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蛋白激酶和磷酸酯酶分别控制着磷酸化、去磷酸化,二者之间的平衡在调控细胞增殖及分化等过程扮演重要角色。CD45分子是一种广泛表达在淋巴细胞表面跨膜蛋白酪氨酸磷酸酯酶(PTP ase)。通过其胞质区PTP ase的活性,调控Src家族蛋白激酶去磷酸化,从而在T细胞抗原受体(TCR)介导的信号转导中发挥关键作用。随着CD45分子在T细胞信号通路研究的不断深入,CD45已作为重要的分子靶点,用于免疫活性筛选和分子机理研究。基于黄芪“健脾补中,益卫固表”之功效和治一切“气衰血虚”之症,通过CD45 PTPase小分子调节剂高通量筛选模型,首次发现黄芪皂苷(As)能够显著激活CD45PTPase酶活性,因此提出黄芪皂苷可能通过激活CD45 PTPase介导免疫调节活性这一科学假设。本研究拟利用体外细胞模型,并结合体内动物模型,进一步深入探讨黄芪皂苷的免疫调节活性以及激活CD45 PTPase介导免疫调节作用的分子机理,以期为黄芪免疫调节作用寻找新颖的作用靶点,对弘扬传统中医药学具有重要的意义。
本论文首先对4个黄芪皂苷(Astragaloside,As)单体组分进行了免疫调节活性的研究。结果显示,黄芪皂苷Ⅰ-Ⅳ对ConA诱导T淋巴细胞增殖具有一定的促进作用,而对B淋巴细胞增殖无明显的影响;进一步研究发现,黄芪皂苷Ⅰ-Ⅳ在3~30(nM)浓度范围显著促进anti-CD3 mAb诱导的脾脏T淋巴细胞增殖,然而随着浓度的增加,其促增殖活性逐渐减弱,甚至出现免疫抑制作用。本部分研究结果表明,黄芪皂苷能双向调节T淋巴细胞的增殖,体外用药主要影响T淋巴细胞的功能,其中黄芪皂苷Ⅱ免疫调节活性相对优于其它黄芪皂苷单体。因此在后续研究中,我们以黄芪皂苷Ⅱ为代表,继续阐述黄芪皂苷的免疫调节作用及作用机制。
接着论文第二部分我们观察了黄芪皂苷Ⅱ体内给药对正常小鼠和免疫功能低下病理模型小鼠免疫功能的影响。研究结果证实,黄芪皂苷Ⅱ(50mg/kg,p.o.)显著促进正常小鼠T、B淋巴细胞增殖反应以及IL-2、IFN-γ的产生;黄芪皂苷Ⅱ(50mg/kg,p.o.)能拮抗免疫低下模型小鼠脾指数的下降,促进免疫功能低下小鼠T淋巴细胞增殖功能的恢复,增加IL-2、IFN-γ的产生,提高NK细胞的细胞毒杀伤活性,进一步研究显示,黄芪皂苷Ⅱ并不影响CD4+T淋巴细胞、B220+亚群比例的变化,但能够下调CD8+细胞毒性T细胞比例,提高Th/Ts(CD4+/CD8+)比值,从而改善免疫低下模型小鼠免疫功能。
最后以黄芪皂苷Ⅱ作为代表,深入研究黄芪皂苷Ⅱ免疫调节活性及其激活CD45 PTPase介导免疫调节作用的分子机制。结果表明,黄芪皂苷Ⅱ对ConA、异体抗原诱导的T淋巴细胞反应均具有促进作用,而对B淋巴细胞增殖和小鼠巨噬细胞产生NO没有明显的影响;黄芪皂苷Ⅱ显著促进anti-CD3mAb诱导的脾脏T淋巴细胞增殖以及IL-2、IFN-γ的产生,上调CD4+T细胞表面活化标志CD25、CD69、细胞粘附分子CD44以及CD45的表达。另外,黄芪皂苷Ⅱ显著促进anti-CD3/CD28 mAb诱导纯化T细胞的增殖及IL-2、IFN-γ的产生水平,同时在基因转录水平上,也能够显著上调IFN-γ、T-bet的mRNA表达,而对IL-2无明显影响;尤其值得注意的是,CD45 PTPase特异性抑制剂取消了黄芪皂苷Ⅱ促进anti-CD3 mAb诱导脾脏T淋巴细胞的增殖及IFN-γ的产生;进一步的酶动力检测结果显示,该抑制剂同样取消黄芪皂苷激活CD45分子的PTPase活性。CD45 PTPase在T淋巴细胞作用的激酶主要是P56LCK(Tyr505)。黄芪皂苷Ⅱ显著促进P56LCK(Tyr505)去磷酸化,从而激活该激酶及相关的下游信号通路,调控T淋巴的增殖及细胞因子的产生。
综上所述,本论文系统、深入地研究黄芪皂苷免疫调节活性以及作用机理。证明了黄芪皂苷在体内、体外均显示出良好的免疫调节作用,揭示了黄芪皂苷通过激活CD45 PTPase介导免疫调节作用的分子机制,为黄芪皂苷免疫调节作用找到新颖作用靶点,丰富和发展黄芪“健脾补中,益卫固表”功效的科学内涵,为传统中药的现代研究提供新的研究思路和方法。