Notch信号通路在烧伤感染患者淋巴细胞中的表达研究
倪少俊1 雷 悦2 徐秋月1 王 成1 刘珑玲1
1.遵义医学院第五附属(珠海)医院烧伤整形手外科,广东珠海 519100;2.遵义医学院珠海校区免疫实验室,广东珠海 519090
[摘要]目的 探讨Notch信号通路调控烧伤感染患者淋巴细胞的作用及机制,为烧伤感染的免疫学机制探讨以及潜在治疗手段的发现提供实验基础。方法 选取我院烧伤科2016年7月~2017年7月收治的15例烧伤感染患者作为烧伤感染组,选取同期在我院进行健康体检的15例健康者作为对照组。采用荧光定量PCR(RT-PCR)和免疫印迹法(Western-blot)对两组外周血淋巴细胞(PBL)中的Notch 1和Notch 2从基因转录水平和蛋白水平进行检测。结果烧伤感染组患者PBL中Notch 1和Notch 2基因mRNA水平、蛋白水平的表达显著高于对照组(P<0.05)。结论 烧伤感染患者Notch信号通路被激活,可能与机体抗炎反应相关。
[关键词]Notch信号;烧伤感染;外周血;淋巴细胞;抗炎
[中图分类号]R392.9
[文献标识码]A
[文章编号]1674-4721(2018)10(c)-0016-04
[基金项目]广东省珠海市医学科研基金项目(2017J045)
Expression study of Notch signal pathway in lymphocytes of burn infected patients
NI Shao-jun1LEI Yue2XU Qiu-yue1WANG Cheng1LIU Long-ling1
1.Department of Plastic Surgery,Burns and Hand Surgery,the Fifth Affiliated(Zhuhai)Hospital of Zunyi Medical college,Guangdong Province,Zhuhai 519100,China;2.Immunization Laboratory,Zhuhai Campus of Zunyi Medical College,Guangdong Province,Zhuhai 519090,China
[Abstract]Objective To discuss the role and mechanism of Notch signal pathway regulating lymphocyte of patients with burn infection,to explore the immunology of burn infection and to provide experimental foundation on finding out the potential treatment means.Methods A total of 15 cases of burn infection admitted by the burn department of our hospital from July 2016 to July 2017 were selected as the burn infection group,and 15 healthy subjects who underwent health examination in our hospital during the same period were selected as the control group.Fluorogenic quantitative PCR (real time PCR,RT-PCR)and western blot were used to detect Notch 1 and Notch 2 in peripheral blood lymphocyte (PBL)in the two groups from gene transcription level and protein level.Results mRNA and protein expressions of Notch 1 and Notch 2 in PBL in the burn infection group were significantly higher than that in the control group (P<0.05).Conclusion After Notch signal pathway of patients with burn infection is activated,it may be related to the antiinflammatory reaction.
[Key words]Notch signal;Burn infection;Peripheral blood;Lymphocyte;Antiinflammatory
烧伤患者由于皮肤的完整性受到破坏,其基本功能受到明显损害而失去平衡,使得烧伤患者发生感染的概率有明显且逐渐增加的趋势[1]。在烧伤患者死亡危险因素中,感染是最主要危险因素之一[2]。研究显示,T、B细胞的分化、发育都离不开Notch信号通路的参与[3-5]。烧伤患者机体存在细胞免疫功能低下的同时也会表现出对炎性反应的增强[6-7],这些病理变化是否有Notch信号通路的参与值得探讨。本课题旨在通过研究Notch信号通路在烧伤感染患者外周血淋巴细胞(peripheral blood lymphocytes,PBL)中的表达,探讨Notch信号通路与烧伤感染患者淋巴细胞的关系,阐明Notch信号在烧伤感染调节中的可能作用机制。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取我院烧伤科2016年7月~2017年7月收治的15例烧伤感染患者作为烧伤感染组,采用中国新九分法估算患者烧伤面积,三度四分法估算患者烧伤深度,其中男8例,女7例;年龄为 21~46岁,平均(36.8±7.90)岁;21岁 2例,32 岁 3 例,37 岁 4 例,40岁1例,44岁2例,46岁3例。选取同期在我院进行健康体检的15例健康者作为对照组,其中男9例,女6例;年龄为 19~52 岁,平均(36.27±10.64)岁;19 岁 1 例,23岁3例,34岁2例,36岁4例,44岁2例,52岁3例。两组的一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。本研究经医院医学伦理委员会审核批准,入选本研究的对象均签署知情同意书。
1.2 主要试剂
TRIZOL试剂购自美国Invitrogen公司,cDNA合成试剂盒购自德国Qiagen公司,SYBR Advantage qPCR Premix试剂盒购自日本Takara公司,兔抗人Notch 1和Notch 2抗体购自美国Cell Signaling Technology公司。
1.3 实验方法
1.3.1 标本收集及淋巴细胞分离 根据分组结果,分别采取烧伤感染组和健康对照组研究对象的静脉血3~5 ml,肝素抗凝管收集血液样本,人PBL分离液分选获得PBL,操作步骤按试剂说明书进行。收集后的淋巴细胞分成两部分,一部分用于提取总RNA,一部分用于提取总蛋白。
1.3.2 实时荧光定量 PCR(real-time PCR,RT-PCR)检测Notch 1和Notch 2基因mRNA的表达 采用经典的TRIZOL法提取样本细胞的总RNA,取1 μl RNA样品测定A260/A280比值,确保其浓度和纯度符合要求后,其余放在-80℃冰箱中保存备用。cDNA的合成严格按照反转录试剂盒说明书进行操作。采用Takara公司SYBR AdvantageqPCR Premix试剂盒进行PCR反应,总反应体积为20 μl,每个样本做3个重复,取平均值作为最终数值。Notch 1和Notch 2基因及内参β-actin引物序列参照文献[8],引物由上海生工生物工程有限公司合成,其具体序列见表1。RT-PCR结果采用 2-ΔΔCt方法运算。
表1 Notch1和Notch2基因及内参引物序列

1.3.3 免疫印迹法(Western-blot)检测Notch 1和Notch 2蛋白 裂解PBL提取蛋白,BCA法进行蛋白质定量,根据蛋白浓度计算蛋白及上样缓冲液的体积,总蛋白中加入5×Buffer蛋白上样缓冲液,沸水浴15 min,每个泳道蛋白上样20 μg,行SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳,电泳结束后恒流湿法转膜,5%脱脂奶粉溶液室温封闭2 h后,加入免抗人Notch 1和Notch 2抗体(稀释比为1∶750)4℃旋转孵育过夜,TBST洗膜3次,每次5 min。加辣根过氧化物酶(HRP)标记山羊抗兔IgG二抗(稀释比为 1∶1000),孵育 1 h,TBST 洗膜 3次,每次3 min。加入ECL化学发光液,成像仪上进行曝光,对图像进行灰度分析。结果以目的蛋白灰度值与GAPDH蛋白灰度值之比来表示。
1.4 统计学方法
采用SPSS 17.0统计学软件对数据进行分析,计量资料以均数±标准差(±s)表示,采用 t检验,以 P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 烧伤感染患者PBL中Notch 1和Notch 2基因mRNA水平的变化
RT-PCR结果显示,烧伤感染患者PBL中Notch 1和Notch 2基因mRNA表达水平分别是健康人的6.73倍和2.56倍。与健康人相比,烧伤感染患者PBL中Notch 1和Notch 2基因mRNA水平均显著性高于健康人群(P<0.05)(图 1)。

 
图1 荧光定量PCR检测
2.2 烧伤感染患者PBL中Notch 1和Notch 2蛋白水平的变化
Western-blot检测烧伤感染患者与健康人群PBL中Notch 1和Notch 2蛋白表达结果显示,健康人与烧伤感染患者的PBL都有Notch 1和Notch 2蛋白表达,并且两者在烧伤感染患者中的表达皆显著高于对照组(P<0.05)(图 2)。

 
图2 Western-blot检测
3 讨论
Notch信号通路是一个古老的信号传导途径,在各种低等级和高等级动物中都广泛存在,并且在物种进化过程中保持高度保守性,Notch受体通过与邻近细胞的配体相互作用来精确调节各谱系细胞和组织的分化,是一条影响细胞命运的信号转导通路。完整的Notch信号通路组成包括Notch受体、Notch配体和细胞内效应分子DNA结合蛋白以及Notch的调节分子等[9]。国内外的研究显示,Notch信号在外周免疫系统中发挥重要作用,对免疫细胞分化和调节过程的作用尤为显著[10-11]。特异性抗原激活淋巴细胞后进行特异性的克隆扩增,促使Notch 1受体表达基点上调;同时T细胞亦对相关的细胞因子(如IL-1、IL-4、IL-10等)作出了一系列反应、调节。T细胞在生长过程中由这些细胞因子通过信号传导并且诱导进行定向分化 [12],Notch信号通路又通过一系列途径促进淋巴细胞分化、增殖。Notch信号也可以通过调节淋巴细胞表面CD25的表达以及增强NF-κB的活性,促进干扰素-γ的分泌等途径来促进淋巴细胞的增殖、活化[12-18],除了 T 细胞,Palaga等[19]的研究显示,Notch 信号也参与巨噬细胞免疫功能的调控。在本研究中,健康人和烧伤感染患者的外周血中都有Notch 1的表达,并且在烧伤感染患者的外周血中表达更高,提示机体在受到感染后通过上调Notch 1的表达来增强免疫系统的功能对抗入侵的病原微生物。
Notch 2作为Notch信号通路的一个重要受体,在机体的外周免疫系统中发挥着复杂的生理病理作用。 秦亚录等[20]的研究显示,Notch 2、3、4-Jagged-1 介导的Notch信号通路激活与外周血炎症因子(IL-1β、IL-8、TNF-α)的高表达与Notch信号通路激活有关。采用基因敲除或者基因沉默方法的研究显示,Notch 2信号可促进Th2分化,Notch 2或Notch 1信号通过促进GATA-3和IL-4的表达来诱导Th2分化。彭思璐等[21]的研究显示,慢性乙型肝炎患者易感染病原菌,且感染后患者血清中Notch 1和Notch 2蛋白水平明显升高,此结果与本课题的研究结果类似。
Notch信号通路对免疫系统的影响还有待进一步研究,笔者从临床角度对Notch信号通路进行了初步的探索,遗憾的是,受条件所限本研究没有得到进一步深入。总而言之,PBL中Notch通路的Notch 1、Notch 2受体的表达与外周免疫系统的诸多生理和病理活动密切相关,通过检测PBL中两个重要Notch受体表达水平的变化,能够为临床医生全面了解烧伤患者的感染程度和判断预后提供有价值的参考,将Notch受体的表达变化作为参考指标以选择合适的治疗方案,具有较高的临床应用价值。如果能将Notch 1和Notch 2受体联合其他多种免疫细胞因子检测,如抗炎因子、促炎因子等,有望进一步增加其敏感度和特异性,提高和拓展其临床诊断与治疗方面的应用。
[参考文献]
[1]黎鳌.烧伤治疗学[M].北京:人民卫生出版社,1995.
[2]王福庆,崔立华,张雷,等.降钙素原和超敏C-反应蛋白变化在烧伤感染不同时期的意义[J].潍坊医学院学报,2018,40(1):75-78.
[3]Haque R,Song J,Haque M,et al.c-Myc induced survivin is essential for promoting the Notch dependent T cell differentiation from hematopoietic stem cells[J].Genes,2017,8(3):97.
[4]Okuhashi Y,Itoh M,Tohda S.Hedgehog stimulation suppresses clonogenicity and activates NOTCH signalling in T-lymphoblastic leukaemia jurkat cells[J].Anticancer Res,2017,37(9):5005.
[5]Chiang MY,Radojcic V,Maillard I.Oncogenic Notch signaling in T-cell and B-cell lymphoproliferative disorders[J].Curr Opin Hematol,2016,23(4):362.
[6]李明华,刘冬梅,刘进辉.16SrRNA对于烧伤脓毒血症患者机体免疫调控的作用研究[J].系统医学,2018,3(2):25-27.
[7]董宁,王薪琪,李峰,等.严重烧伤患者外周血调节性T细胞免疫反应与脓毒症的关系[J].感染、炎症、修复,2017,18(3):131-135.
[8]焦志军,王文红,陈蕾,等.定量PCR检测类风湿关节炎患者外周血单个核细胞Notch基因表达[J].江苏大学学报(医学版),2007,17(6):534-536.
[9]Brzozowazasada M,Piecuch A,Michalski M,et al.Notch and its oncogenic activity in human malignancies[J].Eur Surg,2017,49(5):1-11.
[10]Liu LL,Li FH,Zhang Y,et al.Tangeretin has anti-asthmatic effects via regulating PI3K and Notch signaling and modulating Th1/Th2/Th17 cytokine balance in neonatal asthmatic mice[J].Braz J Med Biol Res,2017,50(8):e5991.
[11]任文汇.Notch信号通路在B细胞分化发育以及B细胞淋巴瘤中作用的研究进展[J].中国肿瘤生物治疗杂志,2016,23(2):282-286.
[12]Huang HM,Hsiao G,Fan CK,et al.Correction:notch ligand delta-like 4-pretreated dendritic cells alleviate allergic airway responses by enhancing IL-10 production[J].PLoS One,2017,12(10):e0186529.
[13]Choi SH,Severson E,Pear WS,et al.The common oncogenomic program of NOTCH1 and NOTCH3 signaling in T-cell acute lymphoblastic leukemia[J].PLoS One,2017,12(10):e0185762.
[14]Yang Z,Qi Y,Lai N,et al.Notch1 signaling in melanoma cells promoted tumor-induced immunosuppression via upregulation of TGF-β1[J].J Exp Clin Cancer Res,2018,37(1):1.
[15]Jena N,Sheng J,Hu JK,et al.CDK6-mediated repression of CD25 is required for induction and maintenance of Notch1-induced T cell acute lymphoblastic leukemia[J].Leukemia,2015,30(5):1033-1043.
[16]黄文烨,孙秋惠,陈冶平.CD4+CD25+CD127low调节性T细胞、TGF-β及Notch1基因在特发性血小板减少性紫癜发病机制中作用研究[J].中国实验血液学杂志,2015,23(6):1652-1656.
[17]Herranz D,Ambesi-Impiombato A,Sudderth J,et al.Metabolic reprogramming induces resistance to anti-NOTCH1 therapies in T cell acute lymphoblastic leukemia[J].Nat Med,2015,21(10):1182.
[18]Luo X,Xu L,Li Y,et al.Notch pathway plays a novel and critical role in regulating responses of T and antigen-presenting cells in aGVHD[J].Cell Biol Toxicol,2017,33(2):1-13.
[19]Palaga T,Wongchana W,Kueanjinda P.Notch signaling in macrophages in the context of cancer immunity[J].Front Immunol,2018,9:652.
[20]秦亚录,许锋成,余朝萍,等.Notch 2、3、4 和 Jagged-1 在风湿性心脏病患者外周血淋巴细胞上表达及其与IL-1β、IL-8、TNF-α 水平的相关性研究[J].四川医学,2015,36(9):1240-1243.
[21]彭思璐,刘冰,罗大勇,等.慢性乙型肝炎患者感染病原菌分布与Notch信号通路蛋白异常研究[J].中华医院感染学杂志,2016,26(3):543-545.
收稿日期:2018-05-10
本文编辑:祁海文