白细胞介素2在中国黄羽鹌鹑脾脏中的定位

贺瑶瑶,何 敏,赵 飘,何聆瑜,许丁心

(四川农业大学 动物医学院,四川 成都 611130)

摘要:为探讨白介素2(interleukin-2,IL-2)在中国黄羽鹌鹑脾脏中免疫调节的作用机制,观察IL-2在脾脏中的具体分布特点、IL-2在脾脏中随年龄增长而发生的可能性变化,为以后研究IL-2在鹌鹑体内如何发挥免疫效应提供理论基础。随机选0,1,2,3,4,5,6周龄的健康黄羽鹌鹑各10只,取其脾脏,运用免疫组织化学法对IL-2进行组织学定位,观察不同周龄脾脏中阳性细胞的形态及分布情况,运用数据分析软件对所得数据进行分析,探寻IL-2随周龄增长是否存在变化规律。结果显示,阳性细胞主要出现在动脉周围淋巴鞘附近,部分在椭球周围淋巴鞘聚集,其余散在分布于脾索中;在0~6周龄中,IL-2的表达随着周龄增强,阳性细胞数量变化清晰可见,整体呈上升趋势,具有规律性。Tfh细胞和B淋巴细胞在脾脏发挥免疫功能时具有不同的作用,本试验中IL-2 可能表达于迁移到PELS 附近的Tfh 细胞,也可能在PELS 附近的B淋巴细胞中表达,表明IL-2阳性细胞分布与IL-2对淋巴细胞的作用密切相关;脾脏结构和功能随年龄的增长而发育,IL-2阳性细胞数量和免疫强度也随周龄的增长而呈上升趋势,表明IL-2阳性细胞免疫强度与脾脏组织结构和功能完善程度有关;以上说明IL-2可能参与脾脏T、B细胞的增殖分化,对脾脏免疫功能日益完善有重要作用。

关键词:中国黄羽鹌鹑;白细胞介素2;脾脏;定位

白细胞介素-2(IL-2)又被称为 T 细胞生长因子(TCGF)。天然IL-2主要是由T淋巴细胞生成,后来的研究发现树突状细胞、B淋巴细胞等都分泌有IL-2。在生物体中,IL-2有多重生物学功能,例如诱导细胞毒性T细胞的增殖和产生;促进B淋巴细胞胞的增殖作用;促进T细胞生长、增殖及分化[1],调节NK细胞并保持它的自然杀伤力[2],与其他细胞因子的协同作用[3]等。近年来的研究表明,IL-2在临床上的使用越来越广泛,其中有对肾骨髓瘤、黑色素瘤的临床治疗病例[4];基于IL-2 在抗病毒[5]、抗感染[6]、抗肿瘤[7]及免疫调节中发挥重要的作用[8-9],诸多学者已经把目光投向将其用于动物疾病防治的领域,而且IL-2作为免疫佐剂提高动物疫苗免疫效果[10]和制备基因工程疫苗[11]等方面展现出非常广阔的应用前景。近年的研究来看,关于IL-2的研究,主要集中在鸵鸟、鸡等禽类,而对鹌鹑的研究非常少,IL-2在中国黄羽鹌鹑脾脏中的定位以及增龄变化还未见报道。

脾脏是鹌鹑机体最大的免疫器官,位于腺胃和肌胃交界处的右背侧,含有大量的淋巴细胞和巨噬细胞。脾脏既可通过吞噬作用完成机体的非特异性免疫功能,又可以通过T细胞介导的细胞免疫和B细胞介导的体液免疫完成机体的特异性免疫功能,脾脏同时也是产生记忆性T、B细胞的重要场所,对再次免疫应答起重要作用。脾脏是血源性抗原发生免疫应答的主要场所,是产生抗体尤其是初级反应中IgM的主要基地;脾脏还能产生促吞噬肽(Tuftsin)、补体、Fn、TNF、备解素和调理素等多种体液因子[12]

中国黄羽鹌鸫属鸟纲、鸡形目、稚科、鹑属、鹌鹑种中的一个品系。黄羽鹌鹑成活率在98%左右,生长快、适应性强、耐粗饲、成熟早、产蛋多、耗料少、生长周期短等特点,投资规模小、产值高、资金周转快,是一种经济价值很高的禽类。鹌鹑营养价值甚高,同时还具有药用价值[13]。目前国内鹌鹑养殖量增长迅速,鹌鹑各种新式疾病的出现受到的重视度也越来越高,因此,对鹌鹑免疫系统的研究越来越重要。但是目前国内外对鹌鹑疾病的相关研究几乎是空白,主要疾病防控缺乏专用疫苗和科学的免疫程序,也缺乏权威的诊断、治疗方法和特效药物[14]。因此,对于 IL-2 在中国黄羽鹌鹑脾脏中定位的研究是必要的。本试验采用SABC技术对IL-2在脾脏中的定位进行观察,探究IL-2在鹌鹑脾脏中的组织学分布以及其反应强度的增龄性变化,为IL-2 在禽类免疫系统发挥最大的效用,为禽类免疫系统疾病的预防及治疗提供理论基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验动物 随机选0,1,2,3,4,5,6周龄的健康黄羽鹌鹑各10只,雌雄不分。所有黄羽鹌鹑均在四川省邛崃市回龙镇彭定春养殖场购买。

1.1.2 试验主要仪器 石蜡切片机(日本Leica公司)、恒温水浴锅、Olympus BH-2显微镜、Nikon50i-BF荧光生物数码显微镜(Nikon光学株式会社)、彩色图像分析系统、微波炉、隔水式电热恒温培养箱、电子天平、电热恒温鼓风干燥箱。

1.1.3 试验试剂 兔抗IL-2多克隆抗体(YB2136V)购自上海卡迈舒,即用型SABC试剂盒(SA1002-兔IgG)、DAB显色试剂盒(AR1022)购自武汉博士德生物工程有限公司。SABC试剂盒包括:5%BSA封闭液、二抗(生物素化山羊抗兔IgG)、SABC试剂。Bouin氏固定液(由冰醋酸、苦味酸饱和水溶液、甲醛按1∶5∶15的比例配制而成,必须现配现用);3,3′-二氨基联苯胺(DAB)(Sigma进口分装)、PBS液、石蜡、苏木精、伊红、中性树胶等。

1.2 试验方法

1.2.1 采集样品 0,1,2,3,4,5,6周龄鹌鹑各10只,剪舌下动脉放血处死鹌鹑,取出脾脏立即放入Bouin氏固定液中固定24 h,75%酒精长期保存。

1.2.2 制作石蜡切片 取上述组织,常规组织脱水透明,石蜡包埋,5 μm连续切片,每隔3张取2张,贴于涂有多聚赖氨酸的载玻片上,37 ℃烘箱烘片2~3 d。

1.2.3 免疫组织化学染色 切片脱蜡复水,滴加双氧水以灭活过氧化氢酶,热抗原修复20 min;滴加5%BSA,闭液;滴加一抗,4 ℃孵育17 h;第2天取出,滴加被生物素标记过的二抗,37 ℃环境下孵育3 h;滴加SABC,室温下湿盒中孵育40 min;滴加DAB显色剂,以上各反应之间用PBS缓慢冲洗3次,间隔5 min。在显微镜下观察,背景淡棕色即可,放入蒸馏水终止反应;苏木素复染、脱水、透明、封片、烘干、镜检。

1.2.4 试验结果分析 在普通光学显微镜下进行大体观察,确定IL-2在鹌鹑脾脏中的分布位置与分布情况,然后应用Olympus BH-2显微镜观察,分别对每张切片在40倍物镜下随机摄取图像,用形态学图像分析软件对400倍镜下摄取的图像阳性反应强度进行分析,测量IL-2阳性反应的积分光密度值(Integral optical density,IOD)以及平均灰度值(Mean gray value,MGV)。

1.2.5 试验数据处理 用SPSS 20.0分析软件进行数据统计、分析。试验数据采用平均数±标准差表示,以P>0.05为不显著水平,P﹤0.05为显著水平,P﹤0.01为极显著水平。

2 结果与分析

2.1 IL-2阳性细胞在中国黄羽鹌鹑脾脏中的形态学特征

镜下观察到阳性细胞在各个年龄阶段的脾脏中均有表达,IL-2免疫阳性显色结果为棕黄色(图1-A)或棕褐色颗粒(图1-B),阴性对照切片无棕黄色或者棕褐色颗粒出现,形状为圆形(图1-C,D)、卵圆形(图2-A)或三角形(图2-B);大部分阳性细胞胞质与胞核均为深染,少部分阳性细胞胞核深染,胞质浅染。

2.2 IL-2阳性细胞在中国黄羽鹌鹑脾脏中的组织学分布及增龄变化

IL-2在0~6周龄鹌鹑脾脏中的表达量随年龄的增长而递增,阳性细胞主要分布于动脉周围淋巴组织鞘(Periarterial lymphatic sheath,PALS),其余分布于脾脏椭球周围淋巴组织鞘(Peri-ellipsoid lymphatic sheath,PELS)和红髓的脾索中。0周龄的脾脏中仅个别阳性细胞散在分布于红髓的脾索中(图1-A);1周龄时,IL-2阳性细胞数量增加,但幅度很小,散在分布于红髓脾索(图1-B);2周龄时,阳性细胞较1周龄多,主要分布在PALS(图1-C),少部分散在分布于红髓脾索(图1-D);3周龄时,IL-2阳性细胞较2周龄增多,大部分在PALS聚集(图1-E),少部分散在分布于PELS(图1-F);4周龄时,IL-2阳性细胞明显增多,大部分阳性细胞在PALS分布(图2-B),其余阳性细胞分布于PELS中(图2-A),阳性细胞聚集明显,分布范围也明显增大;5周龄时,IL-2阳性细胞较4周龄减少,大部分阳性细胞聚集分布于PALS中(图2-C,D),少部分散在分布于PELS(图2-C);6周龄时,IL-2阳性细胞较5周龄多,增长幅度小,IL-2阳性细胞大部分集聚分布在PALS和PELS中(图2-E),少数散在分布于PALS(图2-F)。

A.0周龄,400×;B.1周龄,400×;C、D.2周龄,400×;E、F.3周龄,400×;PALS.动脉周围淋巴鞘;PELS.椭球周围淋巴鞘;箭头所指为IL-2阳性细胞。图2同。

A.0-week-old,400×;B.1-week-old,400×;C,D.2-week-old,400×;E,F.3-week-old,400×;PALS.Periarterial lymphatic sheath;PELS.Peri-ellipsoid lymphatic sheath;The arrow showed IL-2 positive cells.The same as Fig.2.

图1 0-3周龄中国黄羽鹌鹑脾脏

Fig.1 The spleen of Chinese yellow quail with 0-3 weeks of age

A、B.4周龄,400×;C、D.5周龄,400×;E、F.6周龄,400×。

A,B.4-week-old,400×;C,D.5-week-old,400×;E,F.6-week-old,400×.

图2 4-6周龄中国黄羽鹌鹑脾脏

Fig.2 The spleen of Chinese yellow quail with 4-6 weeks of age

2.3 中国黄羽鹌鹑脾脏中IL-2免疫阳性反应强度

试验所得数据表明,0~6周龄积分光密呈上升趋势,6周龄达到最大值8.462±0.926(表1),6周龄与0~5周龄相比,差异极显著(P<0.01)。平均灰度值呈下降趋势,到6周降到最小值80.410±3.753(表1),6周龄与0~5周龄相比,差异极显著(P<0.01)。2组数据表明0~6周龄,IL-2免疫阳性反应强度呈递增趋势,且在6周龄达到最大(表1)。

3 讨论

3.1 IL-2在中国黄羽鹌鹑脾脏中的组织学分布

鹌鹑的脾脏由表面的被膜和淋巴组织构成的实质组成,实质可分为白髓、红髓和边缘区,白髓由密集的淋巴细胞组成,主要有2种结构:动脉周围淋巴鞘(PALS)和脾小体,红髓充满白髓之间,由脾窦和脾索构成[15],鞘动脉被网状细胞包围形成椭球,B淋巴细胞环绕在椭球周围,形成椭球周围淋巴鞘(PELS),椭球毛细血管含有促进淋巴细胞从血液迁移到脾脏白髓的血管微通道[16]。本次试验中可见0~6 周龄中国黄羽鹌鹑的IL-2 阳性细胞主要分布于PALS 附近,少数散在分布于红髓脾索,与杨树宝[17]和李博等[18]的研究一致,脾脏CD4+T淋巴细胞主要分布于白髓的动脉周围淋巴鞘和红髓的脾索内,其中在白髓的动脉周围淋巴鞘内分布十分密集,在红髓的脾索中呈散在分布;张林等[19]发现IL-2/IL-2R信号可能作为一种调节分子可以整合CD4+T 细胞在受到抗原刺激产生免疫应答中的多种信号,从而将T 细胞打造成一种更为成熟的形式—滤泡辅助性T 细胞(Tfh 细胞),然后迁移至B 淋巴滤泡和生发中心处辅助B 细胞产生抗体以及形成记忆B 细胞,故本试验发现IL-2阳性细胞少部分分布于PELS,与杨树宝等[20]发现鞘动脉是鸡脾脏中最微细的动脉毛细血管,直接开口于红髓脾索的网状组织中,成为淋巴细胞最初接触抗原的部位观点相符:可能是因为健康机体有病原体入侵,B 淋巴细胞受到刺激,引起机体发生免疫应答使得IL-2 随着Tfh 细胞迁移到PELS 时定殖于此,也可能是因为IL-2 由T 细胞分泌之后随淋巴循环转移到PELS 的B 淋巴细胞内直接促进B 淋巴细胞[21],以上说明IL-2 可能表达于迁移到PELS 附近的Tfh 细胞,也可能在PELS 附近的B淋巴细胞中表达。

表1 中国黄羽鹌鹑脾脏的阳性反应强度

Tab.1 Positive reaction intensity of spleen in Chinese yellow quail

注:同一列中标有不同小字母的数据之间差异显著(P<0.05);标有不同大字母的数据之间差异极显著(P<0.01)。

Note:The difference between data with different small letters within a column is significant(P<0.05);The different between data with different capital letters within a column is very significant(P<0.01).

周龄Weeks积分光密度Integrated optical density平均灰度值Average gray value01.086±0.181Ee136.476±8.377Dd12.336±0.738Dde132.110±5.532Dd22.946±0.684Dd117.816±8.449Dd34.297±0.308Cc109.963±7.886Cc45.660±0.371Bb97.640±6.472Bb55.996±0.292Bb95.647±3.198Bb68.462±0.926Aa80.410±3.753Aa

以上说明IL-2阳性细胞分布与IL-2对淋巴细胞的作用密切相关,这与孙圣兰等[22]认为IL-2在体内主要由活化的I型辅助淋巴细胞(THl细胞)即CD4+T细胞分泌,陈国利[23]认为T 细胞受多种刺激以后能产生IL-2,产生的IL-2 又作用于T 细胞自身,诱导自身增殖、分化和发挥功能和邵卫星等[24]研究发现IL-2由激活的T淋巴细胞产生,可诱导T细胞增殖,选择性地增强Th1 细胞分化、增殖,诱导干扰素(IFN)及IL-2 的分泌等报道相符。

3.2 IL-2在中国黄羽鹌鹑脾脏中的增龄变化

本试验研究发现IL-2阳性细胞随周龄增长逐渐增多,与栾维民[21]发现脾脏中T、B淋巴细胞的数量随日龄增长,整体均呈上升趋势这一报道一致;本试验中还发现阳性细胞分布范围也随周龄增长而扩大,在4周龄趋于稳定且基本在PALS和PELS附近聚集分布,这与逮志强[25]报道脾脏需通过动脉周围淋巴鞘和椭球周围淋巴鞘相互之间的作用才能对胸腺依赖性抗原产生体液免疫应答,因此动脉周围淋巴鞘和椭球周围淋巴鞘的出现和变化对评定脾脏的免疫学功能非常重要的研究结果一致。说明IL-2阳性细胞分布的动态变化与脾脏组织结构和功能完善程度有关,这与张英楠等[26]发现随着日龄增长,脾脏各种特征结构不断发育、成熟,7日龄时具备近似成熟的组织结构,但直至35日龄时才趋于稳定不符,这表明可能存在动物种类、试验方法、环境因素等差异。

3.3 IL-2在中国黄羽鹌鹑脾脏中的阳性反应强度

本试验中,IL-2在0~6周龄中国黄羽鹌鹑脾脏中的阳性反应强度逐渐递增,但并不是呈直线上升,与王自力等[27] 发现正常鸡脾脏中IL-2阳性表达在7~49日龄逐渐上升,顾建友[28]利用更加敏感的IL-2分析的技术,发现初始CD4+T细胞在抗原攻击后随着检测时间的延长,检测到的IL-2分泌量先增加后下降,IL-2反应强度不平稳的观点一致。这与王水莲等[29]认为在性成熟前,随着日龄的增加,鸡免疫能力也随着其发育的逐渐完善而不断增强,但其免疫能力增强的过程又不是呈直线发展的,而是呈一定的不规则性相符,表明IL-2在鹌鹑脾脏中的免疫阳性反应强度与脾脏免疫功能有关。

IL-2在中国黄羽鹌鹑脾脏中在红髓脾索、动脉周围淋巴鞘和椭球周围淋巴鞘均有分布,IL-2阳性细胞的动态分布IL-2阳性反应强度与脾脏组织结构发育、淋巴细胞发育和免疫功能发生之间有着密切关系。IL-2作为一种重要的免疫调节因子,对临床疾病治疗尤其是自身免疫疾病和肿瘤的治疗尤为重要,IL-2将会有更广阔的研究前景。

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The Localization of Interleukin 2 in Chinese Yellow Quail Spleen

HE Yaoyao,HE Min,ZHAO Piao,HE Lingyu,XU Dingxin

(College of Veterinary Medicine,Sichuan Agricultural University,Chengdu 611130,China)

Abstract In order to explore the mechanism of IL-2 immunoregulation in the spleen of Chinese yellow feather quail,observe the specific distribution characteristics of IL-2 in the spleen and the possible changes of IL-2 in the spleen with the age,so as to provide a theoretical basis for the future study of how IL-2 plays a role in the immune response of quail.Ten healthy yellow feathered quails of 0,1,2,3,4,5 and 6 weeks old were randomly selected.Then the spleen of quails was taken and the IL-2 was histologically located by immunohistochemistry.The morphology and distribution of the positive cells in the spleen of different weeks old were observed.The data were analyzed by data analysis software to find out whether the IL-2 changed with the increase of weeks old.The results showed that the positive cells mainly appeared near the peri-arterial lymphoid sheath,some gathered in the peri-ellipsoidal lymphatic sheath,and the others were scattered in the splenic cord,and the expression of IL-2 increased with the age of 6 weeks,and the change of the number of positive cells was clear,showing an upward trend as a whole,with regularity.Tfh cells and B lymphocytes played different roles in the immune function of spleen.IL-2 might be expressed in Tfh cells migrated to PELS or in B lymphocytes near PELS,indicating that the distribution of IL-2 positive cells was closely related to the effect of IL-2 on lymphocytes.The structure and function of spleen developed with age,and the number and immune intensity of IL-2 positive cells increased with age,which indicated that the immune intensity of IL-2 positive cells was related to the perfection of spleen tissue structure and function;These results suggested that IL-2 might be involved in the proliferation and differentiation of spleen T cells and B cells and played an important role in the improvement of spleen immune function.

Key words: Chinese yellow quail;Interleukin 2;Spleen;Localization

中图分类号:S852.16

文献标识码:A

文章编号:1000-7091(2020)增刊-0409-07

doi:10.7668/hbnxb.201751525

收稿日期:2019-11-01

基金项目:四川省教育厅科研基金(17SZA0249)

作者简介:贺瑶瑶(1995-),女,重庆垫江人,在读硕士,主要从事动物组织学的研究。

通讯作者:何 敏(1980-),女,四川峨眉人,副教授,博士,主要从事动物组织学的研究。