应用定量实时荧光定量p c r 对p b m c f o x p 3m r n a 的相对表达量进行检测,发现肿瘤患者p b m c 中f o x p 3 的表达高于正 常对照( p 0 0 1 ) ,且f o x p 3m r n a 表达量随着肿瘤进展而升高,晚期( t n mi i 期、i i i 期和期) 与胃癌早期( t n mi 期) 比较,f o x p 3m r n a 的相对表达量显著上升 ( 尸 0 0 1 ) ;f o x p 3 + 免疫组织化学染色发现晚期胃癌患者f o x p 3 + 调节性t 细胞所占比例 显著高于早期患者( 尸 0 0 1 ) 。但胃癌中t r e g 细胞的比例与胃癌病理分化程度的高低 无明显相关性,在伴有有淋巴结转移的胃癌患者的癌旁淋巴结和肿瘤浸润淋巴细胞 中的t r e g 细胞比例均高于无转移的胃癌患者,具有显著差异( p 0 0 5 ) 。 2 c d 4 + c d 2 5 + c d l 2 7 1 0 定义调节性t 细胞:c d 2 5 联合c d l 2 7 指标能有效地对 调节性t 细胞实行分选和鉴定,可作为t r e g 细胞的膜表面标志物进行t r e g 细胞的功 能研究。对5 7 例胃癌患者和2 0 例健康对照p b m c 进行f o x p 3 f i t c c d l 2 7 一p e c d 2 5 a p c c d 4 p e r c p c d 3 p c 7 五色胞浆和胞膜染色,分析c d 4 + t 细胞中 c d 4 + c d 2 5 + c d l 2 7 1 0 毗细胞所占百分比与c d 4 + c d 2 5 + f o x p 3 + t 细胞所占百分比的相关 性。结果表明两者显著相关( 相关系数r = 0 9 5 5 2 ,p o 0 1 ) 。检测不同c d l 2 7 亚群 中f o x p 3 + 细胞群的比例及其f o x p 3 蛋白表达的强弱,发现c d 4 + c d 2 5 + c d l 2 7 1 0 训t r e g 细胞是表达f o x p 3 + 细胞群比例最高,也是f o x p 3 蛋白表达水平最强的群体,提示这 群细胞为功能性t r e g 细胞。分析5 7 例胃癌患者c d 4 + c d 2 5 + c d l 2 7 1 0 w - t r e g 细胞的组 织分布和t n m 分期特点,与c d 4 + c d 2 5 + f o x p 3 + 调节性t 细胞相似,证明c d l 2 7 指 标作为t r e g 细胞膜表面标志物的可行性。 摘要 3 调节性t 细胞的免疫抑制功能:利用流式细胞术检测f o x p 3 的平均荧光强度 评价t r e g 单个细胞水平f o x p 3 的表达强度发现,在胃癌的局部( 包括癌旁淋巴结和 胃癌组织浸润性淋巴细胞) 中t r e g 细胞的f o x p 3 表达强度显著高于胃癌外周,具有 显著差异( p 0 0 5 ) 。而且随着胃癌分期增高,t r e g 细胞f o x p 3 的表达强度也增高。 其中在胃癌肿瘤组织内,t n mi v 期患者t r e g 细胞f o x p 3 的表达强度显著高于t n m i 期患者,具有显著差异( 尸 0 0 5 ) 。体外共培养实验表明,当t r e g 细胞和效应t 细 胞比例为1 :1 时,t r e g 细胞能明显抑制效应t 细胞增殖。且相比健康对照,来自胃 癌患者的t r e g 细胞具有明显的抑制活性( p 腹水 外周血的组织分布特点;且各组织中调节性t 细胞比例的异常增高与胃癌t n m 分期 和肿瘤转移关联密切,手术切除肿瘤后患者t r e g 细胞明显降低,检测t r e g 细胞可用 于辅助胃癌进展和预后判断。 3 c d 4 + c d 2 5 + c d l 2 7 l o w 调节性t 细胞能明显抑制同源c d 4 + 效应t 细胞的增 摘要 殖。来自胃癌患者高表达f o x p 3 的调节性t 细胞具有明显的免疫抑制活性,并且在 胃癌晚期患者中t r e g 细胞的抑制功能增强。 4 胃癌免疫状态紊乱;不同分期胃癌患者外周血和腹水中p g e 2 ,t g f p 和i l - 1 0 的表达水平随肿瘤进展升高,且血清中三种细胞因子表达水平与外周血单个核细胞 中c d 4 + c d 2 5 + f o x p 3 + 调节性t 细胞所占比例存在显著的相关性,且与t r e g 细胞f o x p 3 的表达强度存在一定的相关性,提示这些细胞因子参与诱导胃癌中调节性t 细胞的 异常增高。 5 胃癌中调节性t 细胞可通过c o x 2 p g e 2 e p 2 e p 4 通路对效应t 细胞的增殖 发挥抑制作用,表明在肿瘤中异常增高的调节性t 细胞介导的众多免疫抑制机制的 重要一种。 关键词:调节性t 细胞,f o x p 3 ,c d l 2 7 ,细胞增殖,免疫抑制,胃癌 a b s t r a c t r e g u l a t o r ytc e l l si n c r e a s e di ng a s t l u c c a n c e ra n de x h i b i ti m m u n e s u p p r e s s i v e f u n c t i o n a b s t r a c t o b j e c t i v e :r e g u l a t o r ytc e l l s ( t r e g ) i sa ni m p o r t a n ti m m u n em o d u l a t i o np o p u l a t i o n o ftc e l l sw h i c hs u p p r e s si m m u n er e a c t i o na n dm a i n t a i ni m m u n et o l e r a n c e t r e g sp l a ya k e yr o l ei nt u m o ri m m u n i t y , t r a n s p l a n t a t i o ni m m u n i t y , a n da u t o i m m u n ed i s e a s e h o w e v e r , t h ed i s t r i b u t i o no ft r e gi nv a r i o u st y p e so ft i s s u e s ,a sw e l la st h em e c h a n i s m so ft h e s e l e c t i v e l yi n c r e a s ea n dt h es u p p r e s s i v er u n i o nm e d i a t e db yt r e ga r en o tc o m p l e t e l y e l u c i d a t e d ,e s p e c i a l l yi ng a s t r i c c a n c e r w ed e s i g n e dt h ee x p e r i m e n t st oe x p l o r et h e f o l l o w i n g :t h ee s t a b l i s h m e n to fq u a n t i t a t i v em e t h o d st od e t e c tc d 4 + c d 2 5 + f o x p 3 + t r e g , a n dt h ed i s t r i b u t i o no ft r e gi nv a r i o u st y p e so fs p e c i m e nf r o mg a s t r i cc a n c e rp a t i e n t sw i t h d i f f e r e n tt n m s t a g e s t h ec o r r e l a t i o nb e t w e e nc d 12 7a n df o x p 3w h i c hu s e db yt r e g i d e n t i f i c a t i o n a n dt h ec o r r e l a t i o nb e t w e e nt h ef r e q u e n c yo ft r e ga n dt n ms t a g i n g t h e i m m u n o s u p p r e s s i o no fe f f e c t o r tc e l l sp r o l i f e r a t i o nt h a tm e d i a t e db yt r e g t h e p o s s i b l e m e c h a n i s mb yw h i c ht r e g ss e l e c t i v e l yi n c r e a s ea n de x e r tt h e i ri m m u n e s u p p r e s s i v ef u n c t i o n t h er e s u l t sm a yf u r t h e rr e v e a le v a s i o no ft u m o rc e l l sf r o mi m m u n e s u r v e i l l a n c ea n dg i v ev a l u a b l ei n f o r m a t i o no np o t e n t i a lc l i n i c a la p p l i c a t i o n m e t h o d s :b a s e do nf o x p 3w h i c hi ss p e c i f i c a l l ye x p r e s s e di nt r e g ,w ei n d e n t i f i e dt h e e x i s t e n c eo ft r e ga n dt h e i rd i s t r i b u t i o ni ng a s t r i cc a n c e rb ye m p l o y i n gc d 4 + c d 2 5 + f o x p 3 + f o u r - c o l o rf l o wc y t o m e t r y , p c ra n di m m u n o h i s t o c h e m i s t r y w eu s e dc d 12 7t oi n d e n t i f y t r e ga n do b s e r v e dt h ed i s t r i b u t i o no fc d 4 + c d 2 5 + c d 12 7 l o w - t r e gi ng a s t r i cc a n c e r , b y c o m p a r i n gw i t hf o x p 3 ,t h e i rc o r r e l a t i o nw e r ee v a l u a t e d i na d d i t i o n ,w eo b s e r v e dt h e c h a r a c t e r i s t i c so ff o x p 3i nd i f f e r e n tc d12 7tc e l ls u b s e t s w es o r t e dt r e g sw i t hf l o w c y t o m e t r yb yu s i n gc d 4 + c d 2 5 + c d 12 7 l o w - a st h es u r f a c em a k e r , a n de v a l u a t e dt h e i m m u n o s u p p r e s s i v ef u n c t i o no ft r e gi nh a m p e r i n ge f f e c t o rt c e l l sp r o l i f e r a t i o n w ea l s o c o m p a r e dt h ei m m u n o s u p p r e s s i v ef u n c t i o no ft r e gf r o mb o t hc a n c e rp a t i e n t sa n dh e a l t h y a b s t r a c t d o n o r s w ec o l l e c t e ds e r u ma n da s c i t e ss u p e r n a t a n tf r o m5 7c a n c e rp a t i e n t sw i t hd i f f e r e n t t n m s t a g e s t h ee x p r e s s i o nl e v e lo fc y t o k i n e si n c l u d i n gi l - 10 ,t g f d 1a n dp g e 2w i t h i n s e r u ma n da s c i t e sw e r et e s t e db ye n z y m el i n k e di m m u n o a b s o r b e n ta s s a y ( e l i s a ) w e f u r t h e ra n a l y z e dt h ea s s o c i a t i o no ft h ee x p r e s s i o no fc y t o k i n e si ns e r aa n da s c i t e sa n dt h e f r e q u e n c yo ft r e gt oe v a l u a t et h e i rr o l ei np r o m o t i n gt h ei n c r e a s eo ft r e g g i v e nt h e m e c h a n i s mt h a tt r e gc o u l de x p r e s sc o x 一2a n dp g e 2a n di n h i b i te f f e c t o rtc e l l sb yt h i s p a t h w a y , w eu s e db o t hc o x i n h i b i t o ra n de p 2 e p 4r e c p t o ra n t a g o n i s ti no u rc o c u l t u r e m o d e lt oo b s e r v ew h e t h e rc o x - - 2 p g e 2 - e p 2 e p 4p a t h w a yc o n t r i b u t et ot h ei n h i b i t i o n o fe f f e c t o rtc e l lp r o l i f e r a t i o nm e d i a t e db yt r e g r e s u l t s :1 t h ed i s t r i b u t i o no fc d 4 + c d 2 5 + f o x p 3 + t r e gi ng a s t r i cc a n c e r :w eh a v e e s t a b l i s h e dam u l t i c o l o rf l o wc y t o m e t r yt oa c c u r a t e l yd e t e c tc d 4 十c d 2 5 + f o x p 3 + t r e g c e l l s a si n d i c a t e d b y4 - c o l o r ( f o x p 3 一f i t c c d 2 5 一p e c d 4 - p e r c p c d 3 一a p c i f l o w c y t o m e t r ym e t h o d s ,t h er a t i oo ft r e gi nc d 4 + tc e l l si nv a r i o u st y p e so fs p e c i m e n f o l l o w e dt h es a m ep a t t e r n :f r o mt h eh i g h e s tt ol o w e s t ,t u m o rt i s s u e t u m o rd r a i n i n gl y m p h n o d e a s c i t e s p e r i p h e r a lb l o o d h e a l t h yc o n t r 0 1 w ea n a l y z e dt h ed i s t r i b u t i o no ft r e gi n v a r i o u st y p e so fs p e c i m e nf r o mg a s t r i cc a n c e rp a t i e n t sw i t hd i f f e r e n tt n m s t a g i n ga n d d r a w e dt h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n , t h ef r e q u e n c yo ft r e gi np b m c ,a s c i t e s ,t i lf r o ml a t e s t a g e ( t n mi i ia n di v ) g a s t r i cc a n c e l w a ss i g n i f i c a n th i g h e rt h a nt h a to fe a r l ys t a g e ( t n mi a n di i ) 衅0 0 5 ) ,e x c e p tf o ri nt u m o rd r a i n i n gl y m p hn o d e t h er e l a t i v e e x p r e s s i o no ff o x p 3m r n ai np b m cw a sa l s oe x a m i n e db yr e a l t i m ep c r ,c o m p a r e d w i t hn o r m a lc o n t r o l ,t h ef o x p 3m r n aw a ss i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e da se a r l ya si nt n mi ( 火0 01 ) m o r e o v e r , t h ef o x p 3m r n a i n c r e a s e dw i t ht h ep r o g r e s s i o no fg a s t r i cc a n c e r , a n dt h es i g n i f i c a n th i g hl e v e lo f i tw e r eo b s e r v e di nl a t es t a g e ( t n mi i ia n di v ) ( p 0 0 1 ) b yu s i n gi m m u n o h i s t o c h e m i s t r y , s i m i l a rr e s u l t sw e r ea l s oc o n c l u d e d ( p 0 0 1 ) t h e r ew a s n os i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o nb e t w e e nt h ep r o p o r t i o no ft r e gc e l l sa n dt h ep a t h o l o g yp a t t e r n s i ng a s t r i cc a n c e r t r e gc e l l sw e r es i g n i f i c a n th i g h e ri np a t i e n t so fg a s t r i cc a n c e l w i t h p o s i t i v el y m p h n o d e st h a nt h o s ew i t h o u tt u m o rm e t a s t a s i s 畔0 0 5 ) 2 d e f i n i n gt r e gb y c d 4 + c d 2 5 + c d12 7 1 0 驯。:w ec o u l di n d e n t i f ya n ds o r tt r e g ss u c c e s s f u l l yb yu s i n gc d12 7 c o m b i n e dw i t ho t h e rs u r f a c em a r k e ro ft r e g ,s u c ha sc d 2 5 w eu t i l i z e d4 - c o l o rf l o w c y t o m e t r ym e t h o d ; r e f e r t o a s f o x p 3 - - f i t c c d l 2 7 - p e c d 2 5 a p c c d 4 p e r c p i n t r a c e l l u l a rs t a i n i n ga n dm e m b r a n es t a i n i n gt od e t e c tt r e gi np b m cf r o m5 7c a n c e r a b s t r a c t p a t i e n ta n d2 0h e a l t h d o n o r s t h ec d 4 + c d 2 5 + c d12 7 1 0 训t r e ga n dc d 4 + f o x p 3 + t r e g c o r r e l a t e dw e l lw i t h e a c ho t h e r ( r = 0 9 5 5 2 ,p 0 01 ) f u r t h e ra n a l y s i sr e v e a l e dt h a tf o x p 3 w e r ep r e d o m i n a n t l ye x p r e s s e db yc d 4 + c d 2 5 + c d12 7 l o w - t r e ga m o n gd i f f e r e n tc d12 7 s u b s e t ,b o t ha tp o p u l a t i o n a lo rs i n g l ec e l ll e v e l s ,w h i c hi n d i c a t e dt h e s et r e g sm a yb e f u n c t i o a n l w ea l s of o u n dt h a tt h ed i s t i b u t i o no fc d 4 + c d 2 5 + c d12 7 1 0 训。t r e gi n5 7g a s t r i c c a n c e rp a t i e n t sw a ss i m i l a rt ot h ep a t t e r n so b s e r v e db yc d 4 + c d 2 5 + f o x p 3 + i n t r a c e l l u l a r s t a i n i n g t h ec o n c l u s i o nw a sa l s om a d et h a tc d 12 7w a sa sar e l i a b l em a k e rf o rd e f i n i n g t r e g 3 u s i n gf l o wc y t o m e t r y , w ed e t e c t e dt h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t yo ff o x p 3t o r e p r e s e n tt r e gc e l lf o x p 3e x p r e s s i o nl e v e l g a s t r i c c a n c e rm i c r o e n v r i m e n tf o x p 3 e x p r e s s i o ni n t e n s i t yo ft r e gc e l l sw a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a np e r i p h e r a lt i s s u e s ( p b m c s a n da s c i t e s ) ,a n dt h ed i f f e r e n c ew a ss t a t i s t i c a ls i g n i f i c a n c e 衅0 0 5 ) a n df o x p 3 e x p r e s s i o ni n t e n s i t yo ft r e gc e l l sa s s o c i a t e dw i t ht n ms t a g e s w h e nt h et r e ga n de f f e c t o r tc e l l sc o - c u l t u r ea tt h er a t i oo f1 :l ,t r e gc a ne f f e c t i v e l ys u p p r e s st h ep r o l i f e r a t i o no f e f f e c t o rtc e l l s m o r e o v e r , c d 4 + c d 2 5 + c d12 7 1 删t r e gf r o mg a s t r i cc a n c e rp a t i e n t sh a v e m o r es u p p r e s s i v ea c t i v i t y , w h i c he n h a n c e di na d v a n c e dg a s t r i cc a n c e rc a s e s 衅0 0 5 ) 4 t h e r ew e r ed i s o r d e r e di m m u n es t a t u s e si ng a s t r i cc a n c e r t h ee x p r e s s i o no fp g e 2 ,t g f - 1 3 a n di l 10i n c r e a s e dw i t hc a n c e rp r o g r e s s i o ni np a t i e n t so fd i f f e r e n tt n ms t a g i n g ,a n d c o r r e l a t ew i t ht h ef r e q u e n c yo fc d 4 + c d 2 5 + f o x p 3 + t r e ga n df o x p 3m f ii np b m co r a s c i t e s ( p a s c i t e s p e r i p h e r a lb l o o d ;t h es e l e c t i v e l yi n c r e a s eo f t r e gi sr e l a t e dw i t ht n ms t a g i n g ,a n dc a nb eu s e df o re v a l u a t i o no fc a n c e rp r o g r e s s i o n 3 t r e gc a l le f f e c t i v e l ys u p p r e s st h ep r o l i f e r a t i o no fa u t o l o g o u se f f e c t o rtc e l l s m o r e o v e r , c d 4 + c d 2 5 + c d12 7 1 0 w 7 。t r e gf r o mg a s t r i cc a n c e rp a t i e n t sh a v em o r ep o t e n ts u p p r e s s i v e a b s t r a c t a c t i v i t y , w h i c he n h a n c e di na d v a n c e dg a s t r i cc a n g e c a s e s 4 1 1 1 ee x p r e s s i o no fp g e 2 , t g f pa n di l - 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