白细胞介素-35对临床和实验性急性呼吸窘迫综合征中初始T细胞向Helios+Foxp3+ Treg分化潜在治疗作用

Potential therapeutic effects of interleukin-35 on the differentiation of naïve T cells into Helios+Foxp3+ Tregs in clinical and experimental acute respiratory distress syndrome.

作者信息Chuanjiang Wang, Ke Xie, Kefeng Li, Shihui Lin, Fang Xu
PMID33494935
发布时间2021-04
DOI10.1016/j.molimm.2021.01.009

实验完整度

高

涉及临床样本分析、CLP诱导小鼠模型、体外分化实验及Western blot/流式等多层级功能与机制验证。

主要模型

ARDS患者外周血样本 健康对照外周血样本 CLP诱导的ARDS小鼠模型 小鼠初始CD4+ T淋巴细胞体外分化体系

重点核对

IL-35在ARDS患者血清中显著升高,且与IL-6、IL-10、PaO2/FiO2正相关,与TNF-α、IL-1β、APACHE II评分负相关 CLP诱导的小鼠ARDS模型中,重组IL-35(0.3 μg/g)在CLP前30分钟预防性给药和CLP后30分钟治疗性给药,降低炎症因子并提高存活率 体外实验中,重组IL-35(20 ng/mL)和NF-κB抑制剂(100 ng/mL)处理3天,促进初始CD4+ T细胞分化为Foxp3+Helios+ Tregs Western blot检测显示IL-35处理增加p-STAT5水平,但p-STAT3无显著变化 小鼠每组n=5,重复检测3次,数据以中位数±四分位距表示

摘要

调节性T淋巴细胞是治疗急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的重要靶点。IL-35是最近发现的IL-12细胞因子家族成员,通过调节Treg细胞分化在多种免疫系统疾病中发挥重要的保护作用;然而,IL-35在ARDS发病机制中的作用仍不清楚。在此,我们发现ARDS成年患者中IL-35显著升高。此外,在ARDS期间,IL-35与IL-6、IL-10和氧合指数(PaO2/FiO2比值)呈显著正相关,但与TNF-α、IL-1β和APACHE II评分呈负相关。而且,ARDS患者外周血中Treg/CD4+细胞的比例和PBMCs中NF-κB的表达显著高于健康个体。重组IL-35提高了CLP诱导的ARDS小鼠模型的存活率。此外,IL-35给药降低了炎症反应,表现为CLP诱导的ARDS中细胞因子(包括IL-2、TNF-α、IL-1β和IL-6)水平降低和肺损伤减轻。进一步地,重组IL-35减少了CLP诱导的ARDS模型中肺组织的凋亡和NF-κB信号通路的表达,并增加了脾脏和外周血中Treg细胞的比例。体外实验表明,IL-35在初始CD4+ T淋巴细胞分化为Foxp3+Helios+ Tregs过程中影响STAT5的磷酸化。我们的发现表明,IL-35通过促进初始CD4+ T细胞分化为Foxp3+Helios+ Tregs来减轻ARDS,从而为抗ARDS治疗提供了一种新工具。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
IL-35在ARDS发病机制中的作用及其潜在治疗机制尚不清楚,本研究旨在探讨IL-35对ARDS的保护作用及其对初始CD4+ T细胞向Foxp3+Helios+ Tregs分化的影响及其分子机制。
核心机制
IL-35通过促进初始CD4+ T细胞分化为Foxp3+Helios+ Tregs,增强抗炎反应,同时抑制NF-κB信号通路,减少炎症因子产生和肺损伤,从而在ARDS中发挥保护作用。
主要证据
临床样本显示ARDS患者IL-35升高且与疾病严重性相关;小鼠CLP模型中重组IL-35降低炎症因子、肺损伤和凋亡,并增加Treg比例;体外实验证明IL-35影响STAT5磷酸化促进Treg分化。
研究意义
研究揭示IL-35通过促进Treg分化减轻ARDS炎症的机制,为ARDS治疗提供了新的潜在靶点和工具。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

临床样本检测IL-35和Treg比例

评估ARDS患者外周血中IL-35水平、Treg/CD4+细胞比例及NF-κB表达,并分析其与临床指标的相关性。

收集73名ARDS患者和46名健康对照的血清/外周血,用ELISA检测IL-35、IL-1β、IL-6、IL-10、TNF-α,用流式检测Treg比例,用qRT-PCR检测PBMCs中NF-κB表达,并进行相关性分析。

2

CLP诱导ARDS小鼠模型及IL-35表达变化

建立CLP诱导的ARDS小鼠模型,观察IL-35在血清、肺和脾脏中的表达变化及Treg细胞和炎症因子的动态变化。

对C57BL/6小鼠实施CLP手术,在6小时、24小时、48小时收集血液、肺和脾脏,用ELISA检测IL-35、细胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-10、TGF-β),用qRT-PCR检测EBI3、P35 mRNA,用流式检测Treg频率,并评估肺损伤评分和湿干比。

3

重组IL-35对CLP诱导ARDS的治疗作用

验证重组IL-35对CLP诱导ARDS小鼠的治疗效果,包括炎症、肺损伤、Treg比例和存活率。

小鼠在CLP前30分钟腹腔注射重组IL-35(0.3 μg/g)预防,CLP后30分钟再给一剂治疗;对照组给予IgG。24小时后收集样本,用ELISA检测细胞因子,用流式检测Treg,用H&E染色评估肺损伤,用TUNEL检测凋亡,并记录存活率。

4

检测NF-κB信号通路的变化

探究IL-35治疗是否影响ARDS小鼠肺组织中NF-κB信号通路的表达。

用qRT-PCR检测肺组织P65 mRNA表达,用Western blot检测磷酸化P65蛋白水平,并用TUNEL染色评估肺细胞凋亡。

5

体外诱导Treg分化及机制验证

验证IL-35是否促进初始CD4+ T细胞分化为Tregs,并探讨NF-κB和STAT5信号的作用。

从小鼠脾脏分离初始CD4+ T细胞,在anti-CD3、anti-CD28、IL-2、TGF-β条件下培养3天,加入重组IL-35或NF-κB抑制剂,用流式检测Treg比例,用ELISA检测培养上清IL-10和TGF-β,用Western blot检测p-STAT3和p-STAT5。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
IL-35 ELISA试剂盒MyBioSourceMBS2511987
Histopaque分离液Sigma--
RPMI-1640培养基Gibco--
两性霉素BGibco--
胎牛血清Sigma--
热灭活大肠杆菌Sigma--
TRIzol试剂Takara Bio--
Prime Script RT试剂盒Takara--
SYBR Premix Ix Taq IITakara--
Bio-Rad CFX-96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
水合氯醛----
重组IL-35Adipogen International--
山羊同型IgGBioss--
小鼠细胞因子/趋化因子磁珠面板试剂盒eBioscience--
蛋白提取试剂盒Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒Pierce--
抗磷酸化P65抗体Cell Signaling Technology3039
抗磷酸化Stat5抗体Cell Signaling Technology9356
抗磷酸化Stat3抗体Cell Signaling Technology9138
β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology3700
抗CD4-FITC抗体eBioscience11-0042-81
抗CD25-PE抗体eBioscience35-0251-82
抗Foxp3-APC抗体eBioscience17-5773-82
抗CD4-Percp-cy5-5抗体eBioscience45-0042-82
抗Helios-PE抗体eBioscience12-9883-42
抗Foxp3-FITC抗体eBioscience11-4776-42
固定/破膜试剂盒eBioscience00-5123-43
淋巴细胞分离液GE Healthcare--
初始CD4+ T细胞分离试剂盒IIStemCell--
RPMI 1640培养基Gibco--
重组IL-35Sigma--
NF-κB分子抑制剂R&D2743/10
人IL-10 ELISA试剂盒R&DD1000B
小鼠IL-10 ELISA试剂盒R&DM1000B
小鼠TGF-β ELISA试剂盒R&DMB100B

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
临床样本检测
患者纳入标准(Berlin定义)、排除标准、样本采集时间(入院24小时内)、血清分离条件(1000g, 10min, 4℃)、ELISA检测IL-35及细胞因子、流式检测Treg比例(CD4+CD25highCD127low)
阅读提示:见方法2.1和2.2
CLP诱导ARDS模型
小鼠品系(C57BL/6)、性别(雄性)、年龄(8-12周)、体重(20-24g)、麻醉(3.5%水合氯醛)、CLP手术细节(21号针,75%结扎)、分组(未处理、CLP 6h/24h/48h、CLP+IgG、CLP+IL-35)、每组5只
阅读提示:见方法2.5和2.6
体内给药
重组IL-35剂量(0.3 μg/g)、给药时间(CLP前30分钟和CLP后30分钟)、给药途径(腹腔注射)、对照(山羊IgG)
阅读提示:见方法2.9
体外Treg分化
初始CD4+ T细胞分离方法(磁珠分选)、纯度>90%、培养条件(RPMI 1640+10%FBS)、刺激因子(anti-CD3 5 μg/mL, anti-CD28 2 μg/mL, IL-2 50 U/mL, TGF-β 2.5 ng/mL)、重组IL-35浓度(20 ng/mL)、NF-κB抑制剂浓度(100 ng/mL)、培养时间(3天)
阅读提示:见方法2.13和2.14