孙 刚,朱晓辰,贺 旭,毕新岭
海军军医大学(第二军医大学)第一附属医院皮肤科,上海 200433
特应性皮炎(atopic dermatitis,AD)是一种常见的炎症性皮肤病,其特征是反复出现湿疹样病变和剧烈瘙痒,该病可发生在所有年龄和种族的人群,对患者及其家庭造成了巨大的心理及经济负担[1]。WHO 数据显示,全世界有至少2.3 亿人患有AD,儿童AD 患病率为15%~25%[2]。雷西莫特是咪唑喹啉类免疫应答调节剂,可促进 干扰素和IL-12 的产生、减少IL-4 和IL-5 的生成,从而促进辅助性T 细胞(helper T cell,Th)1 反应和抑制Th2 反应,同时降低健康人、变应性鼻炎及AD 人群的IgE 水平[3]。因此,科研人员尝试将雷西莫特应用于变应性疾病,目前已有相关动物实验开展[4]。本研究通过对AD 模型小鼠腹腔注射雷西莫特,观察其对AD 的治疗效果,并探讨可能的作用机制。
1.1 主要试剂与设备 卡泊三醇搽剂(丹麦利奥制药有限公司,批号H20150664)。小鼠IgE、IL-4、IL-13 ELISA 检测试剂盒(武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司),TRIzol 试剂(美国Invitrogen 公司)。酶标检测仪(美国Bio-Tek 公司),荧光定量PCR 仪(美国Applied Biosystems公司)。
1.2 实验动物 6~8 周龄雌性BALB/c 小鼠(SPF级)30 只,体重18~20 g,购自北京维通利华实验动物有限公司[实验动物生产许可证号为SCXK(京)2018-0013],饲养于海军军医大学(第二军医大学)第一附属医院动物实验中心[实验动物使用许可证号为SYXK(沪)2020-0033]。
1.3 动物分组及处理 将30 只小鼠随机分为空白组、模型组、治疗组,每组10 只。模型组及治疗组小鼠耳部连续14 d 涂抹卡泊三醇搽剂(每天2 nmol 卡泊三醇)诱导AD 模型,模型组同时予200 µL PBS 每天腹腔注射、治疗组予50 nmol 雷西莫特(溶于200 µL PBS)每天腹腔注射[4];空白组小鼠不给予任何处理。
1.4 观察指标
1.4.1 耳部皮损情况 实验第15 天观察各组小鼠的耳部皮损红斑、肿胀及鳞屑情况,同时用游标卡尺测量小鼠耳厚度。
1.4.2 耳部组织病理学检查 实验第15 天,经眼眶取血后以颈椎脱臼法处死小鼠,沿耳根部剪下鼠耳。将取下的鼠耳纵向一分为二,一半放入组织固定液中固定并经石蜡包埋后切片,通过H-E 染色观察真皮炎症细胞浸润情况,通过甲苯胺蓝染色观察肥大细胞分布情况;另一半放入-80 ℃冰箱备用。
1.4.3 ELISA 检测血清IgE、IL-4、IL-13 水平 实验第15 天,将采集的血液于室温静置2 h,4 ℃3 996×g离心15 min,取血清分管冻存于-80 ℃冰箱中备用。按照相关试剂盒说明书进行血清IgE、IL-4、IL-13 检测。
1.4.4 qPCR 检测耳部皮损组织中胸腺基质淋巴细胞生成素(thymic stromal lymphopoietin,TSLP)、γ 干扰素mRNA 表达 取-80 ℃冻存的小鼠耳部皮损组织,在液氮中剪切及研磨,采用TRIzol 法提取总RNA,使用Nanodrop 2000 超微量分光光度计(美国ThermoFisher Scientific 公司)检测RNA 浓度及纯度。通过反转录合成cDNA 第一链,以该链为模板、GAPDH为内参照进行PCR 扩增。PCR 反应条件:94 ℃ 2 min;94 ℃ 30 s,55 ℃ 30 s,72 ℃30 s,共30 个循环;72 ℃ 7 min。采用2-Ct 法计算目的基因相对表达量。GAPDH上游引物序列为5'-CCTCGTCCCGTAGACAAAATG-3',下游引物序列为5'-TGAGGTCAATGAAGGGGTCGT-3';TSLP上游引物序列为5'-AGAGAAGCCCTCAATGACCAC-3',下游引物序列为5'-TGAGGTTTGATTCAGGCAGATGT-3'; 干扰素上游引物序列为5'-CTCAAGTGGCATAGATGTGGAAG-3',下游引物序列为5'-TGACCTCAAACTTGGCAATACTC-3'。所有引物均由上海擎熙生物科技有限公司合成。
1.5 统计学处理 应用GraphPad Prism 8 软件进行数据分析。呈正态分布的计量资料以±s表示,任意两组间资料的比较采用独立样本t检验。检验水准(α)为0.05。
2.1 各组小鼠耳部皮损大体情况 空白组小鼠耳部皮肤未见异常(图1A);模型组小鼠耳部皮肤明显肿胀发红、毛细血管扩张,其上附有细小的鳞屑(图1B);与模型组相比,治疗组小鼠耳部皮肤红肿、鳞屑明显缓解,有轻度毛细血管扩张(图1C)。模型组小鼠耳厚度为(0.48±0.02)mm,与空白组[(0.19±0.01)mm]相比增厚(P<0.01);治疗组小鼠耳厚度[(0.35±0.02)mm]较模型组变薄(P<0.01)。
2.2 各组小鼠耳部组织病理学变化 H-E 染色可见空白组小鼠耳部组织表皮、真皮结构正常,真皮内散在少量组织细胞,未见明显炎症细胞浸润(图2A);模型组小鼠表皮角化过度、角化不全,棘层明显增厚,皮突延长,棘细胞间水肿,真皮全层见大量炎症细胞浸润,并可见毛细血管扩张充血(图2B);治疗组小鼠表皮角化、棘层增厚较模型组明显缓解,未见棘细胞间水肿,真皮内可见淋巴细胞及组织细胞,淋巴细胞分布数量减少(图2C)。甲苯胺蓝染色可见空白组小鼠真皮内散在少量肥大细胞(图3A),模型组真皮内肥大细胞明显增多(图3B),治疗组小鼠真皮内肥大细胞较模型组明显减少(图3C)。
2.3 各组小鼠血清IgE、IL-4、IL-13 水平 ELISA检测结果(图4)显示,与空白组相比,模型组小鼠血清中IgE、IL-4、IL-13水平均升高(P均<0.01),说明小鼠AD 模型构建成功。与模型组相比,治疗组小鼠血清IgE、IL-4、IL-13 水平均下降,差异均有统计学意义(P均<0.05)。
2.4 各组小鼠耳部组织中TSLP、γ 干扰素mRNA表达 qPCR 检测结果显示,模型组小鼠耳部组织 中TSLPmRNA 表 达 量(0.97±0.24)较 空 白组(0.34±0.09)升高(P<0.01),治疗组TSLPmRNA 表达量(0.80±0.17)与模型组比较差异无统计学意义(P>0.05)。模型组小鼠耳部组织中 干扰素mRNA 表达量(0.81±0.48)与空白组(1.05±0.08)相比差异无统计学意义(P>0.05),但治疗组γ 干扰素mRNA 表达量(1.20±0.14)较模型组升高(P<0.05)。
AD 的病因复杂,包括遗传、免疫和环境等因素,其中皮肤屏障功能异常和免疫功能障碍被认为是AD 发病机制的关键。免疫功能障碍相关的发病机制包括血清IgE 水平升高、Th1/Th2 免疫反应失衡、Th2 细胞因子过表达、表达皮肤淋巴细胞相关抗原的T 细胞增加、表皮炎症性树突状细胞(包括朗格汉斯细胞)中Fc 受体Ⅰ及TSLP 表达增加等[5]。卡泊三醇能够诱导小鼠角质形成细胞过表达TSLP,导致AD 样皮损;在卡泊三醇诱导的AD小鼠模型中可见表皮增生,真皮内嗜酸性粒细胞和肥大细胞等炎症细胞浸润,皮损处TSLP、IL-4、IL-5、IL-13、IL-31、IL-10、IL-8 等Th2 细胞因子表达增加,同时小鼠血清中IgE 水平升高[6]。因此,卡泊三醇诱导的动物模型很好地再现了AD 免疫功能障碍的特征。本实验即采用卡泊三醇搽剂诱导AD 模型,观察雷西莫特对AD 小鼠的治疗效果及可能的作用机制。
Toll 样受体(Toll-like receptor,TLR)是一种模式识别受体,是固有免疫的重要组成部分,可对入侵的病原体产生防御性炎症反应[7]。研究表明,雷西莫特作为TLR7/8 激动剂可诱导细胞因子如 干扰素、 干扰素和IL-12表达,从而增加Th1免疫应答,同时抑制Th2 细胞产生IL-4 和IL-5[8]。本研究中,治疗组小鼠耳部皮损肿胀、红斑、鳞屑情况较模型组改善,耳部皮损组织中炎症细胞浸润程度减轻,肥大细胞数量减少,血清IL-4、IL-13水平下降,耳部皮损组织中 干扰素表达增加。结果表明腹腔注射雷西莫特可以通过调节Th1/Th2 免疫应答反应改善小鼠AD 症状。
IgE 在哮喘、变应性鼻炎、AD 等变应性疾病的发病中起着至关重要的作用,Th2 细胞因子有助于激活B 淋巴细胞促进IgE 产生,而IgE 可促进肥大细胞和嗜碱性粒细胞脱颗粒进而导致过敏反应,两者可协同放大皮肤炎症反应[9]。雷西莫特可直接作用于B 淋巴细胞而抑制IgE 的合成,也可通过促进 干扰素和IL-12 的分泌抑制IgE 的产生[10]。本实验中,治疗组小鼠血清IgE 水平低于模型组,提示腹腔注射雷西莫特可能通过抑制IgE 分泌改善AD 皮损情况。
TSLP 作为一种细胞因子,能够促进B 淋巴细胞和髓系树突状细胞的活化,参与人和小鼠AD 及相关疾病的发生、发展。TSLP 通过TNF 受体超家族成员4 配体促使树突状细胞产生CC 趋化因子配体17 及22,招募CD4+Th2,还可以刺激肥大细胞和自然杀伤T 细胞活化,从而增加Th2 细胞因子的产生[11]。雷西莫特可下调TNF 受体超家族成员4 配体的表达并促进IL-10、IL-12 的产生,消除TSLP 相关树突状细胞参与的Th2 免疫应答,有助于缓解或预防变应性炎症[12]。本实验中,治疗组小鼠皮损组织中TSLPmRNA 表达量与模型组比较差异无统计学意义,提示腹腔注射雷西莫特可能不会直接影响TSLP 表达,其机制可能与下调TNF 受体超家族成员4 配体表达有关。
综上所述,本实验结果显示腹腔注射雷西莫特可以改善AD 小鼠的皮炎状况,作用机制可能与雷西莫特抑制Th2 反应、减少IL-4 和IL-13 分泌,增强Th1反应、增加 干扰素mRNA 表达,同时抑制IgE 的合成有关,但其发挥作用的具体通路及不良反应有待进一步研究。