黑色素瘤是一种来源于黑色素细胞的恶性肿瘤,具有高侵袭特性和高转移率,临床上主要以手术、放疗、化疗、靶向治疗和免疫治疗为主,但疗效有限
[1,2]。研究表明,肿瘤内有淋巴细胞浸润的患者,治疗效果较好。肿瘤浸润淋巴细胞包括CD8
+ T细胞、CD4
+ T细胞、Treg细胞、B细胞和NK细胞等
[3],特别是CD8
+ T细胞和CD4
+ T细胞在抑制黑色素瘤生长和转移方面具有明显作用
[4]。
目前,中医药在肿瘤治疗中的作用越来越受到重视,很多方剂对T细胞都具有调节作用,比如增加效应性CD4
+ T细胞的水平,提高T淋巴细胞的功能,调节Th17和Treg细胞平衡等
[5,6]。复方扶芳藤合剂(compound fufangteng mixture, CFM),是广西首批认定的民族药,由扶芳藤、黄芪和红参组成,具有益气补血、健脾养心的功效
[7]。现有研究表明,CFM对小鼠外周血干细胞具有动员作用
[8],能够改善亚急性衰老模型小鼠的免疫功能
[9],具有抗HIV‑1活性
[10],增加CD4
+ T细胞数量,促进T和B细胞增殖等功能
[11]。
前期研究聚焦于CFM对免疫抑制小鼠淋巴细胞的调节作用,本研究着重于CFM对黑色素瘤小鼠T细胞的调控作用探讨。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 动物与细胞
雌性6~8周SPF级C57BL/6小鼠(18~20 g)购于湖南斯莱克景达实验动物有限公司,生产许可证号:SCXK(湘)2019‑0004],饲养于广西中医药大学仙葫校区实验动物中心,实验动物使用许可编号:SYXK(桂)2019‑0001,环境温度22~26 ℃,湿度50%~60%。B16细胞来源于广西中药药效研究重点实验室。
1.1.2 药物
脱糖型复方扶芳藤合剂(广西中医药大学百年乐制药公司,国药准字Z45021781)。
1.1.3 试剂与仪器
小鼠外周血淋巴细胞分离液试剂盒(北京索莱宝科技有限公司,货号:P8620),红细胞裂解液(安徽白鲨生物科技有限公司,中国,货号:BL503B),荧光素标记单克隆抗体Anti‑mouse CD3 AlexaFluor700(Biolegend公司,美国,货号:100216)、Anti‑mouse CD4 APC‑Fire750(Biolegend公司,美国,货号:100460)、Anti‑mouse CD8 Brilliant Violet610(Bio‑rad公司,美国,货号:MCA609SBV610)、Anti‑mouse CD38 BB700(BD公司,美国,货号:742132)、Anti‑mouse CD69 Brilliant Violet650(Biolegend公司,美国,货号:104541)、Anti‑mouse CD95 APC(Biolegend公司,美国,货号:152604)、Anti‑mouse PD‑1 AlexaFluor488(Bio‑rad公司,美国,货号:MCA2464A488)、Anti‑mouse NF‑κB P65 (Rel a) PE (CST公司,美国,货号:9460S)、Anti‑mouse T‑bet BV650(BD公司,美国,货号:564142)、Anti‑mouse GATA‑3 PE‑Cyanine7(Thermo公司,美国,货号:25‑9966‑41)、Anti‑mouse Ki‑67 AlexaFlour488(Biolegend公司,美国,货号:151204)、Anti‑mouse IL‑2 Brilliant Violet421(Biolegend公司,美国,货号:503826)、Anti‑mouse IL‑4 PE(Biolegend公司,美国,货号:504104)、Anti‑mouse IL‑10 BV650(BD公司,美国,货号:564083)、Anti‑mouse IFN‑γ Brilliant Violet605(Biolegend公司,美国,货号:505840)、Anti‑mouse TNF‑α AlexaFluor488(Biolegend公司,美国,货号:506313)、ZombieRed(Biolegend公司,美国,货号:423110)、True‑Nuclear Transcription Factor Buffer Set(Biolegend公司,美国,货号:424401)、Cell Stimulation Cocktail (plus protein transport inhibitors) (eBioscience公司,美国,货号:85‑00‑4975‑93),光学显微镜(德国Leica公司,德国,型号:505814),CytoFLEX型流式细胞仪(美国Beckman‑Coulter公司,美国,型号:B70016),可调微量移液器(德国Eppendorf公司,德国,10 μL型号:O23781D,100 μL型号:K15146G),低温高速离心机(美国Thermo公司,美国,型号:75002425 )。
1.2 方法
1.2.1 实验分组
将50只C57BL/6小鼠随机分为复方扶芳藤合剂高剂量组(CFM‑H组)、复方扶芳藤合剂中剂量组(CFM‑M组)、复方扶芳藤合剂低剂量组(CFM‑L组)、空白对照组(Blank组)、模型组(B16组),共5组。经广西中医药大学伦理委员会审查,伦理审批号:DW20240607-401。
1.2.2 给药方法
实验组高(20 g/kg)、中(10 g/kg)、低(5 g/kg)3个剂量复方扶芳藤合剂灌胃21 d,模型组及空白组纯水灌胃21 d,灌胃体积为0.01 mL/g。
1.2.3 模型制备
复苏B16细胞,传代1次,取对数生长期细胞,调整细胞浓度,约为1×106个/mL,每只接种100 μL。小鼠灌胃结束后,右侧大腿外侧剃毛,用75%的酒精擦拭消毒皮肤后皮下注射,每日触摸小鼠肿瘤部位,观察是否有肿块出现,并记录肿瘤的生长情况。
1.2.4 标本的采集与处理
皮下植瘤两周后,异氟烷麻醉摘眼球采血后颈椎脱臼处死,剥离胸腺、脾脏后称重;分别收集外周血、脾脏并通过密度梯度法分离单个核细胞,细胞计数,加入RPMI‑1640制备成浓度为1×107个/mL的细胞悬液。
1.2.5 流式细胞术检测T细胞比例、活化、增殖、凋亡、抑制分子
取100 μL单个核细胞悬液,加入Anti‑mouse CD3 AlexaFluor700、Anti‑mouse CD4 APC‑Fire750、Anti‑mouse CD38 BB700、Anti ‑mouse CD69 Brilliant Violet650、Anti‑mouse CD95 APC、Anti‑mouse PD‑1 AlexaFluor488和ZombieRed,4 ℃避光孵育30 min,PBS洗去未结合抗体。使用CytoFLEX流式细胞仪检测样本,FlowJo软件进行流式数据分析。
1.2.6 流式细胞术检测转录因子 取100 μL单个核细胞悬液,加入Anti‑mouse CD3 AlexaFluor700、Anti‑mouse CD4 APC‑Fire750和ZombieRed,4 ℃避光孵育30 min,PBS洗去未结合抗体。加入破膜剂,4 ℃避光孵育40 min,缓冲液洗去破膜剂,加入Anti‑mouse NF‑κB P65 (Rel a) PE 、Anti‑mouse T‑bet BV650、Anti‑mouse GATA‑3 PE‑Cyanine7和Anti‑mouse Ki‑67 AlexaFlour488,PBS洗去未结合抗体。使用CytoFLEX流式细胞仪检测样本,FlowJo软件进行流式数据分析。
1.2.7 流式细胞术检测细胞因子
取100 μL单个核细胞悬液,加入刺激剂,37 ℃,5% CO2,避光孵育6 h,离心弃上清后加入Anti‑mouse CD3 AlexaFluor700、Anti‑mouse CD4 APC‑Fire750、Anti‑mouse CD8 StarBrightViolet610和 ZombieRed,4 ℃避光孵育30 min,PBS洗去未结合抗体。加入破膜剂,4 ℃避光孵育40 min,缓冲液洗去破膜剂,加入Anti‑mouse IL‑2 Brilliant Violet421、Anti‑mouse IL‑4 PE、Anti‑mouse IL‑10 BV650 、Anti‑mouse IFN‑γ Brilliant Violet605和Anti‑mouse TNF‑α AlexaFluor488,PBS洗去未结合抗体。使用CytoFLEX流式细胞仪检测样本,FlowJo软件进行流式数据分析。
1.2.8 设门策略
使用FlowJo软件进行流式数据分析,通过SSC‑H、FSC‑H圈出淋巴细胞,通过FSC‑A、FSC‑H去除黏连细胞,ZombieRed排除死细胞,从选定的淋巴细胞中根据标记的荧光抗体设门。
(1)表面分子:①流式细胞术检测T细胞比例: CD3
+T:CD3
+,CD4
+ T:CD3
+、CD4
+;②流式细胞术检测CD4
+ T细胞活化与耗竭:CD38、CD69、CD95、PD‑1(
图1)。
(2)核转录因子:①流式细胞术检测T细胞亚群比例:CD3
+T:CD3
+,CD4
+ T:CD3
+、CD4
+;②流式细胞术检测CD4
+ T细胞转录因子:Ki‑67、T‑bet、NF‑κB、GATA‑3(
图2)。
(3)细胞因子:①流式细胞术检测T细胞比例:CD3
+T:CD3
+,CD4
+ T:CD4
+、CD8
‑,CD8
+ T:CD4
‑ CD8
+;②流式细胞术检测CD4
+ T细胞细胞因子:IL‑2、IL‑4、IL‑10、INF‑γ、TNF‑α(
图3)。
1.3 统计学处理
采用Graphpad Prism10.1分析实验数据并绘制统计图,定量资料若符合正态分布,以表示;定量资料若不符合正态分布,以中位数(四分位数间距)表示。符合正态分布的多组数据采用单因素方差分析检验,不符合正态分布的多组数据采用秩和检验,其中多重比较采用Dunnett 检验,P<0.05为差异具有统计学意义。
2 结果
2.1 CFM对小鼠体重没有影响
灌胃第1天,Blank和CFM‑H组小鼠体重有差异(
图4A、D);灌胃21 d后,各组小鼠体重在20 g左右(
图4B、D);皮下注射黑色素瘤细胞至实验终点第36天,各组小鼠体重在21 g左右(
图4C、D)。以上结果表明CFM对小鼠体重没有明显影响。
2.2 CFM对小鼠胸脾指数的调节作用
CFM对小鼠胸腺指数的影响不明显,各组之间差异无统计学意义(
P>0.05)(
图5A),CFM‑H组胸腺指数高于B16组,而CFM‑M和CFM‑L组胸腺指数低于B16组,且CFM‑L与Blank组胸腺指数最接近。随着CFM剂量降低,胸腺指数呈V字形变化,而脾脏指数则呈倒V字形变化(
图5B)。CFM‑M与B16组的脾脏指数有明显差异(
Kruskal‑Wallis=19.28,
P<0.05),CFM‑H组脾脏指数与B16组相当且更接近Blank组,CFM‑L组脾脏指数略高于B16组。由此可以看出,皮下接种黑色素瘤细胞后,胸脾指数升高;预先给予CFM处理,再皮下接种黑色素瘤细胞,胸腺指数和脾脏指数的变化趋势正好相反,并与CFM剂量相关。
2.3 CFM对小鼠脾脏T细胞的调节作用
皮下接种黑色素瘤细胞14 d后,检测了脾脏中T细胞的比例(
图6A、B)。B16组脾脏CD3
+ T细胞比例有所上升,高、中剂量CFM可下调脾脏CD3
+ T细胞比例,与Blank组接近;低剂量CFM可上调脾脏CD3
+ T细胞比例,各组之间差异无统计学意义(
P>0.05)(
图6C)。
B16组小鼠脾脏CD4
+ T细胞比例高于Blank组(
F=9.511,
P<0.05)和CFM‑M组(
F=9.511,
P<0.001)(
图3D),而CD8
+ T细胞比例低于Blank组(
F=14.19,
P<0.01)和CFM‑M组(
F=14.190,
P<0.001)(
图6E)。从CD4/CD8比例来看,B16组高于Blank组(
F=11.520,
P<0.01)和CFM‑M组(
F=11.520,
P<0.001)(
图6F)。
以上结果表明,中剂量CFM能够下调黑色素瘤小鼠脾脏CD4+ T细胞比例,上调CD8+ T细胞比例,而高、低剂量CFM没有明显作用。
2.4 CFM对小鼠脾脏CD4+T细胞亚群Th1和Th2的调节作用
进一步检测了小鼠脾脏CD4
+T细胞亚群Th1和Th2的变化情况(
图7A、B)。皮下注射黑色素瘤细胞B16后,Th1细胞比例下降,Th2细胞比例上升,差异无统计学意义(
P>0.05)(
图7C、D)。预先给予CFM处理后,中剂量CFM能够明显上调Th1和Th2细胞比例,高剂量和低剂量CFM则没有明显影响(
图7C、D)。这说明中剂量CFM能促进小鼠脾脏CD4
+ T细胞亚群Th1和Th2的比例上调,而中剂量CFM能下调CD4
+ T细胞比例,因此中剂量CFM对其他CD4
+ T细胞亚群可能具有下调作用。
2.5 CFM对小鼠脾脏CD4+ T细胞活化、增殖的调节作用
进一步检测CD4
+ T细胞活化和增殖相关分子CD69、CD38和Ki‑67的变化情况(
图8A~C)。B16组CD69、CD38和Ki‑67表达量相比Blank组有所降低,其中CD38的下调有统计学差异(
F=4.284,
P<0.05)(
图8D~F)。预先给予CFM处理的3组中,CFM‑H组CD69和CD38表达量进一步降低,而CFM‑M组CD69和CD38表达量回升(
F=12.99,
P<0.01;
F=4.284,
P<0.05),CFM‑L组CD69表达量上升(
F=12.99,
P<0.001)。Ki‑67在CFM‑M组有所回升,CFM‑H和CFM‑L组则持续下降,差异无统计学意义(
P>0.05)。以上结果表明,中、低剂量CFM能够促进CD4
+ T细胞的活化,对于CD4
+ T细胞的增殖,则没有明显作用。
2.6 CFM对小鼠脾脏CD4+ T细胞CD95和PD‑1表达的调节作用
死亡受体CD95通常在活化的T细胞上表达,与T细胞的凋亡相关。B16组CD95表达率与Blank组持平,高剂量CFM则会诱导CD95的表达上调(
Kruskal‑Wallis=38.12,
P<0.001),中、低剂量CFM则下调CD95的表达(
图9A、C),说明高剂量CFM能够促进CD4
+ T细胞的活化。
共抑制分子PD‑1的表达会抑制T细胞的功能,B16组的PD‑1表达率低于Blank组,与CFM‑H组接近。中、低剂量CFM处理组PD‑1表达率明显升高(
Hc=27.45,
P<0.001,
P<0.001)(
图9B、D),这意味着中、低剂量CFM对CD4
+ T细胞有活化作用。综上所述,高剂量CFM活化CD4
+ T细胞后通过CD95诱导其凋亡,中、低剂量CFM活化活化CD4
+ T细胞后,通过PD‑1抑制其功能。
2.7 CFM对小鼠脾脏CD4+ T细胞细胞因子分泌的调节作用
进一步检测CD4
+ T细胞细胞因子的分泌情况(
图10A~E)。B16组中IL‑10分泌量较Blank组明显下降(
F=33.78,
P<0.05),IL‑2、IFN‑γ、TNF‑α和IL‑4等没有明显改变。预先给予CFM处理后,高剂量CFM促进了IL‑4的分泌(
F=30.67,
P<0.001);中剂量CFM增加了IL‑2、IFN‑γ、IL‑4和IL‑10的分泌量(
Hc=22.05,
P<0.001;
Hc=26.55,
P<0.001;
F=30.67,
P<0.001;
F=33.78,
P<0.001);低剂量CFM对TNF‑α和IL‑4的分泌有促进作用(
Hc=11.09,
P<0.01;
F=30.67,
P<0.001)(
图10F~J)。以上结果表明,高剂量CFM促进了Th2细胞分化,中、低剂量CFM能促进Th1和Th2细胞分化。
2.8 CFM对小鼠脾脏CD4+ T细胞NF‑κB、T‑bet和GATA‑3的调节作用
NF‑κB与CD4
+ T细胞的分化关系密切,因此检测NF‑κB的表达情况。黑色素瘤细胞注射后,B16组NF‑κB表达下调,而预先给予CFM处理组中,高、中剂量CFM能诱导NF‑κB表达上调,低剂量CFM差异无统计学意义(
P>0.05)(
图11A、D)。
同时检测Th1和Th2细胞亚群核转录因子T‑bet和GATA‑3的表达情况。高剂量CFM诱导T‑bet表达上调,中、低剂量CFM作用相反,诱导T‑bet表达下降,3组具有统计学差异(
F=34.68,
P<0.01)(
图11B,E)。GATA‑3的表达情况与T‑bet趋势类似,高剂量CFM诱导GATA‑3表达上调,中、低剂量CFM诱导GATA‑3表达下调,只有CFM‑M组有统计学差异(
F=11.80,
P<0.001)(
图11C、F)。以上结果表明,高剂量CFM促进了CD4
+ T细胞向Th1方向分化,中剂量CFM对Th1和Th2细胞亚群有抑制作用,低剂量CFM对Th1细胞亚群有抑制作用。
3 讨论
本研究主要探讨CFM对黑色素瘤小鼠脾脏T细胞,尤其是CD4
+ T细胞活化、增殖、分化、功能抑制和凋亡等的调节作用。从细胞因子水平来看,高剂量CFM促进了IL‑4的分泌,IL‑4是Th2细胞分泌的主要细胞因子,因此高剂量CFM可诱导CD4
+ T向Th2细胞方向分化。中剂量CFM上调了IL‑2、IFN‑γ、IL‑4和IL‑10的分泌,IL‑2和IFN‑γ主要由Th1细胞分泌,而IL‑4和IL‑10主要由Th2细胞分泌,这表明中剂量CFM可同时促进Th1和Th2细胞的分化。低剂量CFM主要促进了TNF‑α和IL‑4的分泌,这两种细胞因子主要由Th1和Th2细胞分泌,这表明低剂量CFM与中剂量作用类似,促进Th1和Th2细胞分化。从Th1和Th2细胞亚群比例的结果来看,也证明了中剂量CFM能够促进Th1和Th2细胞的分化。现有研究表明,多种中药方剂
[12‑14],都能够调控Th1和Th2细胞亚群的分化,其共同点为促使T细胞向Th1细胞分化,减少向Th2细胞分化。
NF‑κB与T细胞亚群分化密切相关,NF‑κB的上调会促进T‑bet的表达,从而促进Th1相关细胞因子的分泌。高剂量CFM对NF‑κB和T‑bet的表达具有促进作用,但是并没有促进Th1型细胞因子的分泌,而是增加了Th2型细胞因子的分泌,这可能是由于高剂量CFM对NF‑κB和T‑bet的上调对Th1细胞产生了负反馈调节作用。研究表明,T‑bet表达增加,但是Th1型细胞因子减少,可能与T‑bet与GATA‑3的平衡失调相关
[15]。中剂量CFM上调了NF‑κB的表达,下调了T‑bet和GATA‑3的表达,而Th1和Th2型细胞因子分泌增加,这可能是由于Th1和Th2细胞因子相互之间的拮抗作用导致的。低剂量CFM对NF‑κB和GATA‑3表达没有影响,下调了T‑bet的表达,这促进了Th2细胞分泌IL‑10,但同时Th1细胞分泌的TNF‑α也增加了。不同细胞因子间的相互作用,也可能会导致转录因子和细胞因子表达不一致的情况出现,如IL‑12可以增加IFN‑γ的产生并减少IL‑17的分泌,而IL‑23则增加IL‑17并减少IFN‑γ的分泌
[16]。同时,这也与疾病状态和信号通路的多样性有关
[17‑19]。
在T细胞活化方面,高剂量CFM对T细胞具有一定的抑制作用,中、低剂量则有一定的促进作用,但对T细胞没有明显的促增殖作用,这也与T细胞比例在各组间没有差异是一致的。从CD4和CD8亚群来看,高剂量CFM能抑制CD4和CD8两群T细胞的比例;中剂量的作用正好相反,降低CD4
+ T比例,增加CD8
+ T比例;低剂量CFM作用效果不明显。多项研究表明,中药复方等能促进T细胞的活化和增殖,且与剂量相关
[20‑22]。在活化诱导的细胞凋亡方面,高、中、低剂量CFM能明显诱导CD95的表达,这也说明了CFM对T细胞的活化具有促进作用。而其他研究显示,中药复方能够通过调控凋亡相关基因和影响凋亡相关蛋白活性降低T细胞的凋亡率
[23‑26]。在功能方面,3个剂量CFM能增加PD‑1的表达,不过只有低剂量具有统计学差异。
从小鼠个体层面来看,不同剂量CFM对体重、胸脾指数没有明显影响,只有中剂量CFM会增加脾脏指数。这表明CFM的作用主要体现在外周免疫器官。
综上所述,CFM能够活化黑色素瘤小鼠脾脏T细胞,影响Th1和Th2的分化及其细胞因子的产生,而且依赖于剂量的变化,这为后续进一步研究CFM在预防肿瘤方面的作用机制提供了基础。
作者贡献度说明:
杨晨一:实验及文章撰写;徐思溢、刘思嘉、刘显:部分实验及实验数据整理、分析;吴展帅、肖健:课题的构思与论文指导与修改,经费支持。
所有作者声明不存在利益冲突关系。
国家自然科学基金地区科学基金(82460863)
广西自然科学基金面上项目(2025GXNSFAA069826)
广西自然科学基金面上项目(2020GXNSFAA297162)
广西中医药大学青年研究创新团队项目(2023TD001)
广西中医药大学高层次人才培育创新团队项目(2022B006)
广西自然科学基金青年科学基金(2020GXNSFBA159064)
广西中医药大学大学生创新创业训练计划项目(S202310600083)
广西中医药大学大学生创新创业训练计划项目(S202310600117)