MEF来源的间充质干细胞通过分泌IL-10诱导HPC分化为调节型树突细胞

摘要

［研究背景］
　　 间充质干细胞(Mesenchymal stem cell，MSC)目前已从多种组织器官中分离得到，其多向分化潜能、免疫调节特性及不易形成畸胎瘤的安全性使其在再生医学领域广受关注。本实验室前期通过干细胞表面标志Sca-1从小鼠胚胎成纤维细胞（Mouse embryo fibroblasts，MEF）群体中分离纯化出一类原始的间充质干细胞亚群—Sca-1+CD117-Lin-细胞，其具有成脂成骨分化的能力，及抑制淋巴细胞增殖的免疫调节特性。同时，Sca-1+CD117-Lin-细胞还能够在不添加任何外源性细胞因子的情况下诱导造血干细胞(Hematopoietic progenitor cell，HPC)定向分化生成调节型树突细胞(Dendritic cell，DC)而发挥免疫调节作用，并且从形态、表型和功能等方面研究了所诱导生成的调节型DC的生物学特性，初步阐明白介素10(Interleukin-10，IL-10)在此诱导过程中发挥了重要作用，然而，IL-10的详细作用机制尚不清楚。因此，本论文集中研究在MSC诱导的DC生成过程中IL-10发挥作用的信号通路及表观调控等机制。
　　 ［研究目的]
　　 1．从MEF中分离纯化MSC，并在体内研究其免疫调节的特性，尤其对调节型DC生成的影响；
　　 2．研究IL-10在MEF来源的MSC诱导调节性DC生成过程中的详细作用机制。
　　 ［研究方法］
　　 1．磁珠分选纯化Sca-1+CD117-Lin-MEF-MSC，分析其生物学特性，利用混合淋巴细胞培养技术检测其免疫抑制性；
　　 2．体内注射Sca-1+CD117-Lin-MEF-MSC，观察其对机体炎性反应的调节，以及流式检测体内DC的变化情况；
　　 3．体外共培养Sca-1+CD117-Lin-MEF-MSC和HPC，流式细胞术检测调节型DC的生成，基因芯片分析诱导生成的DC与传统DC的差异，ELISA及中和抗体实验寻找共培养体系中发挥关键诱导作用的细胞因子，siRNA干扰技术验证关键转录因子在调节型DC分化过程中的作用，染色质免疫沉淀实验检测关键转录因子基因在调节型DC生成过程中的组蛋白修饰状态。
　　 ［研究结果]
　　 1．MEF来源的Sca-1+CD117-Lin-细胞具有典型的间充质干细胞特性：梭形形态、“S”型生长曲线、大多数细胞停留在细胞周期的G0/G1期、高表达干细胞表面标志分子和多能性基因、具有成脂成骨分化的能力；
　　 2．MEF-MSC具有低免疫原性，且能够发挥免疫调节的功能。体外能够抑制异质物引起的淋巴细胞增殖，在体内能够有效地缓解迟发型超敏反应(Delayed type hypersensitivity，DTH)，减轻患处肿胀程度，上调外周血中IL-10的水平，增加外周血及脾脏中调节型DC的比例；
　　 3．MEF-MSC在体外不添加任何外源因子的情况下能够诱导HPC生成Cd11bhighIalowCD11clow调节型DC（称之为sDC）。此sDC不同于传统的imDC和maDC，且在体内外具有较强的免疫抑制作用；
　　 4．MEF-MSC来源的IL-10对sDC的生成有重要作用，中和IL-10会减少CD11bhighlalowCD11clowsDCs的生成；
　　 5.IL-10激活的细胞因子信号抑制因子3(Suppressor of cytokine signal 3，SOCS3)的表达对sDC的生成必不可少。IL-10可能是通过两种途径影响SOCS3的表达：
　　 (1)激活JAK-STAT5信号通路；
　　 (2)改变关键转录因子SOCS3基因的组蛋白修饰状态，影响其转录活性；
　　 6．严重创伤．失血合并闭合性骨折后的小鼠脾脏中成熟DC减少，而CD11bhighlalowCD11clow DC比例上升，这可能与损伤后机体自身的MSC免疫调节作用有关。
　　 ［结论］
　　 MEF来源的Sca-1+CD117-Lin-MSC能够通过分泌IL-10而激活HPC中SOCS3的表达，从而诱导HPC分化生成CD11bhighlalowCD11clow调节型sDC。此实验阐明了MSC诱导调节性DC分化的具体机制，为MSC应用于临床治疗免疫性疾病提供了实验基础。