引用本文: 黃進, 朱黎明, 朱應群. KLF2/RelA 比例失衡與哮喘患者中性粒細胞凋亡的關系研究. 中國呼吸與危重監護雜志, 2018, 17(1): 1-5. doi: 10.7507/1671-6205.201706029 復制
以往研究認為支氣管哮喘(簡稱哮喘)的氣道炎癥以嗜酸性粒細胞浸潤為主,但近年來中性粒細胞在哮喘氣道炎癥中的作用受到廣泛重視[1-2]。Parfrey 等[3]認為中性粒細胞凋亡延遲是導致哮喘患者氣道內中性粒細胞增多的重要原因。那外周血中性粒細胞是否也存在著凋亡延遲或減少呢?KLF2 是鋅指 Krüppel 樣轉錄因子(KLF)家族成員之一。Kuo 等[4]發現 KLF2 基因敲除小鼠體內 Fas 配體(FasL)增加明顯,并認為 KFL2 敲除引起 FasL 表達增加是導致 KLF2 基因敲除小鼠 T 淋巴細胞凋亡增加的原因。而 Nie 等[5]研究發現 KLF2 的過表達可引起非小細胞肺癌細胞的凋亡。由此可見 KLF2 與凋亡的關系并不明確,KLF2 與哮喘患者中性粒細胞凋亡的關系也不清楚。轉錄因子 RelA(p65)屬于 NF-κB/Rel 蛋白家族,是核因子-κB(NF-κB)發揮生物學功能所不可缺少的亞單位,也是一種重要的促炎因子,RelA 在延遲及抑制中性粒細胞凋亡中發揮中心性作用[6-7]。最近研究發現鐮狀細胞性貧血兒童患者血管內皮細胞中 KLF2/RelA 比例下降,這種 KLF2/RelA 比例的下降使血管內皮細胞呈現促炎表型,導致中風風險增高[8]。以上研究結果提示 KLF2 和 RelA 之間可以出現比例失衡,并影響炎癥發展過程,其途徑可能是通過調控炎癥細胞凋亡來實現。本研究擬通過收集支氣管哮喘患者外周血標本探討 KLF2/RelA 比例失衡與支氣管哮喘中性粒細胞凋亡的關系。
1 資料與方法
1.1 臨床資料和分組
本試驗所有病例標本均來自于 2011 年 4 月至 2012 年 4 月期間在湖南省老年醫院呼吸內科、老年呼吸科和長沙市第三人民醫院呼吸內科住院的哮喘急性發作期患者。其中輕度哮喘患者 13 例[男 5 例,女 8 例,平均年齡(43.4±14.6)歲],中度哮喘 17 例[男 7 例,女 10 例,平均年齡(45.1±14.0)歲],重度哮喘 9 例[男 4 例,女 5 例,平均年齡(44.8±17.2)歲]。哮喘患者的入選標準和病情分級參照 2013 年中華醫學會呼吸病學分會哮喘學組制定的支氣管哮喘防治指南,且 1 個月內未使用過靜脈及口服糖皮質激素及免疫調節劑。另選同期 15 例健康體檢者為對照組,男 6 例,女 9 例,平均年齡(42.9±13.0)歲。對照組肺功能均正常,支氣管激發試驗均陰性,且不伴有過敏性疾病,近期未使用糖皮質激素及免疫調節劑。所有受試者均不吸煙或者已戒煙半年以上,均不伴有高血壓、冠心病、糖尿病、結締組織疾病、腫瘤及急慢性感染性疾病。4 組受試者的年齡、性別差異無統計學意義。本研究符合醫院倫理委員會相關要求并經審核批準,研究對象均為知情者并簽署治療協議書。
1.2 方法
1.2.1 實驗材料 Ficoll-Paque Premium(GE Healthcare Life Sciences 公司);紅細胞裂解液(索萊寶生物科技有限公司);Wright-Giemsa 染液(貝索生物技術有限公司);AⅤ/PI 凋亡試劑盒(Invitrogen Life Technologies 公司);ECL 發光試劑盒(Thermo Scientific Pierce 公司);KLF2 兔多抗 IgG、P65 兔多抗 IgG(Santa Cruz 公司);β-actin 鼠單抗 IgG(博士德生物公司);辣根酶標記山羊抗小鼠 IgG(Jackson ImmunoRearch 公司)。
1.2.2 中性粒細胞的分離純化 抽取健康受試者和哮喘患者 2 ml 外周血,用 2 ml 生理鹽水稀釋,小心加至 3 ml Ficoll-Paque 淋巴細胞分離液上面,2 000 r/min 離心 15 min。小心吸取淋巴細胞層上的血漿備用,棄去淋巴細胞層和 Ficoll-Paque 淋巴細胞分離液層,細胞沉淀用 7 ml PBS 稀釋混勻,1 700 r/min 離心 7 min。棄去上清,細胞沉淀內加入備用的血漿和 0.6 ml 0.6% 右旋糖酐,室溫靜置 30 min。吸取上清,1 000 r/min 離心 5 min 即得中性粒細胞,其中所混紅細胞用紅細胞裂解液(索萊寶)冰上裂解 5 min 以除去紅細胞污染。分離之后的中性粒細胞用 HBSS 液懸浮成 5×103 cells/L,并立即使用。
1.2.3 流式細胞術檢測中性粒細胞凋亡率 嚴格按照 Alexa Fluor? 488 annexin V/Dead Cell Apoptosis Kit 試劑盒說明書進行。取 5×annexin-binding buffer,用去離子水稀釋成 1×annexin-binding buffer,用 1×annexin-binding buffer 稀釋 1 mg/ml 的 PI 儲存液為 100 μg/ml 的 PI 工作液。分離所得中性粒細胞用 PBS 洗滌 1 次后,用 1×annexin-binding buffer 重懸,調整細胞濃度為 1×106,每個樣本約 100 μl。每個樣本加入 5 μl Alexa Fluor? 488 annexin V 和 1 μl 100 μg/ml 的 PI 工作液,室溫孵育 15 min。孵育后每個樣本加入 400 μl 1×annexin-binding buffer,輕輕混勻,盡快上流式細胞儀檢測。
1.2.4 Western blot 檢測 KLF2 和 RelA 的表達 外周血提取的中性粒細胞通過 RIPA 裂解液進行總蛋白的提取。從總蛋白中取 50 μg 蛋白通過 10% SDS-PAGE 進行蛋白分離并電轉移至 PVDF 膜上,1∶200 稀釋的抗 KLF2 和 RelA 抗體分別進行蛋白印跡分析,ECL 化學發光試劑盒顯像,凝膠圖像分析系統分析各蛋白條帶灰度值,并以 β-actin 為內參標化各樣品蛋白電泳條帶的灰度數值。
1.3 統計學方法
所有實驗數據均用均數±標準差(
)表示,應用 GraphPad Prism 5.0 統計軟件分析,Bartlett 檢驗判斷 4 組計量資料兩兩之間方差齊性(P>0.1,認為滿足方差齊性)后,多組間比較采用單因素方差分析比較,滿足方差齊性時采用 SNK-q 檢驗,方差不齊時采用 Dunnett’s T3 檢驗。相關分析采用 Pearson 相關檢驗。P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 外周血中性粒細胞的分離
成功分離外周血中性粒細胞,經 Wright-Giemsa 染色鑒定后,中性粒細胞純度達到 95% 以上。結果見圖 1。

2.2 哮喘患者外周血中性粒細胞凋亡率
輕、中、重度哮喘組中性粒細胞凋亡率[(4.45±0.76)%、(2.10±0.25)%、(1.81±0.67)%]較對照組[(5.36±0.57)%]顯著降低(P<0.01),中、重度哮喘組中性粒細胞凋亡率較輕度哮喘組顯著降低(P<0.01),但中度哮喘組與重度哮喘組之間比較差異無統計學意義(P>0.05)。結果見圖 2。

a~d.對照組以及輕、中、重度哮喘組外周血中性粒細胞流式細胞檢測像;e.流式細胞檢測結果
2.3 哮喘患者外周血中性粒細胞 KLF2/RelA 比值變化
輕、中、重度哮喘組 KLF2/RelA 比值(0.667±0.351、0.384±0.203、0.536±0.293)較對照組(4.038±2.011)降低(P<0.01),輕、中、重度哮喘組間比較差異無統計學意義(P>0.05)。結果見圖 3。

a. Western blot 檢測像;b. Western blot 檢測結果
2.4 KLF2/RelA 比值與中性粒細胞凋亡率之間的相關性分析
KLF2/RelA 蛋白比值與中性粒細胞凋亡率做 Pearson 相關性分析(r=0.592 0,P<0.000 1),提示兩者之間呈正相關。結果見圖 4。

3 討論
多種炎癥細胞和結構細胞參與支氣管哮喘的氣道炎癥,中性粒細胞作為支氣管哮喘發病中的一種重要的炎癥細胞,在哮喘發病機制中的作用越來越受到人們的重視。哮喘患者氣道中性粒細胞較健康人增多,并且與哮喘嚴重程度呈正相關[9-10]。關于哮喘氣道中性粒細胞增多的機制,目前認為與中性粒細胞凋亡延遲密切相關[3],但哮喘患者外周血中性粒細胞是否也存在中性粒細胞凋亡延遲,以使中性粒細胞有更多的機會向氣道聚集呢?我們的研究發現哮喘患者外周血中性粒細胞凋亡率確實較對照組中性粒細胞凋亡率減少。
1995 年 Anderson 等[11]首次分離出 KLF2,因發現KLF2 在肺部表達豐富,當時也稱 KLF2 為 LKLF(lung Krüppel-like transcription factor)。研究發現 KLF2作為一種轉錄因子參與人體的多種病理生理過程,如炎癥反應[12]、增殖與分化[13-14]、黏附及遷移[15-16]等,但 KLF2 與凋亡的關系目前存在爭議[4-5]。本研究發現輕、中、重度哮喘患者外周血中性粒細胞 KLF2 較對照組顯著降低(P<0.01),但通過相關性分析發現 KLF2 的表達變化與中性粒細胞凋亡率之間并不存在相關性(r=0.120 8,P>0.05)(結果中未顯示)。Carlson 等[17]也發現 KLF2 并不能明顯地維持 T 細胞的靜息狀態與生存,KLF2 的缺失也并不導致 T 細胞的凋亡增加,并且認為 KLF2 在淋巴細胞黏附遷移中發揮著更大的作用。
RelA 是一種關鍵的抗凋亡信號,在細胞凋亡調控中發揮中心性作用,能夠上調多種抗凋亡蛋白來抑制細胞凋亡[6-7]。本研究發現,支氣管哮喘組 RelA 的表達較對照組上升(P<0.01),并且隨著哮喘嚴重程度的加重,RelA 的表達呈上升趨勢,各組間比較差異存在統計學意義(P<0.01)。相關性分析發現 RelA 的表達與中性粒細胞凋亡率之間存在負相關關系(r=–0.807 9,P<0.001)。以上結果均提示 RelA 可能抑制哮喘患者外周血中性粒細胞的凋亡。
近來研究發現 KLF2 和 RelA 之間保持著一種平衡,如果這種平衡被打破即可引起機體的穩態失衡,表現為抗炎或促炎表型[8]。通過本試驗,我們發現哮喘患者中性粒細胞內確實存在著 KLF2/RelA 比例失衡,而且這種比例失衡與中性粒細胞凋亡率呈正相關,但 KLF2 與中性粒細胞凋亡之間并不存在相關性。Sheppard 等[18]發現血管內皮細胞在炎癥狀態時 KLF2 能通過與 RelA 競爭輔轉錄因子 CBP/P300 從而減少 NF-κB 依賴的下游炎癥基因表達,這提示我們 KLF2/RelA 可能為一對相互制約的轉錄因子。而目前多項研究均發現 KLF2 在維持細胞穩態中發揮重要的作用[19-20],這提示 RelA 在哮喘患者中性粒細胞凋亡中發揮著主導作用,而 KLF2 可能是通過與 RelA 競爭輔轉錄因子 CBP/P300 控制著中性粒細胞的凋亡過程,從而抑制 RelA 所致中性粒細胞生存期的過分延長。
綜上所述,本研究結果提示哮喘患者外周血中性粒細胞存在 KLF2/RelA 比例失衡,并且 KLF2/RelA 比例失衡可能是導致哮喘患者外周血中性粒細胞凋亡減少的機制之一。
以往研究認為支氣管哮喘(簡稱哮喘)的氣道炎癥以嗜酸性粒細胞浸潤為主,但近年來中性粒細胞在哮喘氣道炎癥中的作用受到廣泛重視[1-2]。Parfrey 等[3]認為中性粒細胞凋亡延遲是導致哮喘患者氣道內中性粒細胞增多的重要原因。那外周血中性粒細胞是否也存在著凋亡延遲或減少呢?KLF2 是鋅指 Krüppel 樣轉錄因子(KLF)家族成員之一。Kuo 等[4]發現 KLF2 基因敲除小鼠體內 Fas 配體(FasL)增加明顯,并認為 KFL2 敲除引起 FasL 表達增加是導致 KLF2 基因敲除小鼠 T 淋巴細胞凋亡增加的原因。而 Nie 等[5]研究發現 KLF2 的過表達可引起非小細胞肺癌細胞的凋亡。由此可見 KLF2 與凋亡的關系并不明確,KLF2 與哮喘患者中性粒細胞凋亡的關系也不清楚。轉錄因子 RelA(p65)屬于 NF-κB/Rel 蛋白家族,是核因子-κB(NF-κB)發揮生物學功能所不可缺少的亞單位,也是一種重要的促炎因子,RelA 在延遲及抑制中性粒細胞凋亡中發揮中心性作用[6-7]。最近研究發現鐮狀細胞性貧血兒童患者血管內皮細胞中 KLF2/RelA 比例下降,這種 KLF2/RelA 比例的下降使血管內皮細胞呈現促炎表型,導致中風風險增高[8]。以上研究結果提示 KLF2 和 RelA 之間可以出現比例失衡,并影響炎癥發展過程,其途徑可能是通過調控炎癥細胞凋亡來實現。本研究擬通過收集支氣管哮喘患者外周血標本探討 KLF2/RelA 比例失衡與支氣管哮喘中性粒細胞凋亡的關系。
1 資料與方法
1.1 臨床資料和分組
本試驗所有病例標本均來自于 2011 年 4 月至 2012 年 4 月期間在湖南省老年醫院呼吸內科、老年呼吸科和長沙市第三人民醫院呼吸內科住院的哮喘急性發作期患者。其中輕度哮喘患者 13 例[男 5 例,女 8 例,平均年齡(43.4±14.6)歲],中度哮喘 17 例[男 7 例,女 10 例,平均年齡(45.1±14.0)歲],重度哮喘 9 例[男 4 例,女 5 例,平均年齡(44.8±17.2)歲]。哮喘患者的入選標準和病情分級參照 2013 年中華醫學會呼吸病學分會哮喘學組制定的支氣管哮喘防治指南,且 1 個月內未使用過靜脈及口服糖皮質激素及免疫調節劑。另選同期 15 例健康體檢者為對照組,男 6 例,女 9 例,平均年齡(42.9±13.0)歲。對照組肺功能均正常,支氣管激發試驗均陰性,且不伴有過敏性疾病,近期未使用糖皮質激素及免疫調節劑。所有受試者均不吸煙或者已戒煙半年以上,均不伴有高血壓、冠心病、糖尿病、結締組織疾病、腫瘤及急慢性感染性疾病。4 組受試者的年齡、性別差異無統計學意義。本研究符合醫院倫理委員會相關要求并經審核批準,研究對象均為知情者并簽署治療協議書。
1.2 方法
1.2.1 實驗材料 Ficoll-Paque Premium(GE Healthcare Life Sciences 公司);紅細胞裂解液(索萊寶生物科技有限公司);Wright-Giemsa 染液(貝索生物技術有限公司);AⅤ/PI 凋亡試劑盒(Invitrogen Life Technologies 公司);ECL 發光試劑盒(Thermo Scientific Pierce 公司);KLF2 兔多抗 IgG、P65 兔多抗 IgG(Santa Cruz 公司);β-actin 鼠單抗 IgG(博士德生物公司);辣根酶標記山羊抗小鼠 IgG(Jackson ImmunoRearch 公司)。
1.2.2 中性粒細胞的分離純化 抽取健康受試者和哮喘患者 2 ml 外周血,用 2 ml 生理鹽水稀釋,小心加至 3 ml Ficoll-Paque 淋巴細胞分離液上面,2 000 r/min 離心 15 min。小心吸取淋巴細胞層上的血漿備用,棄去淋巴細胞層和 Ficoll-Paque 淋巴細胞分離液層,細胞沉淀用 7 ml PBS 稀釋混勻,1 700 r/min 離心 7 min。棄去上清,細胞沉淀內加入備用的血漿和 0.6 ml 0.6% 右旋糖酐,室溫靜置 30 min。吸取上清,1 000 r/min 離心 5 min 即得中性粒細胞,其中所混紅細胞用紅細胞裂解液(索萊寶)冰上裂解 5 min 以除去紅細胞污染。分離之后的中性粒細胞用 HBSS 液懸浮成 5×103 cells/L,并立即使用。
1.2.3 流式細胞術檢測中性粒細胞凋亡率 嚴格按照 Alexa Fluor? 488 annexin V/Dead Cell Apoptosis Kit 試劑盒說明書進行。取 5×annexin-binding buffer,用去離子水稀釋成 1×annexin-binding buffer,用 1×annexin-binding buffer 稀釋 1 mg/ml 的 PI 儲存液為 100 μg/ml 的 PI 工作液。分離所得中性粒細胞用 PBS 洗滌 1 次后,用 1×annexin-binding buffer 重懸,調整細胞濃度為 1×106,每個樣本約 100 μl。每個樣本加入 5 μl Alexa Fluor? 488 annexin V 和 1 μl 100 μg/ml 的 PI 工作液,室溫孵育 15 min。孵育后每個樣本加入 400 μl 1×annexin-binding buffer,輕輕混勻,盡快上流式細胞儀檢測。
1.2.4 Western blot 檢測 KLF2 和 RelA 的表達 外周血提取的中性粒細胞通過 RIPA 裂解液進行總蛋白的提取。從總蛋白中取 50 μg 蛋白通過 10% SDS-PAGE 進行蛋白分離并電轉移至 PVDF 膜上,1∶200 稀釋的抗 KLF2 和 RelA 抗體分別進行蛋白印跡分析,ECL 化學發光試劑盒顯像,凝膠圖像分析系統分析各蛋白條帶灰度值,并以 β-actin 為內參標化各樣品蛋白電泳條帶的灰度數值。
1.3 統計學方法
所有實驗數據均用均數±標準差(
)表示,應用 GraphPad Prism 5.0 統計軟件分析,Bartlett 檢驗判斷 4 組計量資料兩兩之間方差齊性(P>0.1,認為滿足方差齊性)后,多組間比較采用單因素方差分析比較,滿足方差齊性時采用 SNK-q 檢驗,方差不齊時采用 Dunnett’s T3 檢驗。相關分析采用 Pearson 相關檢驗。P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 外周血中性粒細胞的分離
成功分離外周血中性粒細胞,經 Wright-Giemsa 染色鑒定后,中性粒細胞純度達到 95% 以上。結果見圖 1。

2.2 哮喘患者外周血中性粒細胞凋亡率
輕、中、重度哮喘組中性粒細胞凋亡率[(4.45±0.76)%、(2.10±0.25)%、(1.81±0.67)%]較對照組[(5.36±0.57)%]顯著降低(P<0.01),中、重度哮喘組中性粒細胞凋亡率較輕度哮喘組顯著降低(P<0.01),但中度哮喘組與重度哮喘組之間比較差異無統計學意義(P>0.05)。結果見圖 2。

a~d.對照組以及輕、中、重度哮喘組外周血中性粒細胞流式細胞檢測像;e.流式細胞檢測結果
2.3 哮喘患者外周血中性粒細胞 KLF2/RelA 比值變化
輕、中、重度哮喘組 KLF2/RelA 比值(0.667±0.351、0.384±0.203、0.536±0.293)較對照組(4.038±2.011)降低(P<0.01),輕、中、重度哮喘組間比較差異無統計學意義(P>0.05)。結果見圖 3。

a. Western blot 檢測像;b. Western blot 檢測結果
2.4 KLF2/RelA 比值與中性粒細胞凋亡率之間的相關性分析
KLF2/RelA 蛋白比值與中性粒細胞凋亡率做 Pearson 相關性分析(r=0.592 0,P<0.000 1),提示兩者之間呈正相關。結果見圖 4。

3 討論
多種炎癥細胞和結構細胞參與支氣管哮喘的氣道炎癥,中性粒細胞作為支氣管哮喘發病中的一種重要的炎癥細胞,在哮喘發病機制中的作用越來越受到人們的重視。哮喘患者氣道中性粒細胞較健康人增多,并且與哮喘嚴重程度呈正相關[9-10]。關于哮喘氣道中性粒細胞增多的機制,目前認為與中性粒細胞凋亡延遲密切相關[3],但哮喘患者外周血中性粒細胞是否也存在中性粒細胞凋亡延遲,以使中性粒細胞有更多的機會向氣道聚集呢?我們的研究發現哮喘患者外周血中性粒細胞凋亡率確實較對照組中性粒細胞凋亡率減少。
1995 年 Anderson 等[11]首次分離出 KLF2,因發現KLF2 在肺部表達豐富,當時也稱 KLF2 為 LKLF(lung Krüppel-like transcription factor)。研究發現 KLF2作為一種轉錄因子參與人體的多種病理生理過程,如炎癥反應[12]、增殖與分化[13-14]、黏附及遷移[15-16]等,但 KLF2 與凋亡的關系目前存在爭議[4-5]。本研究發現輕、中、重度哮喘患者外周血中性粒細胞 KLF2 較對照組顯著降低(P<0.01),但通過相關性分析發現 KLF2 的表達變化與中性粒細胞凋亡率之間并不存在相關性(r=0.120 8,P>0.05)(結果中未顯示)。Carlson 等[17]也發現 KLF2 并不能明顯地維持 T 細胞的靜息狀態與生存,KLF2 的缺失也并不導致 T 細胞的凋亡增加,并且認為 KLF2 在淋巴細胞黏附遷移中發揮著更大的作用。
RelA 是一種關鍵的抗凋亡信號,在細胞凋亡調控中發揮中心性作用,能夠上調多種抗凋亡蛋白來抑制細胞凋亡[6-7]。本研究發現,支氣管哮喘組 RelA 的表達較對照組上升(P<0.01),并且隨著哮喘嚴重程度的加重,RelA 的表達呈上升趨勢,各組間比較差異存在統計學意義(P<0.01)。相關性分析發現 RelA 的表達與中性粒細胞凋亡率之間存在負相關關系(r=–0.807 9,P<0.001)。以上結果均提示 RelA 可能抑制哮喘患者外周血中性粒細胞的凋亡。
近來研究發現 KLF2 和 RelA 之間保持著一種平衡,如果這種平衡被打破即可引起機體的穩態失衡,表現為抗炎或促炎表型[8]。通過本試驗,我們發現哮喘患者中性粒細胞內確實存在著 KLF2/RelA 比例失衡,而且這種比例失衡與中性粒細胞凋亡率呈正相關,但 KLF2 與中性粒細胞凋亡之間并不存在相關性。Sheppard 等[18]發現血管內皮細胞在炎癥狀態時 KLF2 能通過與 RelA 競爭輔轉錄因子 CBP/P300 從而減少 NF-κB 依賴的下游炎癥基因表達,這提示我們 KLF2/RelA 可能為一對相互制約的轉錄因子。而目前多項研究均發現 KLF2 在維持細胞穩態中發揮重要的作用[19-20],這提示 RelA 在哮喘患者中性粒細胞凋亡中發揮著主導作用,而 KLF2 可能是通過與 RelA 競爭輔轉錄因子 CBP/P300 控制著中性粒細胞的凋亡過程,從而抑制 RelA 所致中性粒細胞生存期的過分延長。
綜上所述,本研究結果提示哮喘患者外周血中性粒細胞存在 KLF2/RelA 比例失衡,并且 KLF2/RelA 比例失衡可能是導致哮喘患者外周血中性粒細胞凋亡減少的機制之一。