自身免疫性疾病及白血病研究重要的原材料-外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)
關(guān)鍵詞:自身免疫性疾病,系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus, SLE),類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(Rheumatoid Arthritis, RA) ,銀屑?。≒soriasis),白血?。╨eukemia),PBMC
隨著生物技術(shù)的飛速發(fā)展,人體免疫系統(tǒng)在疾病治療、藥物發(fā)展中的作用越來(lái)越明顯。外周血單個(gè)核細(xì)胞(Peripheral Blood Mononuclear Cells,PBMC)作為免疫系統(tǒng)的重要組成部分,其在自身免疫性疾病及白血病等疾病的發(fā)病機(jī)制中扮演著關(guān)鍵角色。
一、外周血單個(gè)核細(xì)胞簡(jiǎn)介
外周血單個(gè)核細(xì)胞(Peripheral Blood Mononuclear Cells,PBMC)是外周血中具有單個(gè)核的細(xì)胞的混合群體,主要包括淋巴細(xì)胞(T細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞等)、單核細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞。PBMC通過(guò)血液循環(huán)分布到全身各組織器官中,參與機(jī)體的免疫應(yīng)答和免疫調(diào)節(jié)。
PBMC中大部分是淋巴細(xì)胞,包括T細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞等。其中T淋巴細(xì)胞在胸腺中發(fā)育成熟,執(zhí)行人體的細(xì)胞免疫功能,在免疫監(jiān)視中發(fā)揮重要作用;B淋巴細(xì)胞執(zhí)行體液免疫功能,受抗原刺激后能發(fā)育為漿細(xì)胞分泌抗體;NK細(xì)胞即自然殺傷細(xì)胞,是非特異性免疫細(xì)胞,也在免疫監(jiān)視中發(fā)揮著重要作用。單核細(xì)胞屬于白細(xì)胞,是一種髓系免疫細(xì)胞,可分化為巨噬細(xì)胞或樹(shù)突狀細(xì)胞,參與先天免疫和抗原呈遞。樹(shù)突狀細(xì)胞也是免疫系統(tǒng)中的一種重要細(xì)胞,主要存在于淋巴組織和血液中,其主要功能是通過(guò)吞噬、處理和呈遞抗原,啟動(dòng)和調(diào)控免疫應(yīng)答。
由此可見(jiàn),PBMC中各細(xì)胞亞群“各司其職”,共同構(gòu)成了人體的免疫屏障。作為免疫系統(tǒng)的重要組成部分,PBMC數(shù)量和功能的變化不僅可以反映機(jī)體的免疫狀態(tài),而且與多種疾病的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)。比如自身免疫性疾病是一類(lèi)由于機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)自身組織發(fā)生免疫反應(yīng)而導(dǎo)致的疾病,而PBMC中的不同細(xì)胞類(lèi)型在這一過(guò)程中發(fā)揮著不同的作用。另外,白血病的發(fā)生和發(fā)展不僅與癌細(xì)胞本身有關(guān),還與周?chē)拿庖呶h(huán)境密切相關(guān)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),PBMC在免疫微環(huán)境中的作用不容忽視,它們可以通過(guò)分泌各種細(xì)胞因子和趨化因子來(lái)影響白血病細(xì)胞的行為。因此,在自身免疫性疾病及白血病研究中,PBMC是重要的原材料,通過(guò)研究疾病狀態(tài)下PBMC中不同免疫細(xì)胞的功能狀態(tài)和數(shù)量改變,可以更好地理解自身免疫性疾病和白血病的發(fā)病機(jī)制,并為疾病的診斷、監(jiān)測(cè)和治療提供新的思路和方法。
二、自身免疫性疾病與PBMC的研究
自身免疫性疾病是指機(jī)體對(duì)自身抗原發(fā)生免疫反應(yīng)而導(dǎo)致自身組織損害所引起的疾病,常見(jiàn)的有系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Systemic Lupus Erythematosus, SLE)、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(Rheumatoid Arthritis, RA)和銀屑?。≒soriasis)等。
自身免疫性疾病的發(fā)生與免疫系統(tǒng)的異常激活有關(guān)。正常情況下,免疫系統(tǒng)能夠區(qū)分自身和非自身的抗原,但在自身免疫性疾病中,這種識(shí)別機(jī)制出現(xiàn)故障,導(dǎo)致免疫系統(tǒng)錯(cuò)誤地攻擊自身組織,而PBMC中的不同細(xì)胞類(lèi)型則在這一過(guò)程中發(fā)揮著不同的作用。
【系統(tǒng)性紅斑狼瘡】
系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus, SLE)是一種慢性自身免疫性疾病,以炎癥和免疫介導(dǎo)的多器官系統(tǒng)損傷為特征,包括皮膚黏膜系統(tǒng)、肌肉骨骼系統(tǒng)、血液系統(tǒng)和腎臟系統(tǒng)。全-世界約有340萬(wàn)人被診斷為系統(tǒng)性紅斑狼瘡。
流行病學(xué):中國(guó)大陸地區(qū)SLE患病率約為30~70個(gè)/10萬(wàn),男女患病比為1:10~12,好發(fā)于育齡期女性,多為15~40歲。
臨床表現(xiàn):具有高度異質(zhì)性,系統(tǒng)受累表現(xiàn)多樣,病程和疾病嚴(yán)重程度不一。全身癥狀包括發(fā)熱、疲乏和體重下降;特異性狼瘡皮膚損害的典型表現(xiàn)為面頰部蝶形紅斑,亦可表現(xiàn)為亞急性皮膚型狼瘡和慢性皮膚型狼瘡;關(guān)節(jié)受累表現(xiàn)為對(duì)稱(chēng)分布的非侵蝕性關(guān)節(jié)痛和關(guān)節(jié)炎,通常累及雙手小關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié);此外,神經(jīng)系統(tǒng)、心、肺,消化系統(tǒng)等均可被累及。
發(fā)病機(jī)制:系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)的發(fā)病機(jī)制是多方面的,涉及遺傳、環(huán)境、激素水平和免疫系統(tǒng)的異常。PBMC中不同的細(xì)胞參與SLE的發(fā)病機(jī)制(圖1)
圖1 系統(tǒng)性紅斑狼瘡發(fā)病機(jī)制(來(lái)源:Immunopathogenesis of systemic lupus erythematosus: An update)
·樹(shù)突狀細(xì)胞(DCs)識(shí)別和內(nèi)化自身抗原,如核酸、免疫復(fù)合物、凋亡細(xì)胞碎片(K)。
·自體抗原呈遞給自身反應(yīng)性T細(xì)胞,導(dǎo)致其活化和增殖(L)。
·人漿細(xì)胞樣樹(shù)突狀細(xì)胞(pDCs)在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答中起著至關(guān)重要的作用,并且在SLE的發(fā)病機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用(M)。
·巨噬細(xì)胞通過(guò)各種機(jī)制參與SLE的發(fā)病機(jī)制(N)。
·B細(xì)胞功能異常,包括B細(xì)胞受體信號(hào)的改變、B細(xì)胞耐受機(jī)制的缺陷、B細(xì)胞凋亡受損和B細(xì)胞亞群的失調(diào),都是SLE的發(fā)病機(jī)制(P)。
·CD4+ T細(xì)胞與自身反應(yīng)性B細(xì)胞相互作用,激活并分化為產(chǎn)生抗體的細(xì)胞(R)
·Tregs的功能和數(shù)量改變有助于免疫耐受的破壞,表現(xiàn)為抑制能力降低、生存受損和對(duì)細(xì)胞因子的反應(yīng)性改變(S)。
【類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎】
類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(Rheumatoid Arthritis, RA) 是一種慢性自身免疫性疾病,會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎癥和疼痛,影響身體多個(gè)系統(tǒng),給患者帶來(lái)了極大的痛苦和生活不便。
流行病學(xué):我國(guó)RA的患病率為0.42%,患者總數(shù)約500萬(wàn),男女比約為1∶4。多數(shù)患者為女性,且疾病的發(fā)病年齡多在20~55歲之間。
臨床表現(xiàn):滑膜炎,并逐漸出現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨和骨破壞,最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形和功能喪失,可并發(fā)肺部疾病、心血管疾病、惡性腫瘤、骨折及抑郁癥等。
發(fā)病機(jī)制:目前RA具體的發(fā)病機(jī)制目前尚未完-全清晰,一般認(rèn)為是遺傳、環(huán)境、免疫系統(tǒng)等多種因素相互作用的結(jié)果。遺傳易感性和環(huán)境因素可能導(dǎo)致自我耐受破壞,引起系統(tǒng)性自身免疫反應(yīng),從而導(dǎo)致軟骨和骨骼的破壞。PBMC中的T細(xì)胞和B細(xì)胞參與RA的發(fā)病機(jī)制(圖2):
圖2 類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制(來(lái)源:Update on the Pathomechanism, Diagnosis,and Treatment Options for Rheumatoid Arthritis)
RA患者中T細(xì)胞過(guò)度活化,分泌大量的炎癥因子,如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-1(IL-1)和白細(xì)胞介素-6(IL-6)等,導(dǎo)致關(guān)節(jié)滑膜的炎癥反應(yīng)。B細(xì)胞則產(chǎn)生針對(duì)自身組織的抗體,如類(lèi)風(fēng)濕因子(RF)和抗環(huán)瓜氨酸多肽抗體(ACPA)。這些抗體與自身抗原形成免疫復(fù)合物,沉積在關(guān)節(jié)滑膜中,進(jìn)一步激活補(bǔ)體系統(tǒng),引發(fā)炎癥和組織損傷。隨著炎癥的持續(xù)和加重,關(guān)節(jié)滑膜逐漸增厚,形成血管翳,侵蝕軟骨和骨組織,導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形和功能障礙。
【銀屑病】
銀屑?。≒soriasis)俗稱(chēng)“牛皮癬”,是一種由環(huán)境因素刺激、多基因遺傳控制、免疫介導(dǎo)的慢性、復(fù)發(fā)性、炎癥性、系統(tǒng)性疾病,無(wú)傳染性,需終身治療,嚴(yán)重影響患者的身心健康和生活質(zhì)量。
流行病學(xué):2008年中國(guó)6省市銀屑病流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果為0.47%,歐美國(guó)家的患病率為2% ~ 4%,可發(fā)生于任何年齡,約2/3的患者在40歲以前發(fā)病。大部分患者冬重夏輕,部分患者無(wú)明顯季節(jié)性。
臨床表現(xiàn):典型臨床表現(xiàn)為局限或廣泛分布的鱗屑性紅斑或斑塊,可伴有瘙癢、疼痛等不適癥狀,最常累及頭皮、肘膝、小腿、臀部等部位,也可波及指(趾)甲。
發(fā)病機(jī)制:銀屑病的確切病因與發(fā)病機(jī)制尚未完-全闡明。發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜,通常是遺傳背景、環(huán)境誘因、免疫應(yīng)答異常等因素相互作用,最終導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞異常增殖和/或關(guān)節(jié)滑膜細(xì)胞與軟骨細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。PBMC在銀屑病的發(fā)病機(jī)制中有重要作用(圖3)。
圖3 銀屑病發(fā)病機(jī)制(來(lái)源:Inflammation and Psoriasis: A Comprehensive Review)
在銀屑病發(fā)病機(jī)制中重要的細(xì)胞是樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)、Th17、Th1和角質(zhì)形成細(xì)胞。DC被各種刺激激活過(guò)度產(chǎn)生和分泌TNF-α和IL-23也包括IL-12。IL-23誘導(dǎo)幼稚T細(xì)胞分化為T(mén)h17。活化的Th17細(xì)胞過(guò)度產(chǎn)生IL-17和IL-22。TNF-a 和 IL-17 激活角質(zhì)形成細(xì)胞,促進(jìn)表皮增生,募集炎癥細(xì)胞(如中性粒細(xì)胞),并誘導(dǎo)抗菌肽 (AMP) 的產(chǎn)生。DC產(chǎn)生的IL-12也誘導(dǎo)Th1,Th1產(chǎn)生細(xì)胞因子,包括IFN-γ。這種不規(guī)則的免疫反應(yīng)隨著TNF-α激活樹(shù)突狀細(xì)胞而持續(xù)。
此外,有相關(guān)研究顯示[4],銀屑病患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞和Tregs細(xì)胞的頻率與正常人相當(dāng),而Th17細(xì)胞、Tc1細(xì)胞和Tc17細(xì)胞的頻率在銀屑病患者中升高。銀屑病患者外周血NKT細(xì)胞和CD69+iNKT細(xì)胞頻率明顯降低。這些研究結(jié)果提示PBMC中這些細(xì)胞亞群可能在銀屑病的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用。
三、白血病與PBMC的研究
除了和自身免疫性疾病息息相關(guān)外,PBMC作為外周血中重要的細(xì)胞群,在血液系統(tǒng)相關(guān)疾病中也有重要的作用,比如白血病。白血?。╨eukemia)是一種源于造血干細(xì)胞的惡性克隆性疾病,其特征是白血病細(xì)胞在骨髓和其他造血組織中的異常增殖,這導(dǎo)致正常造血功能受到抑制并可能浸潤(rùn)到其他器官。根據(jù)細(xì)胞分化程度和病程,白血病可分為急性和慢性,以及淋巴細(xì)胞和非淋巴細(xì)胞白血病。常見(jiàn)類(lèi)型包括急性淋巴細(xì)胞白血?。ˋLL)、急性髓系白血病(AML)、慢性髓系白血?。–ML) 和慢性淋巴細(xì)胞白血病(CLL)。
流行病學(xué):我國(guó)AML的發(fā)病率約為1.62/10萬(wàn),而ALL則約為0.69/10萬(wàn)。成人以AML多見(jiàn),兒童以ALL多見(jiàn)。2022年9月,首-個(gè)針對(duì)中國(guó)兒童和青少年癌癥發(fā)病率和衛(wèi)生服務(wù)可及性現(xiàn)狀的研究在《Lancet》發(fā)表,研究稱(chēng),2018~2020年,在兒童所有惡性腫瘤中,白血病的發(fā)病率排-名第-一,發(fā)病率為42.33/百萬(wàn);在青少年所有惡性腫瘤中,白血病發(fā)病率排-名第-二,發(fā)病率為30.08/百萬(wàn)。
臨床表現(xiàn):貧血、出血、發(fā)熱、疲乏、體重減輕、面色蒼白、瘀斑、淋巴結(jié)和肝脾腫大、骨骼和關(guān)節(jié)腫痛、呼吸困難、眩暈、心悸和反復(fù)感染。
發(fā)病機(jī)制:白血病的發(fā)病機(jī)制涉及多個(gè)方面,包括遺傳因素、物理因素、化學(xué)因素、病毒感染以及免疫功能異常等。白血病患者PBMC中的淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞的功能狀態(tài)、數(shù)量比例等可能會(huì)發(fā)生改變。研究人員對(duì)AML患者和正常人外周血樣本中各類(lèi)免疫細(xì)胞占比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(圖4與圖5),結(jié)果顯示AML 患者中占比較高的免疫細(xì)胞類(lèi)型是單核細(xì)胞(紫色),且淋巴細(xì)胞比例顯著下降。
圖4 AML患者外周血各類(lèi)免疫細(xì)胞占比
圖5 正常人外周血各類(lèi)免疫細(xì)胞占比(來(lái)源:基于單細(xì)胞測(cè)序的急性髓系白血病免疫細(xì)胞異質(zhì)性研究)
綜上所述,外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)在自身免疫性疾病(如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和銀屑病等)及白血病等疾病的發(fā)病機(jī)制中扮演著重要的角色,這也使得PBMC成為研究這些疾病的重要的原材料。通過(guò)研究疾病狀態(tài)下PBMC中不同免疫細(xì)胞的功能狀態(tài)和數(shù)量改變,有助于深入了解自身免疫性疾病及白血病的發(fā)生和發(fā)展,并為該類(lèi)疾病的診斷、靶向治療和預(yù)后評(píng)估提供理論依據(jù)。
四、IPHASE相關(guān)產(chǎn)品
鑒于此,IPHASE作為體外研究生物試劑引-領(lǐng)者,憑借先進(jìn)的設(shè)備,專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員和多年研發(fā)的經(jīng)驗(yàn),繼推出健康人、猴、犬、大鼠、小鼠、豬、兔、貓等不同種屬的PBMC后,又開(kāi)發(fā)出系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、銀屑病及白血病等病人的PBMC,可為該類(lèi)疾病的研究提供重要的生物學(xué)材料。
【人PBMC產(chǎn)品】
健康人PBMC、系統(tǒng)性紅斑狼瘡病人PBMC、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎病人PBMC、銀屑病病人PBMC、白血病病人PBMC
【動(dòng)物PBMC產(chǎn)品】
猴PBMC、犬PBMC、大鼠PBMC、小鼠PBMC、小型豬PBMC、兔PBMC、貓PBMC
IPHASE/匯智和源憑借多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn),推出了多領(lǐng)域、多種類(lèi)的高-端科研試劑,為藥物早期研發(fā)提供篩選工具,為生命科學(xué)領(lǐng)域的探索提供新材料、新方法和新手段,為食品、藥品、化學(xué)品等的遺傳毒性研究提供便捷產(chǎn)品,望廣大科研工作者咨詢(xún)。
參考資料:
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[3] Alessandra-M?d?lina Man , Meda Sandra Or?san , Oana-Alina Hoteiuc, etc. Inflammation and Psoriasis: A Comprehensive Review.Int J Mol Sci. 2023,24(22):16095.
[4] Yifan Hu , Youdong Chen , Zeyu Che,etc. Dysregulated Peripheral Invariant Natural Killer T Cells in Plaque Psoriasis Patients.Front Cell Dev Biol. 2022, 9:799560.
[5] 李天欣. 基于單細(xì)胞測(cè)序的急性髓系白血病免疫細(xì)胞異質(zhì)性研究[D]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué). 2020.
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