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汉黄芩素禁止显示IL-10在B细胞中经由STAT3和Erk信号传导途径生产
摘要
汉黄芩素(5,7-二羟基-8- methoxyflavone)是从黄芩,其中已记录的抗炎和广谱的提取物中的成分的抗肿瘤活性,包括抑制调节性T细胞,调节效应T细胞的功能,和介导巨噬细胞的免疫。然而,汉黄芩素对B细胞的潜在作用还没有得到充分的理解。在这里,我们的研究结果表明,汉黄芩素抑制B细胞分泌IL-10。当纯化的B细胞被脂多糖活化(LPS)体外,IL-10产生的上清液中的量显著减少汉黄芩素。B细胞对硫酸葡聚糖钠的保护作用(DSS-)诱导的结肠炎被暴露于汉黄芩素后缓解。此外,汉黄芩素对LPS处理的B细胞施用抑制STAT3和ERK的磷酸化,但不AKT。有趣的是,这些IL-10信号传导相关的转录因子中,mRNA和蛋白HIF-1的水平α被沃氏蛋白特异性地降低。总的来说,我们的研究表明,Wogonin通过抑制STAT3和ERK信号通路以及抑制转录因子Hif-1的mRNA和蛋白水平,可能抑制B细胞中IL-10的产生α。这些结果提供了汉黄芩素的新的和潜在的分子靶点的B细胞,并帮助我们进一步了解其作用机制,这有可能提高其未来的临床应用。
1.介绍
胡黄素是从黄芩干燥根中提取的一种天然黄酮类成分。多种研究显示其具有不同的抗炎免疫调节作用[1,2,抗癌3),杀毒软件(4],和抗过敏[五]。汉黄芩素通过影响多个免疫细胞,如抑制调节性T细胞(Treg细胞)的活性[发挥免疫调节作用6,7,调节Th17分化[8,介导巨噬细胞免疫[9]。然而,韦氏素对B细胞的潜在作用尚不清楚。
传统上,B细胞被认为是执行抗原递呈和抗体分泌的体液免疫细胞。然而,进展性证据显示B细胞产生免疫抑制细胞因子,如IL-35、TGF-β,il - 10。进一步的研究确定了保留调节功能的B细胞的几个亚群,如外周循环CD19+CD1d的嗨CD5+,腹膜CD5+B1a, CD19+CD23嗨CD21嗨IgM抗体+,CD19+CD24嗨CD38嗨,CD19+B220低和CD19+CD138+浆细胞。尽管它们有不同的表型、发育途径、解剖分布和致病意义,但它们都具有免疫调节活性,这使它们成为基础和临床科学家的研究中心[10,11]。
汉黄芩素排斥在体内DSS诱导的结肠炎的生产免疫球蛋白和细胞因子(如IL-4,IL-5,和IL-10)从肠系膜淋巴细胞[12]。汉黄芩素的经钙-STAT途径以其抑制相关的dsRNA在诱导巨噬细胞分泌一氧化氮,细胞因子和趋化因子的抗炎作用〔13]。Dandawate等人[6也描述了对神经胶质瘤诱导的TGF-的抑制β通过汉黄芩素体外1介导的调节性T细胞的活性。在这项工作中,汉黄芩素抑制调节性T细胞的IL-10分泌。工具性,汉黄芩素抑制的Smad-3,GSK-3β,和ERK1 / 2的调节性T细胞的信号传导。同时,P38磷酸化显着升高,暗示汉黄芩素可调节的Smad通过和非Smad信号传导途径的T细胞功能。然而,是否以及如何汉黄芩素扰动中的B细胞产生IL-10的仍然是未知数。
IL-10作为调节免疫细胞的主要效应因子之一,在不同领域受到重视。详细研究了IL-10产生的分子机制。MAPK细胞外信号调节激酶(ERK) 1和ERK 2的激活[14,15, PI3K-AKT通路[16,17),和NF -κB (18在巨噬细胞和mDCs中发现了IL-10的产生。进一步证明,STAT3的激活可以调节IL-10的产生[19,这对脂多糖诱导的IL-10基因表达至关重要[20]。TLR信号也通过介导STAT3和ERK的激活控制了人B细胞IL-10的强分泌[21]。同时,多个转录因子被证实参与了IL-10基因表达的调控,如Foxp3、Gata3、aryl碳氢化合物受体(Ahr)、JunB、Egr2、Batf和c-maf等,并被证实与IL-10启动子结合,增加了巨噬细胞中IL-10的表达[22-27]。有趣的是,低氧诱导因子1- (Hif-1)α),缺氧启动的主要转录调节因子,被证明在CD1d中驱动IL-10的表达嗨CD5+B细胞,从而发挥自身免疫性疾病的保护作用[28]。
在本研究中,我们旨在研究韦氏素对lps处理的B细胞产生IL-10的反应及机制。我们的数据表明,在体外,Wogonin阻碍了lps处理的B细胞产生IL-10,削弱了B细胞对dss诱导的小鼠结肠炎的免疫调节作用。在lps处理的B细胞中,Wogonin可以抑制ERK、STAT3和Hif-1的磷酸化α转录。我们的研究表明,汉黄芩素可能抑制IL-10产生从B细胞通过调节HIF-1α以及ERK、STAT3信号通路,这将有助于我们更全面地了解韦根素在免疫调节中的作用。
2.材料和方法
2.1。老鼠
六到八周的雄性C57BL / 6小鼠购自南京大学模式动物研究所购买。老鼠were bred under specific pathogen-free condition and received a 12 h light : 12 h dark cycle. All animal experiments were approved by the institutional review committee of the Sun Yat-sen University and performed in strict compliance with the national and institutional guidelines.
2.2。细胞分离、富集和培养
脾脏被切碎并通过70 μm尼龙电池滤网;通过Ficoll-Hypaque(天津昊阳生物制造有限公司,天津,中国)分离淋巴细胞。细胞在rmi -1640培养基中重悬(Gibco,格兰岛,美国),含有10%热灭活胎牛血清(Hyclone,澳大利亚),100μg/mL streptomycin, 100 U/mL penicillin, 2 mM L-glutamine, and 50 μm2 -巯基乙醇(生命技术)。CD19+细胞通过阴性选择纳米珠,根据制造商的方案(BioLegend公司,圣地亚哥,CA,USA)纯化。CD19的纯度+细胞在FACS Arial II (BD Biosciences)上得到验证。 纯化的B细胞与/下培养2无 μg/mL LPS (Sigma-Aldrich, St Louis, MO, USA)在不同浓度(0、12.5、25和50)的沃根宁(MedChemExpress,中国)存在6 h、12 h、24 h和48 hμM)。
2.3。dss诱导急性结肠炎和腹部B细胞过继移植
小鼠随机分为4组,每组6只。在饮用水中注入5%的DSS (MP Biomedicals, USA)可诱发急性结肠炎。
小鼠腹腔细胞分离,按已发表的方案PBS重悬[29]。After being cultured for 2 h in the incubator, macrophages attached to the plate surface, suspension B cells were harvested in the supernatant. After being treated with/without 50 μ我泡了6小时, B细胞悬浮在200μPBS的L和腹膜内转移到受体小鼠在结肠炎诱导的第1天。体重每天都在监督。所有小鼠终止了第九天。结肠长度测定以评价结肠炎。怀疑程序图进行了说明图1(a)。
(一个)
(b)中
(C)
(d)
2.4。流式细胞术检测表型和分泌细胞因子
流式细胞术对细胞表型和细胞内细胞因子分泌的分析已经有过描述[三十]。简单地说,细胞清洗两次,保持在100μ含有PBS L的0.1%BSA和0.05%叠氮化钠。For phenotyping, cells were stained with corresponding Abs for 30 min at 4°C in the dark. For the analysis of intracellular cytokines, after surface staining as described above, cells were fixed with 4% paraformaldehyde and permeabilized in staining buffer containing 0.1% saponin (Sigma-Aldrich, St Louis, MO, USA) for at least 2 h or overnight at 4°C. After being washed twice, cells were incubated with the respective cytokine Abs for 30 min at 4°C. Samples were acquired on FACS Arial II, and data were analyzed by FlowJo software (Tree Star, San Carlos, CA, USA). The antibodies used are shown in Table1。
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2.5。细胞活力测定
为了避免死细胞诱导的假阳性,我们对lps活化的B细胞的细胞活力进行了研究。 B cells were cultured in 96-well plates with or without LPS and Wogonin for 6 h, 12 h, 24 h, and 48 h. The cell viability was measured by a CCK8 kit (Beyotime, Shanghai, China) according to the supplier’s instructions.
2.6。ELISA
将纯化后的B细胞悬浮在完全RPMI 1640培养基中,密度为 和stimulated with/without LPS and Wogonin for 6 h, 12 h, 24 h, and 48 h in 24-well plates. Cell-free supernatants were collected for the quantitative assessment of IL-10 according to the manufacturer’s instructions (BioLegend, San Jose, CA, USA).
2.7。组织学
远端结肠组织用无福尔马林固定,石蜡包埋;组织(5μ米)根据标准技术以苏木精和曙红染色。组织学得分是由评估炎症(I)(3,重度; 2,中度; 1,轻微;和0,无);损伤程度(d)(3,透; 2,粘膜和粘膜下层; 1,粘膜;以及0,无);再生能力(R)(4,无组织修复; 3,表面上皮不完整; 2,再生与隐窝的耗尽; 1,几乎完全再生;和0,完全再生或正常组织);隐窝病灶(C)(4,整个隐窝和上皮丢失; 3,仅表面上皮完好; 2,基底2/3损坏; 1,损坏基底1/3;和0,无);下面以前的报告[和百分比(P)(1,1%-25%4,76%-100%; 3,51%-75%; 2,26%-50%)31]。组织学分数的计算方法 并由经验丰富的病理学家进行评估
2.8。Western印迹
CD19+B细胞被LPS刺激6小时,有/不有Wogonin (12.5, 25, 50)μM).细胞在添加PMSF (Solarbio)和蛋白酶抑制剂(Roche)的RIPA细胞缓冲液(Beyotime)中裂解30分钟。50μ裂解物中的蛋白质样品的克在10%SDS-PAGE凝胶上分离并转移至PVDF膜(Millipore)上。Membranes were blocked in TBST (Triton-containing Tris-buffered saline) with 5% milk for 2 h at room temperature and then incubated with specific primary antibodies overnight at 4°C. The secondary antibodies were added to the membranes and incubated for 1 h. Blot bands were visualized by enhanced chemiluminescence. The quantitative analysis was evaluated using ImageJ software according to the grey value of western blot bands.
一抗包括Phospho-STAT3 (p-STAT3)、total STAT3 (t-STAT3)、Phospho-AKT (p-AKT)、total AKT (t-AKT)、Phospho-ERK (p-ERK)、total ERK (t-ERK)、Hif-1α(都来自细胞信号技术)和GAPDH (Santa Cruz Biotechnology)。二抗也购自Cell Signaling Technology公司。
2.9。实时PCR分析
为了分析基因的转录,珠纯化,纯度验证CD19+B细胞与或不与LPS汉黄芩素(0,12.5,25沿着中培养,和50 μM) for 6 h as before. Total RNA was extracted by Trizol reagent (Invitrogen) and then reverse-transcribed with a cDNA Synthesis Supermix (Novoprotein Scientific Inc.) according to the manufacturer’s instruction. The mRNA amount of Foxp3, c-maf, JunB, Gata3, Egr2, Ahr, Hif-1α和巴德富经的SYBR Green探针(Novoprotein科技公司)和步骤一加™实时PCR系统的评估。的数据使用2计算-ΔΔCT方法。具体引物序列见表2。
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2.10。统计分析
所有的统计分析采用的GraphPad Prism 5和6(格拉夫派得软件公司)提出的。统计显着性通过非配对分析试验(两组)或单向ANOVA(多于两个基团)。结果示出为 。 , , ,和 。
3.结果
3.1。韦氏素对B细胞IL-10产生的影响
以前的研究已经报道,汉黄芩素能有效地促进各种癌细胞的凋亡,而不细胞毒性的安全浓度范围内其他正常细胞(10-100 μM)[32-34]。探索对B细胞汉黄芩素的作用,将纯化的CD19+从脾脏中提取B细胞,分别加入/不加入LPS和沃氏蛋白(0,12.5,25,50,100)μM) for 6 h, 12 h, 24 h, and 48 h (the purity of CD19+细胞如图所示S1)。由于100 μ中号汉黄芩素诱导显著的细胞死亡,12.5,25和50 μ中号汉黄芩素是在随后的研究中(施加图S2)。动态评估不同浓度的沃氏素对B细胞产生IL-10的影响。处理12 ~ 48 h后,分别为25和50μ白介素显著抑制B细胞产生IL-10;12.5μM Wogonin showed similar suppression under 24 h and 48 h administration. During 12 h and 24 h treatment, Wogonin showed dose-effect on IL-10 production. After 48 h Wogonin treatment, all 3 concentrations of Wogonin showed a similar effect on B cells, which indicated their thresholds (Figures图2(a)-2 (e))。上清中IL-10的分泌量也被评估,这与细胞内的量是相容的(图)2 (f))。
(一个)
(b)中
(C)
(d)
(e)中
(F)
3.2。韦氏素对B细胞表面分子的影响
通过对IL-10分泌的研究,观察了不同给药条件下B细胞的表型。流式细胞术分析典型B细胞标志物CD5、CD24、CD21、CD38、CD23、MHCII、IgD、IgM、CD80、CD86的频率。我们发现,大部分表面标记物的表达量通过Wogonin没有明显变化(图)S3);在LPS刺激后,华根素只显著降低CD80和CD86的频率(图)3(一个)-3 (c))。这些观察结果表明,汉黄芩素可能通过调节B细胞的抗原递呈能力,这可能是PD-1的免疫有趣/ PDL-1抗体在不同的临床环境。
(一个)
(b)中
(C)
3.3。汉黄芩素对小鼠B细胞急性结肠炎的影响
为了验证我们的体外观察,B细胞对汉黄芩素挑战的应答在体内进行评价。从小鼠腹腔分离的B细胞与/进行攻击而不汉黄芩素,然后,检查其对DSS诱导的结肠炎的冲击。如图图1(a),身体重量的DSS-treated老鼠从第五天明显下降,而腹腔内注射的B细胞显著减体重的损失与DSS组相比,暗示过继转移的免疫调节B细胞,这失去了调节功能在Wogonin-treated B细胞(图图1(b))。对这4组小鼠的结肠长度进行评估,结果显示体重减轻(见图)图1(c)和1(d))。这些结果表明,胡黄素治疗废除了体内B细胞的免疫调节。
为了进一步验证汉黄芩素对体内的过继转移的B细胞中的作用,在结肠组织的原位组织病理学分析所有4组动物中进行了研究。炎症,粘膜和粘膜下层的损伤程度,上皮完整,隐窝扭曲,和百分比分别编入组织学分数。体重减轻和结肠损失,造成DSS给药显著结肠损伤类似物通过转移B细胞衰减,但是这衰弱通过汉黄芩素治疗(图抑制4(一)和4 (b))。
(一个)
(b)中
3.4。Wogonin对lps介导的B细胞STAT3和ERK信号通路的影响
为了探索韦氏蛋白冲击B细胞的潜在分子机制,我们评估了参与IL-10产生的信号通路。令人惊讶的是,Wogonin可显著降低STAT3和ERK的磷酸化水平,且抑制呈剂量效应趋势。相反,Wogonin处理后AKT磷酸化水平保持不变(图)5(一个)-图5(d))。此调查尽量从参与STAT3 / ERK信号传导途径的B细胞产生IL-10抑制汉黄芩素,代替AKT / ERK。
(一个)
(b)中
(C)
(d)
3.5。汉黄芩素拒绝HIF-1α转录具体来说
为了进一步探索wogonin介导的抑制B细胞IL-10产生的其他可能机制,我们通过RT-PCR研究了B细胞中调节IL-10表达的转录因子mRNA量。在Foxp3, c-maf, JunB, Gata3, Egr2, Ahr,和Batf中,Hif-1α是唯一的转录因子其mRNA量由汉黄芩素治疗显著废除,而这种抑制呈剂量 - 效应曲线(图图6(a)-图6(d))。
(一个)
(b)中
(C)
(d)
为了验证HIF-1的变化α引起的汉黄芩素,HIF-1αwestern blot检测蛋白表达。与预期的一样,Wogonin显著降低Hif-1蛋白水平αB细胞经LPS刺激后呈剂量依赖性,这与mRNA水平的变化一致(图)图7(a)和图7(b))。因此,我们的数据表明,HIF-1α是B细胞中Wogonin的潜在靶点。
(一个)
(b)中
4.讨论
胡黄素是从黄芩中提取的类黄酮化合物。起初,沃戈宁在小鼠身上显示出抗焦虑的特性[35]。后来,在不同的肿瘤模型广泛的调查证明了汉黄芩素[的治疗效果36,这是由于它们对不同信号通路的调节[37]。
近日,记者从汉黄芩素的抗炎和免疫调节作用也被证明[7,38]。巨噬细胞、效应T细胞和调节性T细胞通过不同信号通路的沃贡蛋白表型和功能。研究进展表明该化合物具有广泛的临床应用价值,引起了人们的广泛关注。
并联为Treg细胞,B细胞的参与免疫应答的免疫调节一个小的子集已在炎症,自身免疫性疾病,移植,和抗肿瘤免疫的模型描述。IL-10从BREG是在这些致病过程的主要调节分子中的一个。因此,我们研究了汉黄芩素的效果在B细胞中,着眼于IL-10产生。据我们所知,这是关于这一主题的第一份报告。
TLR激动剂,包括LPS(TLR4),R848(TLR7,8),或CpG(TLR9)可以有效地激活B细胞,诱导IL-10产生[39]。因此,我们观察到IL-10产生的B细胞的前和汉黄芩素治疗后LPS刺激的频率。在体外模型中,汉黄芩素B细胞的IL-10分泌显著降低。有趣的是,汉黄芩素还显示出抑制从调节性T细胞的IL-10分泌特异性[6]。此外,在体内暴露于沃根素后,B细胞对dss诱导的结肠炎的保护作用有所减轻。这些结果表明,沃氏素通过抑制IL-10的分泌对B细胞发挥调节作用。
为了验证汉黄芩素对B细胞的特异性,我们研究汉黄芩素对B细胞表现型的后果。CD5,CD24,CD21,CD38,CD23,MHCII,IgD和IgM抗体在B细胞上的完整量的电流的实验条件,其中强调汉黄芩素的特异性对IL-10的分泌从B细胞下验证B细胞的耐受性。适度,汉黄芩素降低CD80和CD86的频率。目前,很难确定这种变化是由于B细胞或单核细胞通过/巨噬细胞的调控直接执行汉黄芩素。然而,汉黄芩素对这些检查点分子的影响表明潜在的临床前结合的制度。
在机械上,TLR4信号通路通过ERK和AKT通路激活IL-10。前人的研究也表明,tlr诱导人B细胞产生IL-10需要STAT3和ERK的激活[21]。然而,我们的数据显示,汉黄芩素治疗减少STAT3 / ERK信号而已,它并没有减弱AKT磷酸化在目前的条件下。相反,Parajuli等。[40]报道,黄芩黄酮类化合物能抑制Akt和GSK-3的磷酸化β在恶性神经胶质瘤。进一步的研究可能会发现韦氏素在B细胞中的一个新的靶点。
自Foxp3, c-maf, JunB, Gata3, Egr2, Ahr, Hif-1α和BATF被鉴定为调节IL-10基因表达的主要转录因子22-28,我们检查了沃岗宁治疗对它们的影响。与完整Foxp3相比,c-maf、JunB、Gata3、Egr2、Ahr和Batf、Hif-1α被显著废止。HIF-1αCD1d中IL-10的表达是否被证实嗨CD5+B细胞[28];该报告与我们的结论一致。与此同时,Hif-1α感应被证明依赖于STAT3 / ERK信号传导途径。
简而言之,在一个不同的模型上,我们显示了沃根素治疗抑制Hif-1α表达,STAT3 / ERK信号传导,并从B细胞的IL-10的分泌;汉黄芩素的B细胞这个建议的新的分子和细胞机制以及它们对免疫调节的潜在影响。
5。结论
我们的研究表明,汉黄芩素可能抑制IL-10产生从B细胞通过调节HIF-1α和ERK,STAT3信号传导途径,其提供汉黄芩素的新颖的和潜在分子靶中的B细胞和有助于我们进一步了解它在免疫调节机制和功能,潜在地改进其未来的临床应用。
数据可用性
1.用于支持本研究的结果的[原始]数据被包括在制品内。用于支持本研究的结果2. [原始]数据被包括在补充文件内。
的利益冲突
作者声明,他们没有利益冲突。
作者的贡献
李凡,东坡邱和郭呼昂进行研究和同等贡献这项工作。过呼昂建立IBD模型。栗伐嗯进行RT-PCR和纯化的B细胞。东博仇和净肉陈进行免疫印迹。畅游武和吴琼莉促成了流式细胞仪分析。李凡,梁实秋熊,衍文鹏和齐涨实质性撰写和修订后的手稿。所有作者阅读并认可的终稿。李凡,东坡邱和郭呼昂同等贡献这项工作。
致谢
这项工作是由中国国家自然科学基金(81570161,81570161,81870511),广东省重点科技项目(2019 b020235002 2019 b020236004 2017 a020215012 2016 b030230002 2014 b020226003,和2016 b030229002),广东省自然科学基金(2015年2014 b020212006 2015 a030312013, b020226002),和广州市的主要科技计划(201704020223)。
补充材料
补充数据包括B细胞纯度的评估,B细胞在不同培养条件下的生存能力和表型。图S1: CD19纯度的评估+B细胞。图S2:韦根素对lps处理后B细胞活力的影响。的纯化CD19+在有或没有脂多糖的情况下(0、12.5、25、50和100)刺激脾脏细胞μM) 6小时,12小时,24小时,48小时。收集细胞,用CCK8试剂盒检测细胞活力。图S3:维gonin对B细胞表面分子的影响。CD19+细胞在有无沃氏素的情况下培养24h和48h (12.5)μ(a、b)分别在24h、48h用流式细胞仪测定CD5、CD24、CD21、CD38、CD23、MHCII、IgM、IgD、CD80、CD86的表达水平。(c) B细胞表面分子的定量。数据表示为 三个独立的实验。NS:没有意义。(补充材料)
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