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多色流式细胞术对正常人外周血中TCRVα24+NKT细胞与传统T细胞间的相关性研究*

2015-06-05姚春艳姜丽娜汪洪涛金齐力李柏青

关键词:正常人亚群外周血

姚春艳, 姜丽娜, 汪洪涛, 金齐力, 李柏青△

多色流式细胞术对正常人外周血中TCRVα24+NKT细胞与传统T细胞间的相关性研究*

姚春艳1, 姜丽娜2, 汪洪涛1, 金齐力3, 李柏青1△

1蚌埠医学院医学检验系免疫学教研室,安徽省感染与免疫重点实验室,蚌埠 233000
2蚌埠医学院病理生理学教研室,蚌埠 233000
3蚌埠医学院第二附属医院检验科,蚌埠 233000

目的 探讨正常人外周血中TCRVα24+NKT细胞与传统CD3+T细胞在含量和亚群上的关系。方法 采用五色荧光染色和流式细胞术检测TCRVα24+NKT细胞与传统CD3+T细胞在30例正常人外周血中所占比例,两群细胞中各亚群(CD4亚群、CD8亚群、双阴性亚群及CD45RA初始细胞亚群)在各自细胞群体中所占比例,统计软件分析两群细胞间各指标的差异及相关性。结果 NKT细胞在正常人外周血中所占比例为0.35%(0.10%~1.50%),CD3+T细胞比例为58.4%(43.2%~72.5%);在Va24+NKT细胞中CD4亚群所占比例为69.1%(21.3%~90.9%)、CD8亚群为15.0%(4.5%~76.2%)、双阴性亚群为9.5%(0.7%~69.4%)、CD45RA初始细胞亚群为32.4%(6.8%~54.0%),在CD3+T细胞中CD4亚群所占比例为54.7%(27.0%~74.7%)、CD8亚群为33.7%(19.9%~48.2%)、双阴性亚群为10.2%(1.9%~24.4%)、CD45RA初始细胞亚群为39.8%(10.3%~63.0%)。两群细胞间除CD4亚群和CD45RA亚群具有显著相关性(r=0.435 5,P<0.05;r=0.829 5,P<0.01),其余各指标均无相关性。CD4+NKT细胞含量与总NKT细胞含量呈显著负相关,而CD8+NKT与总NKT细胞呈显著正相关(r=-0.680 2,P<0.01;r=0.401 7,P<0.05)。结论 正常人外周血中TCRVα24+NKT细胞与传统T细胞间除在CD4亚群和CD45RA初始细胞亚群间有显著相关外,其余各亚群相关较少。

流式细胞术; NKT细胞; 相关性

自然杀伤T细胞(natural killer T cells,NKT细胞)是一类表达NK细胞相关表面分子的特殊T淋巴细胞亚群,该群细胞具有以下主要特征:首先,NKT细胞TCR的Vα链表达较恒定,在小鼠恒定表达Vα14-Jα18链,且通常与Vβ8.2、Vβ2或Vβ7共表达[1],在人类则恒定表达Vα24-Jα18-Vβ11链[2],因此NKT细胞又被称为iNKT细胞(invariant NKT cell,iNKT细胞),由于NK细胞通常情况下不表达TCR,所以这也是NKT细胞区别于NK细胞的主要特点之一;其次,NKT细胞只能识别由CD1d分子提呈的糖脂类抗原,而非传统T细胞所识别的由MHCⅠ类或Ⅱ类分子提呈的蛋白质类抗原[3],活化后的NKT细胞可以迅速分泌IFN-γ、IL-4、IL-17等细胞因子,从而发挥重要的调节功能[4-6]。

NKT细胞与传统T细胞间除具有以上区别外,也存在某种联系。如NKT细胞通常被认为来源于胸腺[7],这与传统T细胞相同;CD4和CD8分子是划分传统T细胞的分化发育阶段的标志分子,通常根据CD4和CD8分子的表达情况可以对T细胞进行分类,而NKT细胞也可按此法进行分类,可将NKT细胞划分为CD4+、CD8+和CD4-CD8-双阴性NKT细胞;此外,研究表明在小鼠体内分布有传统T细胞的各器官或组织内都分布着不同数量的NKT细胞[8]。

为了进一步弄清人体内NKT细胞与传统T细胞间的关系,本实验对正常人外周血中的NKT细胞和传统T细胞的含量及其各亚群所占比例进行检测和分析,以期为进一步揭示人体NKT细胞与传统T细胞间的关系提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本实验所用的正常人外周血细胞均来自蚌埠医学院健康教工和学生,年龄18~28岁,平均年龄(21 ±3)岁,共30例,其中男性18例,女性12例。

1.2 主要材料、试剂

所用流式荧光抗体如下:FITC标记的抗人CD45RA(IgG2b,clone MEM-56),PeCy5.5标记的抗人CD4(IgG2a,clone S3.5),APC标记的抗人CD8(IgG2a,clone OKT8),APC-AF750标记的抗人CD3(IgG2a,clone S4.1)为Caltag公司产品;PE标记的抗人TCRVα24(IgG1,clone C15)为Immunotech公司产品。流式细胞仪(FACSAria),购自美国BD公司。

1.3 检测方法

无菌抽取正常人外周血5mL,肝素抗凝,采用五色荧光染色和流式细胞术进行检测。染色时测试管内依次加入一定量的流式抗体CD45RA FITC/TCRVα24PE/CD4PeCy5.5/CD8APC/CD3APCAF750,同时加染空白对照管,同型对照管和各荧光补偿管,每管加入压积红细胞100μL,混匀后室温避光反应20min,各管加1倍溶血剂(BD公司)3 mL,室温避光反应10min后离心弃上清,染色缓冲液洗2次,0.5mL 2%多聚甲醛固定细胞30min后于24h内上流式细胞仪获取数据,每管获取细胞数设置为iNKT细胞门内500个;采用FACSDiva软件分析流式数据。

1.4 统计学分析

数据处理采用GraphPab Prism 5.0统计软件,结果以中位数表示,采用Mann-Whitney test检验两群细胞间的差异,以P<0.05为差异有统计学意义;采用Pearson相关性分析分析两群细胞间的相关性,以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 正常人外周血中TCRVα24+NKT细胞含量与传统T细胞含量的相关性分析

30例正常人外周血淋巴细胞中CD3+TCRVα24+NKT细胞所占比例为0.35%(0.10%~1.50%),CD3+T细胞比例为58.4%(43.2%~72.5%)。两种细胞的相对含量间无显著相关(r=0.024 98,P=0.895 7)。见图1。

图1 正常人外周血中NKT细胞与T细胞含量间的相关性分析Fig.1 Correlation analysis of the frequency between TCRVα24+NKT cells and conventional T cells in the peripheral blood of normal persons

2.2 正常人外周血中TCRVα24+NKT细胞各亚群与传统T细胞各亚群间的相关性分析

CD4和CD8是划分T细胞分化发育阶段的标志分子,根据CD4和CD8分子表达情况,可以将T淋巴细胞和NKT细胞分为CD4阳性,CD8阳性,双阴性(DN)3个亚群,结果发现NKT细胞的上述3个亚群所占比例分别为69.1%(21.3%~90.9%)、15.0%(4.5%~76.2%)、9.5%(0.7%~69.4%),而T细胞的3亚群所占比例分别为54.7%(27.0%~74.7%)、33.7%(19.9%~48.2%)、10.2%(1.9%~24.4%)。CD45RA是初始细胞的表面标志之一,CD45RA阳性的NKT细胞即初始NKT细胞在正常人外周血中含量为32.4%(6.8%~54.0%),传统初始T细胞的含量为39.8%(10.3%~63.0%)。分析发现,正常人NKT细胞中CD4亚群比例显著高于传统T细胞中CD4亚群的比例(P<0.01),而CD8亚群和初始NKT细胞的比例却显著低于传统T细胞相应亚群比例(P<0.01,P<0.05),NKT细胞的CD4亚群及初始细胞亚群比例与传统T细胞相应亚群间呈显著正相关(r=0.435 5,P<0.05;r=0.829 5,P<0.01),其它各亚群无显著相关性。见图2、3。

图2 NKT细胞及传统T细胞中各亚群比较Fig.2 Comparison of the proportion of each subset between NKT cells and conventional T cells

图3 NKT细胞及传统T细胞中各亚群间相关性分析Fig.3 Correlation analysis of the proportion of each subset between NKT cells and conventional T cells

2.3 TCRVα24+NKT细胞中CD4/CD8与传统T细胞CD4/CD8的相关性分析

CD4/CD8在TCRVα24+NKT细胞中为4.725(0.28~14.90),显著高于在CD3+T细胞中的比值1.60(0.59~3.75)(P<0.01),但两者间无显著相关性(r=0.321 1,P>0.05)。见图4。

图4 NKT细胞和传统T细胞中CD4/CD8比值比较及相关性分析Fig.4 Comparison of CD4/CD8between NKT cells and conventional T cells and the correlation analysis

2.4 正常人外周血中NKT细胞各亚群含量与NKT细胞含量间及传统T细胞各亚群含量与T细胞含量间相关性分析

经Pearson相关性分析发现,在NKT细胞群体中CD4亚群所占比例与总NKT细胞比例之间呈显著负相关(r=-0.680 2,P<0.01),而CD8亚群所占比例与总NKT细胞比例之间却呈显著正相关(r=0.401 7,P<0.05)。而传统T细胞各亚群与总T细胞之间无显著相关性。见图5。

图5 NKT细胞和传统T细胞与其各亚群之间的相关性分析Fig.5 Correlation analysis between the proportions of NKT cell subsets and NKT cells,and between the proportions of T cell subsets and T cells

3 讨论

NKT细胞最初被定义为能够同时表达NK细胞和T细胞表面标志的一类特殊的T淋巴细胞亚群。随着研究的深入,人们发现在NKT细胞中有一小部分是不表达NK细胞标志的,所以Godfrey在定义NKT细胞时则用能够识别由CD1d分子提呈的糖脂类抗原来取代表达NK细胞表面标志[9]。现在已经明确虽然大部分NKT细胞表达NK细胞表面标志,如CD161、CD94等,但由于NKT细胞恒定表达TCR,而NK细胞则不表达TCR,再加上NK细胞来源于骨髓,所以NKT细胞与NK细胞是截然不同的两群细胞。

NKT细胞是传统T细胞的一类特殊亚群,这两群细胞间又存在怎样的区别和联系呢?研究表明NKT细胞与传统T细胞间主要区别在于NKT细胞只能识别由CD1d分子提呈的糖脂类抗原,而非传统T细胞所识别的由MHCⅠ类或Ⅱ类分子提呈的蛋白质类抗原[3];此外,活化后的NKT细胞可以迅速分泌IFN-γ、IL-4、IL-17等细胞因子,从而发挥重要的调节功能[4-6],是一类重要的固有免疫应答细胞。

NKT细胞与传统T细胞在发育器官、亚群分类、体内分布等方面也存在某种联系,如NKT细胞通常被认为来源于胸腺[7],也可根据CD4和CD8分子的表达情况进行分类,这些和传统T细胞完全相同。为了更清楚地认识人体外周血中的NKT细胞与传统T细胞间是否存在某些联系,本研究利用多色流式细胞术对正常人外周血中的NKT细胞和传统T细胞的含量及其各亚群所占比例进行了检测和分析。结果显示NKT细胞在正常人外周血淋巴细胞中所占比例较小,为0.35%(0.1%~1.5%),这一结果与李子涛等[10]的检测结果相符,而CD3+T细胞比例则为58.4%(43.2%~72.5%),经Pearson相关性分析发现两群细胞含量无显著相关性(图1)。在对两群细胞中CD4亚群、CD8亚群、双阴性亚群比例检测时发现,在Va24+NKT细胞中CD4亚群所占比例为69.1%(21.3%~90.9%)、CD8亚群为15.0%(4.5%~76.2%)、双阴性亚群为9.5%(0.7%~69.4%),CD4与CD8比值为4.725(0.28~14.90);而在CD3+T细胞中CD4亚群所占比例为54.7%(27.0%~74.7%)、CD8亚群为33.7%(19.9%~48.2%)、双阴性亚群为10.2%(1.9%~24.4%),CD4与CD8比值为1.6(0.59~3.75),检测结果与其它报道相符[10-11]。这些数据表明在NKT细胞群体中CD4亚群占优势,平均达69.1%,大约是CD8亚群的4.725倍,但个体差异很大。在我们检测的30例正常人样本中,发现有3例样本的NKT细胞CD8亚群的比例高达61.8%、76.2%和72.8%(图2),说明在大多数正常人外周血NKT细胞中以CD4亚群为主,但由于个体差异较大,不排除在个别正常人NKT细胞中则以CD8亚群为主;而在传统T细胞群体中CD4亚群所占比例略大于CD8亚群比例,比值大约为1.6倍,且个体间差异远不及NKT细胞(图4)。相关性分析显示两群细胞中CD4亚群比例显著相关,但由于CD8亚群不相关,所以CD4与CD8比值无显著相关性(图2~4)。研究中还发现初始NKT细胞与初始传统T细胞之间呈显著正相关(图2、3)。在对NKT细胞群体进行相关性分析时发现,CD4亚群NKT细胞比例与总NKT细胞含量之间呈显著负相关,这一结果与其它报道的结果完全相符[11-12]。同样方法分析了传统T细胞,结果显示传统T细胞各亚群与总T细胞之间无显著相关(图5)。

综上所述,本实验运用多色流式细胞术对NKT细胞和传统T细胞及各自亚群在正常人外周血中的分布规律进行了检测和分析,详细地描述了各细胞群体间的相互关系,即正常人外周血中TCRVα24+NKT细胞与传统T细胞间除在CD4亚群和CD45RA初始细胞亚群间有显著相关外,其余各亚群相关较少,更进一步验证了NKT细胞与传统T细胞之间差异较大,是一群特殊的T细胞群体。造成这种差异的原因与NKT细胞的发育过程密切相关,研究表明虽然NKT细胞和传统T细胞都是在胸腺内发育成熟,也同样经历了阳性选择和阴性选择的发育过程,但是NKT细胞在胸腺内分化发育的模式、选择性抗原的种类以及调控机制等都有别于传统T细胞。NKT细胞在肿瘤免疫、移植免疫、自身免疫和抗感染免疫方面发挥的作用越来越受到人们重视,深入了解该细胞的各种特性将有利于将该群细胞尽早应用于临床。

有趣的是在初始细胞亚群上两群细胞间也表现出了显著正相关,即正常人外周血中初始NKT细胞越多,则相应的传统初始T细胞也越多。NKT细胞是一群固有免疫细胞,除了在固有免疫应答阶段发挥重要作用以外,还可以连接固有免疫和适应性免疫;传统T细胞是适应性免疫细胞,介导适应性免疫应答[13]。固有免疫和适应性免疫是相辅相成、密不可分的。固有免疫是适应性免疫的先决条件和启动因素,适应性免疫的效应分子也可大大促进固有免疫应答的发生。我们判断固有免疫和适应性免疫之间的这种关系可能是造成初始NKT细胞和传统初始T细胞间显著相关的主要原因,所以我们推测记忆型NKT细胞与记忆型传统T细胞之间也可能存在某种相关性,有待进一步研究。

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(2014-09-17 收稿)

Correlation of TCRVα24+NKT Cells and Conventional T Cells in the Peripheral Blood of Normal Persons:A Multi-color Flow Cytometry Analysis

Yao Chunyan1,Jiang Lina2,Wang Hongtao1et al
1Department of Immunology,Anhui Key Laboratory of Infection and Immunity,
2Department of Pathophysiology,Bengbu Medical College,Bengbu 233000,China

ObjectiveTo examine the correlation between TCRVα24+NKT cells and conventional T cells in terms of their frequency and proportion of subsets in peripheral bloods of normal persons.Methods Five-color fluorescence staining and flow cytometry were used to detect the frequency of TCRVα24+NKT cells and conventional CD3+T cells in the peripheral blood of normal persons(n=30),and the proportions of CD4+,CD8+,double negative and CD45RA+subset in NKT cells and conventional CD3+T cells were measured as well.The difference and correlation between NKT cells and conventional CD3+T cells were analyzed by using the statistical software.Results The frequency of NKT cells was 0.35%(0.10%-1.50%)and that of conventional T cells was 58.4%(43.2%-72.5%).The proportions of CD4+,CD8+,double negative and CD45RA+subset in NKT cells were 69.1%(21.3%-90.9%),15.0%(4.5%-76.2%),9.5%(0.7%-69.4%)and 32.4%(6.8%-54.0%),respectively,and those of each subset in conventional CD3+T cells were 54.7%(27.0%-74.7%),33.7%(19.9%-48.2%),10.2%(1.9%-24.4%)and 39.8%(10.3%-63.0%),respectively.No correlations were found between TCRVα24+NKT cells and conventional CD3+T cells except CD4and CD45RA subsets between the two cells(r=0.435 5,P<0.05;r=0.829 5,P<0.01).There was an inverse correlation between the frequency of total NKT cells and the percentage of CD4+NKT cells,while a positive correlation was noted between the frequency of NKT cells and the percentage of CD8+NKT cells(r=-0.680 2,P<0.01;r=0.401 7,P<0.05).Conclusion There was little correlation between TCRVα24+NKT cells and conventional T cells in peripheral bloods of normal persons except CD4+and CD45RA+subsets.

flow cytometry; NKT cell; correlation

R737.9

10.3870/j.issn.1672-0741.2015.02.015

*安徽省教育厅自然科学研究项目(No.KJ2011Z253)

姚春艳,女,1978年生,副教授,医学硕士,E-mail:yaochunyan051@126.com

△通讯作者,Corresponding author,E-mail:bb_bqli@163.com

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