TDO调节Trp-Kyn-Ahr通路在大鼠肝移植免疫应答中的作用研究

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目的:建立稳定的大鼠原位肝移植(Rat Orthotopic Liver Transplantation,ROLT)模型,研究色氨酸2,3-双加氧酶(Tryptophan2,3-dioxygenase,TDO)介导的色氨酸(Tryptophan,Trp)-犬尿氨酸(Kynurenine,Kyn)-芳烃受体(Aryl hydrocarbon receptor,Ahr)通路在大鼠肝移植术后免疫排斥中发挥的作用,并通过体外实验验证Kyn-Ahr诱导大鼠肝细胞的免疫耐受作用。方法:(1)Kamada“二袖套法”,结合相关文献及前期研究对手术操作进行改进,建立稳定的以近交系Wistar大鼠为供体,近交系DA大鼠为受体的ROLT免疫排斥模型。实验分组,A组:DA→DA同基因组,B组:Wistar→DA排斥组和C组:Wistar→DA(680C91 TDO抑制组),每组各25例。C组在受体手术前一天腹腔注射TDO抑制剂680C91,并在术后维持受体内的药物浓度。每组含术后生存组(n=5),在移植术后0h、24h、72h、144h各取5只(n=20)收集血清及肝组织样本。(2)检测各组受体0h、24h、72h、144h时间点的肝功能(ALT、AST、TBIL),血清Kyn、Trp浓度变化,观察术后各时间点肝组织病理变化,采用Banff方案进行急性排斥反应免疫排斥活动系数(RAI)评估,肝组织TDO及Ahr目的基因CYP1A1、CYP1B1的表达情况。(3)验证Kyn在体外介导肝细胞的免疫耐受情况,我们对实验进行分组,包括A组:BRL-3A大鼠正常肝细胞组,B组:BRL-3A+680C91组,C组:BRL-3A+680C91+DMF组,D组:BRL-3A+680C91+Kyn组,其中Dimethoxyflavone(DMF)是Ahr的特异性抑制剂。Western blot检测各组肝细胞Ahr靶基因CYP1A1、CYP1B1的表达,检测各组上清液中Kyn含量,与DA的大鼠外周血淋巴细胞共培养,利用3H-Td R渗入法,计算刺激指数SI。然后构建携带sh Ahr的慢病毒转染BRL-3A,下调Ahr表达。对实验进行分组,包括大鼠正常肝细胞组(BRL-3A),BRL-3A+680C91组,BRL-3A+680C91+Kyn组,每组再分为sh Ahr慢病毒转染组(Sh-Ahr)及空载体转染组(Sh-NC),然后PCR验证敲减效果,Western blot检测各组CYP1A1、CYP1B1的表达,并检测上清液Kyn浓度变化,计算刺激指数SI。结果:(1)成功建立大鼠原位肝移植模型,供体手术、修肝套管、受体手术及肝移植总时间DA→DA,Wistar→DA两组对比无明显差异,手术成功率分别为86.7%、88.3%(P>0.05)。(2)Wistar→DA排斥组B,TDO抑制组C组术后血清AST、ALT、TBIL在0h、24h、72h、144h逐渐升高,而DA→DA同基因组A组术后24h升高后又逐渐下降至正常水平。移植肝组织病理结果表明,A组术后未见明显的免疫排斥反应,能长期生存。C组RAI从6.24±1.65(72h)上升到8.11±0.72(144h),B组从4.43±1.39(72h)上升到7.11±0.49(144h);而B、C组术后免疫排斥反应程度在72h逐渐增强,C组RAI评分在72h、144h高于相同时间点的B组评分(P<0.05)。C组平均生存时间分别为13.5天,B组为19天,二者差异明显(P<0.05)。B、C组随着术后生存时间增加,TDO表达增加,在术后3天后增加更明显(P<0.05),但二者在相同时间点的表达无明显差异(P>0.05)。A组随着术后生存时间增加,TDO表达亦轻度增加,Western验证表明TDO相较术后0h、24h轻度增加(P<0.05)。C组TDO被抑制后,与B组及A组相比Trp浓度明显上升,而Kyn浓度明显降低(P<0.05)。A组、B组在术后生存时间增加TDO表达增强,Trp分解增强,血清内Kyn浓度上升,有统计学意(P<0.05)。A组与B组相比在0h、24h Trp及Kyn浓度变化无明显差异(P>0.05),72h、144h时,B组Trp、Kyn变化趋势明显于A组。CYP1A1、CYP1B1在A、B组在术后72h、144h表达明显增加,且在相同时间点B组表达量高于A组(P<0.05)。C组中TDO酶活性被抑制后,同B组相比CYP1A1、CYP1B1表达量明显降低,但随着术后生存时间增加,在144h CYP1A1、CYP1B1表达亦增加,有统计学意义(P<0.05)。(3)体外细胞实验中,A组、B组、D组TDO表达无明显变化(P>0.05),而加入DMF抑制Ahr时TDO表达减少(P<0.05)。TDO被抑制后Kyn浓度降低,尤其Ahr及TDO被双重被抑制后Kyn明显降低。Kyn浓度降低,SI增加,SI值C组<B组<A组,额外补充Kyn后SI增高。敲减Ahr后与空白组对照,SI在正常组、680C91组及680C91+Kyn皆明显降低,但是在敲减后,各处理组之间亦符合Kyn变化趋势(P<0.05)。Ahr下调后SI降低,且抑制TDO,Kyn浓度降低后,SI下降更明显(P<0.05)。结论:(1)运用改良Kamada“二袖套法”,Wistar→DA可稳定建立大鼠肝移植免疫排斥模型,肝功能及病理变化符合术后急性免疫排斥特点。(2)术后TDO、CYP1A1、CYP1B1表达及Kyn、Trp浓度变化表明,TDO介导Trp-Kyn-Ahr通路能一定程度上影响大鼠肝移植术后免疫排斥反应,TDO在大鼠肝移植术后肝组织中表达增加,抑制TDO酶活性能一定程度上加重大鼠肝移植免疫排斥反应。(3)大鼠肝细胞体外实验证明高浓度Kyn能抑制淋巴细胞增殖,诱导肝细胞免疫耐受。下调Ahr、降低Kyn浓度都可以导致抑制淋巴细胞增殖功能降低。尽管本实验说明通过调节TDO介导Trp-Kyn-Ahr通路可能有助于介导肝移植的免疫排斥反应,但目前缺乏TDO基因敲除大鼠,完全明确TDO在肝移植中发挥的作用,仍需进一步探究。
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