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學(xué)術(shù)報告廳

Expression of retinoic acid receptor genes in children's thymus


周小建1 王衛平2 楊 毅2 1 上海交通大學(xué)附屬第一人民醫院兒內科,上海 200080;
  摘要:目的 觀(guān)察視黃酸受體基因在兒童胸腺中的表達與分布,探討其在兒童免疫系統發(fā)育中的意義。 方法 用地高辛素標記的反義RNA 探針原位雜交法,測定5歲以下兒童胸腺中視黃酸受體RARα、RARβ、RARγ, RXRα、RXRβ、RXRγ 6種亞型基因的表達與分布。同期的連續冰凍切片還用免疫組織化學(xué)法測定CD1a、CD3的表達,分析視黃酸受體基因表達及分布與T淋巴細胞成熟的關(guān)系。并采用實(shí)時(shí)定量RTPCR法對基因表達水平進(jìn)行定量分析。結果 原位雜交結果顯示,胸腺皮質(zhì)及髓質(zhì)均表達RARα、RARγmRNA 而RXRα、RXRβmRNA主要在胸腺髓質(zhì)表達,尤其在哈氏小體外周成熟的胸腺細胞表達較高。胸腺中不表達 RARβ、RXRγ mRNA。實(shí)時(shí)定量RT-PCR分析結果顯示RARα、 RXRαmRNA在出生后第1年高表達,1歲后表達下降,但在1~5歲之間變化無(wú)顯著(zhù)差異。RARγmRNA則隨年齡增長(cháng)表達增高,RXRβmRNA在5歲以?xún)茸兓幻黠@。結論 視黃酸受體基因在胸腺中的表達隨兒童免疫系統的發(fā)育而變化,不同受體亞型基因表達水平的調節在T淋巴細胞的分化發(fā)育中可能具有重要意義。
  關(guān)鍵詞:視黃酸受體;胸腺;淋巴細胞;發(fā)育

  Expression of Retinoic Acid Receptor Genes in Children’s Thymus
ZHOU Xiao-jian1,YANG Yi2,WANG Wei-ping2
1Department of pediatric the first affiliated hospital of Shanghai Jiaotong University Shanghai 200080
2 Children’s Hospital Fudan University Shanghai 200032

  Abstract Purpose To explore the relationship between retinoic acid receptor genes in children’s thymus and development of the immune system. Methods Thymus glands were obtained from 20 children,aged from 3 mouths to 5 years. The antisense ribo-probes of human RARα、RARβ、RARγ,RXRα、RXRβ、RXRγ were synthesized and labeled with DIG RNA labeling kit. In situ hybridization was performed on frozen thymus section. Immunohistochemistry staining for CD1a and CD3 were performed on the continueous frozen thymus section to show the relationship between retinoic acid receptor gene expression and T cell development. The real time quantitative RTPCR assay was used to detect the retinoic acid receptor mRNA expression. Results Expression of RARαand RARγ genes was seen in cortex and medulla of thymus. Whereas the RXRαand RXRβ mRNA positive cells were found in the medulla of human thymus mainly in the outer wall region of Hassall’s corpuscles. RARβand RXRγmRNA were not detected in thymus. The real time quantitative RTPCR analyses showed that the expression of RARαand RXRαmRNA were at a high level during the first year after birth then it decreased slightly and reach a balance in the next stage no significant changes were found in 1~5 years children. RARγmRNA levels increased in a agerelated manner no significant changes were observed in RXRβ mRNA level during the development. Conclusion The expression of retinoic acid receptors genes in children’s thymus is agerelated. The retinoic acid may assist in regulation of the development of immune system in children.
  Keywords Retinoic acid receptor Thymus Lymphocyte Development

  類(lèi)維生素Aretinoids是一組天然或人工合成的維生素A衍生物的總稱(chēng)。研究表明,維生素A及其活性代謝產(chǎn)物視黃酸retinoic acid RA對細胞的增殖、分化、及胚胎的發(fā)育具有重要作用1。此外,類(lèi)維生素A對免疫系統的影響也日益被人們所關(guān)注,實(shí)驗證明類(lèi)維生素A對T、B淋巴細胞均有作用2,3。Wang等4研究發(fā)現,雖然RA可顯著(zhù)促進(jìn)臍血單個(gè)核細胞IgM的生成,但對成人外周血單個(gè)核細胞IgM的生成作用不明顯,這提示RA對免疫系統的作用隨年齡增長(cháng)和生長(cháng)發(fā)育而不同,其規律尚未見(jiàn)報道。
  類(lèi)維生素A調控細胞功能的作用是通過(guò)其受體實(shí)現的。視黃酸受體有兩類(lèi):RARsretinoic acid receptors和RXRsretinoid X receptors 均屬于甾體激素甲狀腺激素核受體超家族。RARs和RXRs各有3個(gè)不同亞型α、β、γ5。RARs與RXRs形成異源二聚體和同源二聚體后才能有效地與靶基因啟動(dòng)子附近的RA反應元件retinoic acid response elements,RAREs結合,并在輔助調節因子作用下調控靶基因轉錄6。了解視黃酸受體在發(fā)育過(guò)程中表達水平的變化,對于闡明類(lèi)維生素A對免疫功能作用的機制具有重要意義。
  本研究通過(guò)觀(guān)察不同年齡兒童胸腺中視黃酸受體基因的表達分布,探討其與T細胞發(fā)育的關(guān)系,為臨床合理使用維生素A制劑增強兒童免疫功能提供理論依據。

1 材料和方法

  標本來(lái)源及制備 20例胸腺標本為本院3個(gè)月至5歲先天性心臟病兒童在進(jìn)行心臟修補手術(shù)時(shí)為暴露術(shù)野切除之部分胸腺。按年齡分為5組,每組4例。所有兒童均為單純房缺或室缺,心功能及營(yíng)養發(fā)育良好,其母懷孕期間無(wú)維生素缺乏病史。新鮮胸腺標本立即用OCT包埋,置-70℃冰箱保存。另取約50mg組織,采用Trizol抽提RNA。OCT包埋的組織塊用恒溫冷凍切片機切片,每片厚度為5~7μm。
  主要試劑 人視黃酸受體hRARα、hRARβ、hRARγcDNA探針由復旦大學(xué)附屬腫瘤醫院邵志敏教授惠贈 hRXRα、hRXRβ、hRXRγcDNA探針由法國Chambon P教授惠贈。DIG RNA labeling kit購自Boehringer Mannheim。Trizol及MMLV購自Gibol BRL。SYBR Green dye購自Roche公司。
  原位雜交 采用DIG RNA labeling kit標記反義RNA探針。新鮮組織切片用4%多聚甲醛固定,PBS緩沖液含0.1%活性DEPC沖洗2次,56℃預雜交2h后,每張切片加50μl雜交液包含20ng地高辛素標記的反義RNA探針,置濕盒中42℃水浴過(guò)夜。再以不同濃度的SSC洗片,加抗地高辛抗體1∶500購自Roche室溫2h,用NBT及BCIP染色TrisEDTA緩沖液終止顯色。
  免疫組化 純化的鼠抗人CD1a、CD3抗體購自BD PharMingen,羊抗鼠二抗及DAB用Lab Vision公司的UltraVision檢測試劑盒。同期的連續冰凍切片用乙醇固定后,常規水化,采用ABC法進(jìn)行免疫組織化學(xué)檢測,DAB染色,陽(yáng)性結果為棕黃色。并用甲基綠復染細胞核。
  逆轉錄和實(shí)時(shí)定量PCR 總RNA逆轉錄為cDNA作為模板進(jìn)行實(shí)時(shí)定量PCR分析。視黃酸受體基因的引物采用Primer3軟件設計,均由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司合成,序列及產(chǎn)物片段長(cháng)度見(jiàn)表1。采用陽(yáng)性特異性擴增產(chǎn)物經(jīng)回收純化和測定OD260值準確定量后,以10的倍比稀釋?zhuān)煟保埃丁保埃保翱截悢怠N50ng total RNA制備標準曲線(xiàn)。每一樣本的拷貝數采用FTC2000熒光定量PCR儀提供的分析軟件計算獲得結果。
  統計學(xué)分析 多組均值比較采用單因素方差分析再經(jīng)過(guò)Scheffe法進(jìn)行均數間兩兩比較,用SPSS10.0統計軟件包進(jìn)行分析。

2 結果

  兒童胸腺組織視黃酸受體mRNA的表達與分布:胸腺組織表達RARα圖1、RARγmRNA,不表達RARβ、RXRγmRNA。RXRαmRNA表達于髓質(zhì)胸腺細胞,以及皮質(zhì)髓質(zhì)交界部的胸腺細胞,尤以哈氏小體Hassall’s corpuscles周?chē)黠@圖2。RXRβmRNA主要表達于髓質(zhì)胸腺細胞。

  免疫組織化學(xué)染色結果顯示,CD1a主要在皮質(zhì)胸腺細胞表達圖3,而CD3主要表達于髓質(zhì)胸腺細胞,及少許皮髓質(zhì)交界區胸腺細胞圖4。





  不同年齡兒童視黃酸受體基因在mRNA水平的表達變化 實(shí)時(shí)定量RTPCR的結果見(jiàn)表2。從中可以看到RARαmRNA的表達在1歲以?xún)容^高,與其它年齡組相比差異顯著(zhù)P<0.05,1歲以后表達有所下降,但在1~5歲變化無(wú)顯著(zhù)性差異P>0.05。RARγmRNA的表達在3歲以?xún)容^低,3歲后增高,~5歲組兒童表達最高P<0.01。RXRαmRNA的表達在生后的1年內較高,2歲后下降P<0.05,此后的幾年維持在一定水平,變化無(wú)顯著(zhù)性差異P>0.05。而RXRβmRNA的表達在5歲以?xún)葻o(wú)明顯的變化P>0.05。胸腺不表達RARβmRNA、RXRγmRNA,這與原位雜交結果一致。

3 討論

  不同的視黃酸受體表達及相互作用的復雜性是類(lèi)維生素A功能多樣性的分子基礎。我們以往的研究證實(shí)人外周血淋巴細胞表達RARα、RARγmRNA,并發(fā)現RA對臍血淋巴細胞抗體生成的促進(jìn)作用是通過(guò)RARα途徑7,8,雖然RA可顯著(zhù)促進(jìn)臍血單個(gè)核細胞IgM的生成,但對成人外周血單個(gè)核細胞IgM的生成作用不明顯,這提示類(lèi)維生素A對免疫系統的作用可能與年齡有關(guān),因此研究不同年齡兒童胸腺中RARs與RXRs各亞型基因在mRNA水平的表達分布,了解其與免疫系統發(fā)育的關(guān)系 有助于闡明視黃酸作用于免疫系統的機制,為防治兒童免疫功能低下提供理論依據。
  我們的研究表明人胸腺組織中表達RARα、RARγ、RXRα、RXRβmRNA,不表達RARβ、RXRγmRNA。結合CD1a與CD3的表達分布,我們發(fā)現RARα、RARγmRNA在未成熟及成熟的胸腺細胞均有表達。有關(guān)視黃酸受體基因表達與胸腺細胞發(fā)育分化的關(guān)系尚不清楚,Szondy等9認為視黃酸可以通過(guò)RARα途徑抑制細胞凋亡,而RARγ途徑則誘導胸腺細胞凋亡,生理條件下RARα途徑與RARγ途徑處于相對平衡,通過(guò)精確調節RARs表達導致RARαRARγ表達比率的變化可影響細胞的發(fā)育。由于RARβ可通過(guò)抑制AP1activator protein 1而介導RA的抗細胞增殖作用10,因此在發(fā)育過(guò)程中該受體表達的丟失可能對細胞的生長(cháng)、分化具有重要作用。另一方面,由于RXRsRARs異二聚體是視黃酸信號的主要功能單位,為此,我們測定了RXRs基因的表達分布,結果表明RXRα、RXRβmRNA主要表達于胸腺小體周?chē)墒斓男叵偌毎#伲幔睿绀煟保堡犝J為RXRβ的高表達與抑制T細胞凋亡有關(guān),這種作用在RAR的存在下可明顯增強。RXRα表達的生理意義尚不完全清楚,Ishaq等12認為精確調節RXRα表達可能對T細胞陽(yáng)性、陰性選擇及細胞免疫應答具有重要的意義。
  為了進(jìn)一步定量分析視黃酸受體基因在mRNA水平的表達與兒童免疫系統發(fā)育的關(guān)系,我們采用實(shí)時(shí)定量PCR的方法檢測了不同年齡階段兒童胸腺視黃酸受體基因在mRNA水平的表達,結果發(fā)現RARαmRNA在1歲以?xún)鹊膬和磉_較高,1歲以后表達有所下降,但在1~5歲變化無(wú)顯著(zhù)性差異。RXRαmRNA表達與RARαmRNA類(lèi)似。這種變化可能與不同年齡兒童胸腺的細胞構成有關(guān),研究表明胸腺的細胞構成及激素分泌在生后第一年達到高峰,此后逐漸退化,胸腺組織局部分泌的一些細胞因子及外源性因子可能參與這一過(guò)程13。RARγmRNA則隨年齡增長(cháng)而表達增高,這與以往動(dòng)物實(shí)驗的結果一致,Yagi14通過(guò)對胎鼠胸腺細胞的研究發(fā)現,該胸腺細胞表達RARαmRNA,而不表達RARβ、RARγmRNA,且RARαmRNA主要表達于CD4+CD8+雙陽(yáng)性細胞double positive DP 因此DP細胞可能是RA的主要靶細胞 而成年鼠胸腺細胞主要表達RARα、RARγmRNA15。可見(jiàn)不同年齡階段的胸腺細胞表達視黃酸受體的亞型并不完全一致,視黃酸受體亞型在細胞發(fā)育分化中的表達具有一定的時(shí)空性,結合視黃酸受體基因在胸腺中的表達分布,我們認為視黃酸受體基因的表達或丟失,通過(guò)影響淋巴細胞的分化、成熟從而調控兒童免疫系統的發(fā)育。
  總之,視黃酸受體基因的表達與兒童免疫系統的發(fā)育具有一定的關(guān)系,并且參與了淋巴細胞的發(fā)育成熟,但確切的機制尚不清楚,因此深入研究視黃酸受體基因表達與淋巴細胞發(fā)育分化及功能的關(guān)系,將有助于闡明維生素A促進(jìn)淋巴細胞功能的機制。

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