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B7-H1(B7-homolog1)是新发现的重要的共刺激分子之一,也称为程序死亡分子1配体-1(programmed death-1 ligand-1,PD-L1),主要表达于树突状细胞(dendritic cell,DC)、B细胞、T细胞、单核细胞和肿瘤细胞。B7-H1主要和程序死亡分子-1(programmed death-1,PD-1)结合传递负调节信号,导致T细胞免疫功能降低。予慢性病毒感染的鼠体内注射B7-H1单克隆抗体,即使在CD4+T细胞耗竭的情况下,亦能改善特异性细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic Tlymphocyte,CTL)功能,抑制体内病毒载量,临床症状改善。因而,我们推测B7-H1可能在艾滋病(acquired immunodeficiency symdrome,AIDS)免疫发病机制中有重要作用。
本研究旨在通过观察无症状HIV感染者/AIDS患者(HIV/AIDS患者)外周血免疫细胞上B7-H1的表达特点,探讨其与疾病发展状态的关系;研究HIV感染对mDCs表面B7-H1表达及其对免疫功能的影响,阐明HIV/AIDS患者细胞免疫功能低下的分子机制,为开展免疫治疗和完善DC疫苗提供理论基础。
我们收集了HIV/AIDS患者外周血标本110份和14例健康人外周血标本,应用流式细胞技术分析外周血中髓样树突状细胞(myeloid dendritic cell,mDCs)和CD4+、CD8+T淋巴细胞、单核细胞上B7-H1的表达频率。结果显示,HIV/AIDS患者mDCs和CD4+、CD8+T淋巴细胞、单核细胞上B7-H1的表达频率均明显高于健康对照,并表现为AIDS患者高于HIV感染者;值得注意的是,免疫细胞上B7-H1表达与CD4细胞计数呈显著负相关,与血浆病毒载量呈明显的正相关;尤其是mDCs上B7-H1表达与CD4细胞计数和血浆病毒载量的相关性更好,典型进展者(Typical progressor,TP) mDCs上B7-H1表达频率显著高于长期不进展者(long-term non-progressor,LTNP)。抗逆转录病毒治疗(antiretroviraltherapy,ART)完全应答者mDCs上表达B7-H1频率低于AIDS患者和TP患者,而与LTNPs相当。我们还纵向观察了6例ARV患者的B7-H1表达变化,结果显示ART有效且CD4细胞计数恢复好的患者mDCs上B7-H1表达频率迅速并持续降低。这些均有力地说明B7-H1的表达与HIV/AIDS患者的疾病状态有密切关系,是疾病进展的指标。
B7-H1在HIV/AIDS患者mDCs上表达升高可能是HIV直接导致了B7-H1上调,但B7-H1上调对mDCs功能影响如何呢?我们将纯化的健康人mDCs与FIV-1 NL4-3毒株,加与不加抗逆转录病毒药叠氮胸苷(zidovudine,AZT)共培养,发现HIV-1毒株可以在体外刺激健康人外周血mDCs上B7-H1的表达,而加入AZT可以部分抑制B7-H1的上调;在纯化的HIV/AIDS患者mDCs中加入B7-H1可溶性受体sPD-1体外培养,sPD-1抑制mDCs上成熟分子CD80、CD86和HLA-DR的表达,诱导mDCs凋亡,促进mDCs分泌IL-10,减少IL-12的产量。这些结果表明,HIV-1直接诱导mDCs上B7-H1表达升高,B7-H1信号反向抑制了mDCs成熟及其功能。
我们进一步研究了mDCs上B7-H1抑制信号对免疫效应细胞-T细胞功能的影响。我们将患者及健康人的纯化mDCs与非自体健康人的CD3+T细胞以不同比例混合培养,采用[3H]-TdR掺入法检测异源性T细胞的增殖,并采用流式微球阵列分析(cytometric bead assay,CBA)检测细胞培养上清中细胞因子浓度,并观察用B7-H1单克隆抗体5H1阻断B7-H1抑制信号的效果。结果显示,患者mDCs刺激异源性CD3+T细胞增殖的能力比健康人的mDCs明显降低:而阻断mDCs和T细胞之间的B7-H1途径可以恢复患者mDCs对T细胞的刺激能力。CBA结果显示,阻断B7-H1抑制信号细胞培养上清中l型细胞因子IFN-γ,IL-12,TNF-α,TNF-β和IL-1β的浓度明显升高,而2型细胞因子IL-4和IL-10的浓度则明显降低。且流式细胞内因子染色方法结果显示,阻断B7-H1信号能够明显提高T细胞1型细胞因子IFN-γ的产生,而产生2型细胞因子IL-4的CD3+T则减少,进一步验证了培养上清中细胞因子CBA法检测结果。
以上结果表明,HIV/AIDS患者mDCs和CD4+、CD8+T淋巴细胞、单核细胞上B7-H1表达升高是HIV感染直接所致,并与疾病进展密切相关,是疾病进展的标志。HIV/AIDS患者mDCs上B7-H1表达频率的升高可能是mDCs本身功能和所介导T细胞功能降低的重要原因,而阻断B7-H1抑制信号可以增强T细胞的免疫功能;本研究提供证据证明B7-H1/PD-1抑制信号反向介导了HIV感染过程中mDCs数量减少和功能损害,从而导致T细胞免疫功能进一步低下;也再次支持了阻断B7-H1抑制信号可能是艾滋病的一个潜在的免疫治疗方法。