華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)部分報(bào)告:《今幸膠囊對(duì)小鼠 H22 肝癌的免疫調(diào)控作用》
1 材料與方法
1.1 樣品
今幸膠囊由浙江亞克藥業(yè)有限公司提供(樣品批號(hào):170601),內(nèi)容物為類白色顆粒,感官檢查未見異常。
1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
C57BL/6J 雄性小鼠,6 周齡,由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司,飼養(yǎng)于華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院無特定病原體(SPF)級(jí)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,適應(yīng)性喂養(yǎng)一周后用于實(shí)驗(yàn)。
1.3 細(xì)胞
小鼠肝癌細(xì)胞系 H22 購自 ATCC 細(xì)胞庫。
1.4 主要藥品、試劑
胸腺五肽(thymopentin,TP-5)、順鉑(cis-platinum,CDDP)、RPMI-1640 培養(yǎng)基、胎牛血清、雙抗(青霉素、鏈霉素)、脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)、刀 豆 球 蛋 白 A ( Concanavalin A , ConA ) 、 噻 唑 蘭 ( Methyl thiazolyl tetrazolium, MTT)、APC 標(biāo)記抗小鼠 CD11b 抗體、PE 標(biāo)記抗小鼠 Gr-1 抗體、PE-Cy5 標(biāo)記抗小鼠 CD3 抗體、PE 標(biāo)記抗小鼠 NK1.1 抗體、PE 標(biāo)記抗小鼠程序性死亡分子(Programmed death-1,PD-1)抗體、FITC 標(biāo)記抗小鼠 CD4 抗體、
PE 標(biāo)記抗小鼠 CD8 抗體、PE 標(biāo)記抗小鼠 CD25 抗體、PE 標(biāo)記抗小鼠 F4/80 抗體、PE-Cy5 標(biāo)記抗小鼠Foxp3 抗體、FITC 標(biāo)記抗小鼠 CD11c 抗體、PE 標(biāo)記抗小鼠 MHCII 抗體、APC 標(biāo)記抗小鼠CD86 抗體、PE 標(biāo)記抗小鼠 TCR-β抗體、PE 標(biāo)記抗小鼠程序性死亡分子 1 配體(Programmed death-1 ligands,PD-L1)抗體、rmGM-CSF、rmIL-4、4%多聚甲醛、Mouse IL-6、IL-10、IL-12、IFN-γ、TNF-α ELISA 試劑盒。
1.5 主要儀器
超凈工作臺(tái)、CO2 培養(yǎng)箱、熒光倒置顯微鏡、高速冷凍離心機(jī)、超純水機(jī)、電子天平、流式細(xì)胞儀、恒溫振蕩器、壓力蒸汽滅菌鍋、4℃、-20℃、-80℃冰箱、低速離心機(jī)、多功能酶標(biāo)儀、電熱鼓風(fēng)干燥箱。
1.6 實(shí)驗(yàn)方法
1.6.1 細(xì)胞復(fù)蘇和培養(yǎng)
H22 細(xì)胞,昆明鼠腹水傳代。
1.6.2 小鼠 H22 肝癌皮下移植瘤模型的建立
小鼠肝癌 H22 細(xì)胞株,于昆明小鼠(KM 小鼠)腹腔內(nèi)傳代保存。腹腔種植小鼠肝癌 H22 細(xì)胞后的第七天(已形成腹水),將 KM 小鼠頸椎脫臼處死,75% 酒精浸泡 5min,無菌條件下用 1ml 注射器 4 號(hào)針頭抽取腹水置于 5ml EP 管中。細(xì)胞計(jì)數(shù),確定肝癌 H22 細(xì)胞個(gè)數(shù),調(diào)整肝癌 H22 細(xì)胞濃度為 107 個(gè)/ml 生理鹽水(或 PBS)。用 1ml 一次性注射器分別接種至 6 周齡雄性 C57BL/6J 小鼠右前肢腋皮下,每只小鼠注射 0.2ml 細(xì)胞懸液(含細(xì)胞 5*105 個(gè))。接種后,小鼠每天正常進(jìn)食,每天觀察一次,建立小鼠 H22 肝癌皮下移植瘤模型。
1.6.3 試驗(yàn)分組和給藥方法(空白組 10 只,其他組每組 15 只) 空白對(duì)照(K)組:正常鼠每天灌胃生理鹽水 0.2ml/只。
Model(M)組:荷瘤鼠每天灌胃生理鹽水 0.2ml/只。
順鉑(CDDP)組:荷瘤鼠隔天腹腔注射 CDDP 4.8mg/kg,連續(xù)注射三周。
今幸膠囊(Jinxing)組:荷瘤鼠每天灌胃 今幸 10mg/kg(前期預(yù)實(shí)驗(yàn)篩選出的最佳劑量,該劑量以人參皂苷 Rh2 計(jì)。),連續(xù)給藥三周。
CDDP+胸腺五肽(TP-5)組:荷瘤鼠每天腹腔注射 TP-5 0.01mg/kg,隔天腹腔注射 CDDP 4.8 mg/kg,連續(xù)三周。
CDDP+Jinxing 組:荷瘤鼠每天灌胃今幸 10mg/kg,隔天腹腔注射 CDDP 4.8
mg/kg,連續(xù)三周。
CDDP(1w)+ TP-5(2w)組:荷瘤鼠隔天腹腔注射 CDDP 4.8 mg/kg,給藥一周,之后每天腹腔注射 TP-5 0.01mg/kg,連續(xù)兩周。
CDDP(1w)+今幸(2w)組:荷瘤鼠隔天腹腔注射 CDDP 4.8 mg/kg,給藥一周, 之后每天灌胃 Jinxing 10mg/kg,連續(xù)兩周。
每天稱量小鼠體重,測量瘤體積,觀察小鼠活動(dòng)及毛皮顏色等。末次給藥后, 小鼠經(jīng)眼眶取血后,頸椎脫臼處死,取胸腺、淋巴結(jié)、脾臟、肝臟、內(nèi)臟脂肪稱重。分離脾臟、胸腺和淋巴結(jié)淋巴細(xì)胞以及骨髓來源的 DCs 測定相關(guān)指標(biāo)。
1.6.4 脾、胸腺、淋巴結(jié)細(xì)胞懸液制備
無菌條件下迅速取出脾臟,取部分脾組織制備脾淋巴細(xì)胞。將脾臟組織放入
約含 5ml 無菌 PBS 的培養(yǎng)皿內(nèi),清洗三次,用膠頭滴管研磨脾臟,經(jīng) 100 目尼龍篩網(wǎng)過濾,收集細(xì)胞懸液于離心管中。1200r·min-1 離心五分鐘,加入紅細(xì)胞裂解液 1ml,1700r·min-1 離心五分鐘,再用無菌 PBS 洗滌細(xì)胞三遍,用 RPMI-1640 培養(yǎng)基重懸細(xì)胞。于倒置顯微鏡下細(xì)胞計(jì)數(shù),細(xì)胞活力測定需>90%,并調(diào)整細(xì)胞濃度為 2*107 個(gè)/ml。(胸腺、淋巴結(jié)細(xì)胞懸液制備方法相同)
1.6.5 脾 T、B 淋巴細(xì)胞增殖
取上述脾細(xì)胞懸液適量稀釋為 3*106 個(gè)/ml,0.1ml 接種于 96 孔板,每份樣品設(shè) 3 個(gè)復(fù)孔,另加 100μL ConA(5μg/mL)或 100μL LPS(10μg/ml)分別刺激 T、B 淋巴細(xì)胞增殖,同時(shí)設(shè)置相應(yīng)對(duì)照孔。37℃ 5%CO2 培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 24h 后,每孔加入 20μL MTT(5μg/mL),輕輕振搖后繼續(xù)培養(yǎng) 4h。取出培養(yǎng)板 3000r·min-1 離心
15min,棄掉上清,每孔加入 150μL DMSO 充分溶解甲瓚,于 490nm 和 570nm
處用酶標(biāo)儀檢測 OD 值。
1.6.6 脾臟自然殺傷細(xì)胞(Natural killer cell,NK)、巨噬細(xì)胞、T 細(xì)胞受體(T cell receptor,TCR)、髓來源的抑制性細(xì)胞(Bone marrow-derived suppressor
cells,MDSC)比例及 PD-1 測定
取 100μL 1*107 個(gè)/ml PBS 重懸的脾淋巴細(xì)胞懸液,NK 細(xì)胞加入 PE-Cy5 標(biāo)記的小鼠 CD3 抗體和 PE 標(biāo)記的小鼠 NK1.1 抗體;巨噬細(xì)胞加入 APC 標(biāo)記的小鼠 CD11b 抗體和 PE 標(biāo)記的小鼠 F4/80 抗體;TCR 加入 PE-Cy5 標(biāo)記的小鼠
CD3 抗體和 PE 標(biāo)記的小鼠 TCR-β抗體;MDSC 加入 APC 標(biāo)記的小鼠 CD11b 抗體和 PE 標(biāo)記的小鼠 Gr-1 抗體;PD-1 加入 PE-Cy5 標(biāo)記的小鼠 CD3 抗體和 PE 標(biāo)記的小鼠PD-1 抗體,4℃避光孵育 1h,加入 1ml PBS,1200r·min-1 離心 5min, 重復(fù)一次,用 300μL PBS 重懸,上流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞百分率。
1.6.7 CD4+CD8+T 細(xì)胞測定
研磨脾臟、胸腺和淋巴結(jié),分別制成 1*107 個(gè)/ml 的細(xì)胞懸液備用,用 PBS
重懸。取 100μL 1*107 個(gè)/ml 脾臟、胸腺細(xì)胞懸液,均加入 PE-Cy5 標(biāo)記的小鼠
CD3 抗體、FITC 標(biāo)記的小鼠 CD4 抗體、PE 標(biāo)記的小鼠 CD8 抗體,4℃避光孵育 1h,加入 1ml PBS,1200r·min-1 離心 5min,重復(fù)一次,用 300μL PBS 重懸, 上流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞百分率。
1.6.8 CD4+CD25+Foxp3+調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞(Regulatory T cells,Treg)測定
取上述濃度為1*107個(gè)/ml的脾臟、胸腺細(xì)胞懸液100μL,按說明書加入FITC 標(biāo)記的小鼠CD4抗體和PE標(biāo)記的小鼠CD25抗體,混勻,4℃避光孵育1h。用flow cytometry staining buffer洗滌細(xì)胞兩次, 1200r·min-1 離心5min。每個(gè)樣本加入
fixation/permeabilization工作液800μL,4°C避光反應(yīng)1h。用permeabilization buffer 洗滌細(xì)胞兩次,每次1ml,1700r·min-1離心5min。100μl permeabilization buffer重懸細(xì)胞,加入PE-Cy5標(biāo)記的小鼠Foxp3抗體,4°C避光反應(yīng)1h。用permeabilization
buffer洗滌細(xì)胞兩次,每次1ml,1700r·min-1離心5min。300μL permeabilization buffer
重懸細(xì)胞,上流式細(xì)胞儀檢測。
1.6.9 樹突狀細(xì)胞(Dendritic cells,DCs)的分離和培養(yǎng)
取每只小鼠的脛骨和股骨,洗凈并分離骨髓,100 目尼龍網(wǎng)過濾去除雜質(zhì), 用無菌 PBS 清洗后得到骨髓細(xì)胞懸液;加入 1ml 紅細(xì)胞裂解液,避光反應(yīng) 2min, 加 3ml PBS 終止,再用 3ml PBS 清洗一遍,計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù),用 RPMI-1640 培養(yǎng)基調(diào)整細(xì)胞濃度約為 2*106 個(gè)/ml。取 2ml 細(xì)胞懸液加入 6 孔培養(yǎng)板中,再加入rmGM-CSF(20ng/ml)和 rmIL-4(10ng/ml)細(xì)胞因子后在 37℃,5%CO2 培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每兩天半換液,并在倒置顯微鏡下觀察細(xì)胞形態(tài)、生長情況及集落的數(shù)量和大小。第七天收集細(xì)胞待用。
1.6.10 DCs 表面分子測定
取 100μL 1*107 個(gè)/ml 的 DCs 懸液(PBS 懸。尤胫付康牧魇娇贵w:
FITC 標(biāo)記的小鼠 CD11c 抗體、PE 標(biāo)記的小鼠 MHCII 抗體、APC 標(biāo)記的小鼠
CD86 抗體、PE 標(biāo)記的小鼠 PD-L1 抗體。4℃避光孵育 1h,PBS 洗滌 1 次,
1200r·min-1 離心 5min,重復(fù)一次,用 300μL P BS 重懸,上流式細(xì)胞儀檢測。
1.6.11 ELISA 測血清細(xì)胞因子
在酶標(biāo)板上分別設(shè)空白孔和待測樣品孔。待測樣品孔中加樣品稀釋液 25μL, 然后再加待測血清 25μL,樣品最終稀釋度為 2.5 倍。用封板膜封板后置 37℃孵育 30min。揭掉封板膜,棄去液體,甩干,每孔加滿洗滌液,靜置 30 秒棄去, 重復(fù)5 次。每孔加酶標(biāo)試劑50μl,空白孔除外。用封板膜封板后置37℃溫育30min,洗板 5 次。每孔先加入顯色劑 A 50μL,再加入顯色劑 B 50μL,輕輕震蕩混勻,
37℃避光顯色 15min。每孔加入終止液 50μL,于 450nm 處用酶標(biāo)儀檢測 OD 值。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.1 腫瘤體積
給藥組腫瘤體積均小于模型組,且腫瘤體積的增長速度更加緩慢(圖 1A), 單一給藥組,腫瘤指數(shù)均比腫瘤模型(M)組更小,聯(lián)合給藥組腫瘤指數(shù)減小更加明顯(圖 1B),提示 Jinxing 抑癌作用明顯,且與化療藥CDDP 聯(lián)合應(yīng)用時(shí), 抑癌效果更為顯著。
圖 1 A 為給藥后,各組小鼠腫瘤體積隨時(shí)間的變化曲線(數(shù)值為每隔一天的,天數(shù)按順序增加,下同)。B 為各組小鼠的腫瘤指數(shù)。
2.2 小鼠體重,死亡率
CDDP 在發(fā)揮抑癌作用的同時(shí),副作用也非常明顯。實(shí)驗(yàn)中CDDP 組及CDDP
與TP-5 和今幸聯(lián)合給藥組(CDDP+TP-5、CDDP+Jinxing、CDDP(1w)+ TP-5(2w)、
CDDP(1w)+今幸(2w)),小鼠狀態(tài)很差,精神不振,蜷縮少動(dòng),從給藥開始體重下降明顯(圖 1A),并且出現(xiàn)不同程度的死亡。其中,CDDP 組死亡率最高,
4 組聯(lián)合給藥組死亡率其次,今幸組的死亡率明顯低于其他組(圖 2B)。今幸組小鼠從給藥后體重雖然增長很慢,但并未下降,只是在疾病后期體重才開始逐漸下降。結(jié)合上部分結(jié)果,提示今幸與 CDDP 聯(lián)合用藥時(shí),能發(fā)揮明顯的抑癌作用,同時(shí)也能明顯降低死亡率。
圖 2 A 為各組小鼠的體重隨時(shí)間的變化曲線圖。B 為給藥后各組小鼠的死亡率。
2.3 血清中細(xì)胞因子
IL-10 是一種主要由效應(yīng) T 細(xì)胞產(chǎn)生的抗炎細(xì)胞因子,早期被認(rèn)為具有免疫抑制作用,近年的研究表明IL-10 也可促進(jìn)機(jī)體免疫反應(yīng),可活化 T 細(xì)胞和 NK 細(xì)胞。M 組IL-10 的含量顯著低于K 組,給藥后今幸 組、TP-5 組和CDDP(1w)+
TP-5(2w)組明顯升高(圖 3)。提示 今幸可促進(jìn)血清中 IL-10 分泌。
圖 3 為血清中 IL-10 的水平。(#表示與空白組比較,*表示與模型組比較; *P≤0.05,**P≤0.01,***P ≤0.001,#P 同*P。(下同)
2.4 CD4+T 細(xì)胞、CD8+T 細(xì)胞
模型組與空白對(duì)照組相比,脾臟和胸腺中的 CD4+T 細(xì)胞 CD8+T 細(xì)胞比例都下降,給藥后出現(xiàn)不同程度地上升:
CD4+T 細(xì)胞(脾臟)(圖 4A):今幸 組高于CDDP 組,CDDP(1w)+今幸(2w)組高于 CDDP(1w)+TP-5(2w)組;
CD4+T 細(xì)胞(胸腺)(圖 4C):今幸組高于 CDDP 組;
CD8+T 細(xì)胞(脾臟)(圖 4B):今幸 組高于 CDDP 組,CDDP+今幸 組高于 CDDP+TP-5 組,CDDP(1w)+今幸(2w)組高于 CDDP(1w)+TP-5(2w)組;
CD8+T 細(xì)胞(胸腺)(圖 4D):今幸組高于 CDDP 組。
結(jié)果提示單用一種藥物時(shí),今幸能通過上調(diào)脾臟中 CD4+T 細(xì)胞和 CD8+T 細(xì)胞的比例,發(fā)揮免疫增強(qiáng)作用。聯(lián)合用藥時(shí),先用化療藥,再用 Jinxing 效果更好,且對(duì) CD4+T 細(xì)胞和 CD8+T 細(xì)胞的刺激能力強(qiáng)于 CDDP(1w)+TP-5(2w)。(實(shí)驗(yàn)中也檢測了胸腺中聯(lián)合用藥組的CD4+T 細(xì)胞和 CD8+T 細(xì)胞比例,但效果不明顯,圖略。)
圖 4 脾臟、胸腺中 CD4+T 細(xì)胞和 CD8+T 細(xì)胞比例。A 為脾臟中 CD4+T 細(xì)胞的比例。
B 為脾臟中 CD8+T 細(xì)胞的比例。C 為胸腺中 CD4+T 細(xì)胞的比例。D 為胸腺中 CD8+T 細(xì)胞的比例。
2.5 脾臟中 NK 細(xì)胞
模型組 NK 細(xì)胞比例低于正常組,給藥后比例均上升。今幸 組高于 CDDP 組,CDDP(1w)+今幸(2w)組高于 CDDP(1w)+TP-5(2w)組,CDDP+今幸 組高于 CDDP+TP-5 組。結(jié)果提示,單用 今幸 或先用 CDDP 再用 今幸 都能促進(jìn)
NK 細(xì)胞增殖,增強(qiáng)免疫,今幸 與化療藥 CDDP 同時(shí)使用效果不明顯。
2.6 脾臟中免疫抑制細(xì)胞
MDSC(圖 6A):模型組 MDSC 比例高于空白對(duì)照組,給藥后除 CDDP 組和 CDDP+TP-5 組外,其他組均下降。CDDP+J今幸 組下降程度最大,其次為
今幸 組、CDDP(1w)+今幸(2w)組。提示 今幸單用或與 CDDP 聯(lián)合用藥都能下調(diào)脾臟中的 MDSC,發(fā)揮免疫增強(qiáng)作用。
Tregs(圖 6B):與空白組相比,模型組、CDDP 組和 今幸 組 Treg 比例稍低于空白對(duì)照組。提示單用 今幸 能下調(diào) Treg,發(fā)揮免疫增強(qiáng)作用。
圖 6 脾臟中 MDSC 和 Treg 的比例。A 為脾臟中 MDSC 的比例。B 為脾臟中 Treg 的比例。
2.7 脾臟中 TCR
脾臟中模型組 TCR 比例低于空白對(duì)照組,給藥后除 CDDP 組,TCR 比例都上 調(diào) 。今幸 組 高 于 CDDP 組 , CDDP(1w)+Jinxing(2w) 組 高 于CDDP(1w)+TP-5(2w)組,CDDP+今幸 組高于 CDDP+TP-5 組,說明 Jinxing 對(duì)脾臟中的 TCR 有明顯的上調(diào)作用,且與 CDDP 聯(lián)合用藥時(shí)效果強(qiáng)于 TP-5。
2.8 骨髓來源的 DCs共刺激分子 CD86(圖 8A):模型組比例下降,給藥后除 CDDP 組外都上調(diào) , 今幸高 于 CDDP 組 , CDDP+TP-5 組 高 于 CDDP+Jinxing 組 , CDDP(1w)+TP-5(2w)組高于 CDDP(1w)+今幸(2w)組,說明 Jinxing 能上調(diào) DC 表面的 CD86 分子,且單用時(shí)上調(diào)效果更明顯。
DCs 表型 MHCII(圖 8B):模型組 MHCII 比例低于空白對(duì)照組,給藥后比例均上調(diào)。今幸 組高于 CDDP 組,CDDP+今幸 組高于 CDDP+TP-5 組,
CDDP(1w)+今幸(2w)組高于 CDDP(1w)+TP-5(2w)組,提示 今幸 對(duì) MHCII
分子有明顯的上調(diào)作用,且聯(lián)合用藥時(shí)效果強(qiáng)于 TP-5。
脾臟中 PD-1/DCs 表面 PD-L1(圖 8C、8D):模型組脾臟表面的 PD-1 分子比例高于空白組,Jinxing 組低于 CDDP 組,CDDP+Jinxing 組高于 CDDP+TP-5 組,CDDP(1w)+今幸(2w)組高于 CDDP(1w)+TP-5(2w)組。模型組 DCs 表面的PD-L1 分子表達(dá)較空白組高,今幸 組低于 CDDP 組,CDDP+今幸 組低于CDDP+TP-5 組, CDDP(1w)+今幸(2w) 組高于 CDDP(1w)+TP-5(2w) 組, 由于PD-1 與 PD-L1 結(jié)合發(fā)揮免疫抑制作用,因此結(jié)果提示今幸 單用能同時(shí)下調(diào)脾臟表面的 PD-1 分子和 DCs 表面的 PD-L1 分子,發(fā)揮免疫增強(qiáng)的作用。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論圖 8 DCs 的表面分子比例。A 為 DCs 表面共刺激分子 CD86。B 為 DCs 表型 MHCII。C 為脾臟表面 PD1 分子。D 為 DCs 表面 PD-L1 分子。
研究結(jié)果表明:
1、今幸膠囊與化療藥 CDDP 聯(lián)合用藥具有明顯的抑癌作用。
2、今幸膠囊沒有明顯副作用,在治療過程中基本能穩(wěn)定小鼠的體重,使小鼠保持較好的生理狀態(tài)。而化療藥 CDDP 雖然抑癌明顯,但副作用很大,小鼠體重下降明顯,死亡率很高,今幸膠囊與 CDDP 聯(lián)合用藥后能降低小鼠死亡率。
3、今幸膠囊能增加脾臟、胸腺中的 CD4+T 細(xì)胞和 CD8+T 細(xì)胞,NK 細(xì)胞和 TCR, 降低脾臟中 MDSC 和 Treg 細(xì)胞,促進(jìn) DCs 表面 CD86 和 MHCII 分子表達(dá),促
進(jìn) DCs 的成熟,降低 PD-1 與 PD-L1,發(fā)揮免疫增強(qiáng)作用。與 CDDP 聯(lián)合用藥時(shí), 今幸膠囊與免疫增強(qiáng)劑 TP-5 相比,今幸膠囊對(duì)脾臟中 CD4+T 細(xì)胞和 CD8+T 細(xì)胞、TCR 的上調(diào)作用,對(duì)DCs 表面的 MHCII 分子的上調(diào)作用,均強(qiáng)于 TP-5 與
CDDP 聯(lián)合用藥。今幸膠囊還可促進(jìn)血清中 IL-10 的分泌,間接調(diào)節(jié)免疫功能。
4、實(shí)驗(yàn)中采用今幸膠囊的劑量以人參皂苷 Rh2 計(jì)為 10mg/kg,根據(jù)今幸膠囊中人參皂苷 Rh2 含量以及人和小鼠給藥劑量換算,該劑量與產(chǎn)品說明書上日服用量基本一致。