CN115518060A - 衣康酸及其衍生物在治疗白癜风药物上的应用及其治疗白癜风的药物 - Google Patents

衣康酸及其衍生物在治疗白癜风药物上的应用及其治疗白癜风的药物 Download PDF

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Abstract

本发明公开了衣康酸及其衍生物在治疗白癜风药物上的应用及其治疗白癜风的药物,属于白癜风治疗技术领域,本发明公开了衣康酸及其衍生物在治疗白癜风药物上的应用,包括衣康酸、衣康酸二甲酯、4‑辛基衣康酸在治疗白癜风药物上的应用,通过同时靶向DC和CD8+T细胞的药物,显著降低炎性树突状细胞比例,延缓白癜风白斑进展进而治疗白癜风。

Description

衣康酸及其衍生物在治疗白癜风药物上的应用及其治疗白癜 风的药物
技术领域
本发明涉及白癜风治疗技术领域,尤其涉及衣康酸及其衍生物在治疗白癜风药物上的应用及其治疗白癜风的药物。
背景技术
白癜风是黑素细胞被破坏所致的色素脱失性自身免疫性皮肤病,其临床表现为界限清晰的白斑,严重危害患者的身心健康。现有治疗以局部外用糖皮质激素/钙调神经磷酸酶抑制剂及光疗为主,但仍存在总体有效率低,治疗周期长,停药后易复发等不足。本病病因复杂,由遗传、氧化应激、自身免疫等多种因素共同作用所致。因此,基于白癜风发病机制开发有效治疗白癜风的临床新药物至关重要。白癜风是常见的色素脱失性皮肤病,由树突状细胞(DC)及CD8+T细胞介导的免疫损伤破坏黑素细胞所致,DC可向CD8+T细胞提呈黑素细胞特异性抗原,进而由CD8+T细胞靶向杀伤黑素细胞是导致黑素细胞破坏消失的关键效应环节。DC提呈黑素细胞特异性抗原至CD8+T细胞,并由CD8+T细胞介导的特异性黑素细胞杀伤是疾病发生发展的关键效应环节,靶向DC和CD8+T细胞免疫应答是白癜风治疗的重要策略,但目前并未发现有能够同时靶向DC和CD8+T细胞的药物。
衣康酸是源自三羧酸循环的代谢衍生物,衣康酸二甲酯(Dimethyl itaconate,DI)和4-辛基衣康酸(4-octyl itaconate,OI)作为衣康酸的两种衍生物被广泛用于模拟衣康酸的活性。研究表明,衣康酸可通过多种机制发挥抗炎作用,例如激活Nrf2通路、抑制NF-κB通路,或抑制琥珀酸代谢、抑制糖酵解关键限速酶GAPDH等,通过不同的抗炎机质可以显著缓解自身免疫性脑脊髓炎、溃疡性结肠炎等疾病的炎症表型,具有显著的治疗作用和稳定的安全性。基于此,本发明的目的是寻找一种治疗白癜风的药物。
发明内容
因此,本发明的目的是提供衣康酸及其衍生物在治疗白癜风药物上的应用及其治疗白癜风的药物,通过同时靶向DC和CD8+T细胞的药物,显著降低炎性树突状细胞比例,延缓白癜风白斑进展进而治疗白癜风。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题:
衣康酸及其衍生物在治疗白癜风药物上的应用。优选的,衣康酸在治疗白癜风药物上的应用。优选的,衣康酸衍生物衣康酸二甲酯在治疗白癜风药物上的应用。优选的,衣康酸衍生物4-辛基衣康酸在治疗白癜风药物上的应用。
衣康酸是在炎症刺激下,由活化巨噬细胞产生的内源性免疫细胞代谢产物,属不饱和有机二元羧酸。早期研究报道衣康酸具有抗细菌及抗病毒的作用及机制。例如,衣康酸可通过抑制异柠檬酸裂解酶的表达及活性,阻止细菌在葡萄糖匮乏时,利用其他碳源进行能量代谢和生物合成,从而发挥抗菌效应。实验中发现的衣康酸两种衍生物可模拟衣康酸的抗炎活性,分别为衣康酸二甲酯(DI)和4-辛基衣康酸(OI),二者均具有细胞通透性。经过实验验证,衣康酸、DI和OI均可以治疗白癜风,同时均可在体内安全代谢,是目前抑制免疫炎症性疾病非常理想的潜在治疗药物。
本发明还公开了一种治疗白癜风的药物,所述药物包括衣康酸或衣康酸衍生物和药学上可接受的载体。
进一步,所述衣康酸衍生物包括衣康酸二甲酯或4-辛基衣康酸。优选的,所述药物可以制成注射液注射使用或者制成擦剂、乳膏等使用。
进一步,所述衣康酸或衣康酸衍生物可以与PBS缓冲液制成注射液使用。
优选地,在制备所述药物时,衣康酸或衣康酸衍生物的添加量为(40-50)g/L。
有益效果:
1、本发明明确衣康酸及其衍生物可以作为直接靶向DC和CD8+T细胞的药物,可直接靶向白癜风CD8+T细胞活化和效应功能,并发现衣康酸及其衍生物负向调控白癜风小鼠淋巴结CD8+T细胞效应功能基因表达谱,抑制JAK-STAT1/3通路激活抑制CD8+T细胞效应功能。衣康酸及其衍生物亦可同时抑制白癜风小鼠DC比例、迁移及成熟。
2、本发明公开了衣康酸及其衍生物衣康酸二甲酯及4-辛基衣康酸对白癜风的治疗应用,也首次在体内外证实衣康酸及其衍生物靶向DC及CD8+T细胞免疫应答发挥抗炎治疗作用,为免疫细胞代谢物重塑免疫应答发挥抗炎作用提供新的证据,并为白癜风及其他自身免疫性疾病的治疗新药物开发提供新的策略和思路。
3、衣康酸及其衍生物具有减少CD8+T细胞浸润数目、防止黑素细胞丢失减少或被杀伤、降低活化标志物表达等作用,显著降低炎性树突状细胞比例,同时作用于炎性树突状细胞发挥白癜风治疗作用,可以延缓或防止白斑的形成或进展,降低白癜风发病的概率。
附图说明
图1:白癜风血清衣康酸水平及其与疾病严重程度/病程相关性图;
图2:衣康酸对白癜风小鼠治疗作用图,其中(A)诱导白癜风小鼠及DI/OI干预流程图;(B)造模第30天whole-mount染色检验白癜风鼠尾皮肤CD8+T细胞,黑素细胞分布。标尺,500μm;(C)各组小鼠鼠尾脱色面积百分比随造模第2,5,8,11周变化;(D)Vitiligo小鼠,DI/OI治疗小鼠在干预前(第12天)后(第11周)大体对比图;(E)造模第11周,各组小鼠鼠尾脱色面积百分比比较;(F)NC组、Vitiligo小鼠、DI治疗小鼠血清衣康酸水平;
图3:衣康酸对小鼠尾部表皮CD8+T细胞,黑素细胞数量的影响图;其中(A)各组小鼠鼠尾表皮CD8+T细胞,黑素细胞数目免疫荧光图及密度图,Scale bar,500μm;(B)各组小鼠鼠尾共聚焦显微镜每3×3拍摄区域(75.83cm2)CD8+T细胞/黑素细胞比例比较;
图4:衣康酸对小鼠各组织器官CD8+T细胞比例的影响图,其中(A)白癜风小鼠DI/OI干预,及流式分析流程图;(B-F)各组小鼠尾部,淋巴结,脾脏,外周血CD8+T细胞比例比较;
图5:DI抑制小鼠皮肤及外周免疫器官CD8+T细胞活化图;其中(A-E)各组小鼠皮肤及脾脏,外周血,淋巴结CD8+T细胞活化分子CD69的表达(F-G)各组小鼠脾脏,淋巴结CD8+T细胞IFN-γ的表达;
图6:DI抑制白癜风患者和小鼠CD8+T细胞效应功能分子IFN-γ表达图;
图7:DI抑制白癜风患者CD8+T细胞的活化(A),毒性杀伤功能(B-E)和增殖(F)图;
图8:小鼠淋巴结CD8+T细胞转录组差异表达基因及验证图;其中(A)NC,Vitiligo,DI组小鼠差异表达基因火山图;(B)NC,Vitiligo,DI组差异表达基因聚类热图;(C-E)NC,Vitiligo,DI组小鼠淋巴结CD8+T细胞Gzmb,CD49a,NKG2A的表达;
图9:DI对白癜风患者PBMC中CD8+T细胞JAK-STAT通路p-STAT1,p-STAT3及p-STAT5表达的影响;
图10:DI对各组小鼠鼠尾皮肤DC比例的影响图;(A-B)各组小鼠鼠尾表皮(A),真皮(B)CD11c+DC细胞比例;(C)各组小鼠鼠尾真皮DC(CD45+CD11c+)CCR7的表达;
图11:DI对小鼠淋巴结DC比例、趋化的影响图;
图12:DI对小鼠脾脏和外周血DC比例的影响图;
图13:DI对小鼠外周免疫器官DC成熟分子表达的影响图;
图14:DI抑制小鼠血清IL-12水平及DC细胞IL-12的表达图;
图15:DI抑制白癜风患者外周血DC成熟分子的表达图;(A-C)DI对白癜风患者外周血DC成熟分子CD80(A),HLA-DR(B),CD86(C)的表达影响。
具体实施方式
以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明:
下述实施例所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所有的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径获得。
实施例1:构建白癜风小鼠模型及小鼠样本采集
1、诱导白癜风小鼠模型
以8-10周龄、体重20g左右的野生型C57BL/6J鼠为背景鼠诱导白癜风小鼠模型。
第0天,向剃毛后的小鼠背部皮内注射接种体外培养的活性良好的小鼠黑素瘤细胞系B16F10,每只小鼠注射2×105个B16F10细胞。第4天观察接种处是否形成米粒大的肿瘤。并给予小鼠腹腔注射CD4中和抗体,每克小鼠注射10μg CD4中和抗体。第10天再次给予小鼠腹腔注射相同剂量的CD4中和抗体。第12天手术彻底切除皮内肿瘤组织,并进行皮肤缝合。每日观察小鼠肿瘤切除后状态,将切除肿瘤后出现复发性黑素瘤的小鼠剔除出组。
2、小鼠给药
白癜风小鼠诱导第30天,给予白癜风小鼠尾部表皮whole-mount染色,检验白癜风小鼠CD8+T细胞浸润,判断白癜风小鼠成模情况。
白癜风小鼠诱导第35天,将白癜风小鼠尾部表皮CD8+T细胞浸润程度一致的小鼠随机分组至DI组,OI组,Vitiligo组。进行腹腔注射给药,一周5次,连续5周。
白癜风小鼠诱导第70天,提取小鼠脾脏、尾部皮肤及其引流淋巴结单细胞悬液,对免疫细胞(CD8+T细胞,CD11c+细胞)进行流式分型分析及目的标志分子表达分析。
具体注射时每组用量为:DI组:给予每只白癜风小鼠腹腔注射20mg衣康酸二甲酯(DI)/400μL无菌PBS;OI组:利用40%羟丙基-β-环糊精(PBS溶解)作为4-辛基衣康酸(OI)的溶剂,给予每只白癜风小鼠4-辛基衣康酸的剂量为50mg/kg。Vitiligo组:给予每只白癜风小鼠腹腔注射400μL无菌PBS。
3、小鼠样品收集
(1)小鼠血清制备:将小鼠麻醉后,用剪刀剪去胡须防止溶血,利用摘眼球法采血获得小鼠全血,移入1.5mL EP管室温静置1小时。离心,3000rpm,5min,20℃。上清即为血清。用移液器吸取上清转移至新的标记好的1.5mL EP管中。于液氮中淬灭,-80℃长久保存。
(2)小鼠脾脏、皮肤引流淋巴结单细胞悬液制备:将小鼠安乐死后,即刻置于75%酒精消毒5min。提取小鼠皮肤引流淋巴结(腹股沟淋巴结)和脾脏,用1mL注射器活塞轻轻研磨淋巴结以及脾脏,直至仅剩下白色结缔组织为止。50mL离心管管口放入70μm筛网,滴管吸取淋巴结细胞悬液以及脾脏单细胞悬液于筛网过滤,并落入50mL离心管底部,离心300g,10min,4℃。
收集淋巴结细胞,将上清液倒掉。收集脾脏细胞悬液:弃上清后轻轻敲击脾脏离心管底以重悬细胞。加入1X红细胞裂解液约5mL,室温静置约5-7min后,加入PBS溶液中止。离心300g,10min,4℃。管底为白色沉淀时表明红细胞以裂解充分。其中,1×PBS溶液:2.9gNa2HPO4·12H2O+0.2g KH2PO4+8g NaCl+0.2gKCl+去离子水,定容至1000mL后调pH至7.2-7.4混合均匀后制得,4℃封口存放。
将淋巴结细胞和脾脏细胞悬液分别加入RPMI 1640培养基,重悬接种于T75细胞培养瓶,于37℃,5%CO2孵箱常规培养,得到淋巴结细胞悬液和脾脏细胞悬液,随后进行脾脏细胞和淋巴结细胞表型流式染色。
(3)小鼠皮肤组织单细胞悬液制备:小鼠麻醉状态下,取尾后除毛、剥离尾骨,将尾部剪碎分离出6-7组织块。将组织块放24孔板中,
Figure BDA0003874919330000061
II酶消化液消化,37℃孵育1h。用弯镊分离真表皮,将真皮和表皮分别放置于新标记好的24孔板中。将真皮浸于1mL胶原酶消化液,37℃孵育45min。真皮消化结束后,用20mL注射器活塞研磨表皮和真皮,研磨过程中加入1mL脱氧核糖核酸酶消化液以除去游离DNA,防止细胞团块聚集。研磨后细胞悬液变为云雾状,表明表皮、真皮单细胞释放。研磨充分后,将表皮和真皮单细胞悬液分别滴入70μm筛网过滤,转入已标记的5mL流式管中,离心330g,10min,4℃。弃上清,用400μL流式染色缓冲液重悬表皮、真皮单细胞悬液。取四分之一细胞悬液进行接下来的流式染色。
(4)磁珠分选小鼠淋巴结CD8+T细胞:小鼠淋巴结CD8+T细胞的分选策略为阳选策略。
本发明中的白癜风小鼠:诱导造模成功后的白癜风小鼠,未进行给药处理;阴性小鼠:未进行造模诱导的小鼠;安慰剂组或Vitiligo组:仅给予PBS腹腔注射的白癜风小鼠;DI组:给予PBS+DI处理的白癜风小鼠;OI组:给予PBS+OI处理的白癜风小鼠;实验组小鼠:阴性小鼠+Vitiligo组+DI组/OI组。
收集各实验组小鼠(DI组,OI组,Vitiligo组)淋巴结单细胞悬液并转入10mL EP管中并计数,离心300g,10min,4℃。弃上清,按照细胞计数,每107的细胞加入90μL磁珠分选缓冲液重悬。每107个细胞加入10μL CD8a(Ly-2)磁珠,轻轻混匀。4℃冰箱中避光孵育10min。将美天旎MS柱置于超净台中的磁架,固定牢靠。滴加1mL磁珠分选缓冲液润洗柱子。取孵育结束的淋巴结单细胞悬液垂直滴入MS柱上端。收集经MS柱流过的液体于离心管,流出的液体为CD8阴性细胞。当MS柱液体流空时再加入新的1mL磁珠分选缓冲液润洗MS柱2次,与第一次流出的液体收集于同一离心管中。将MS柱子从磁架中取出,置于15mL离心管管口。向MS柱滴加1mL磁珠分选缓冲液,利用注射器快速洗脱得到CD8+T细胞悬液。离心300g,10min,4℃,弃上清。向每管细胞中加入1mL Trizol,冻存于-80℃,得到小鼠淋巴结CD8+T细胞,进行后续RNA-seq测序分析。
实施例2:人体样本采集
1、白癜风患者来源及病史资料采集和血液样本收集
(1)病例选择:收集健康志愿者和进展期白癜风患者各30例。所有入组白癜风患者须满足以下条件:
a.经西京医院皮肤科确诊为非节段型白癜风;b.白斑面积BSA>1%;c.近3个月未使用外用药物如激素、钙调磷酸酶抑制剂治疗;未进行系统药物治疗以及NB-UVB紫外线光疗。
依据如下条件判定白癜风患者是否处于进展期。
进展期:a.近3个月出现新发白斑或原皮损扩大;b.或临床表现出现同形反应、白斑边缘模糊、三色白癜风、纸屑样白斑、炎性白癜风。
健康志愿者对照:依据收集的进展期白癜风患者的性别、年龄匹配纳入健康志愿者,同时期于西京医院体检中心采集健康对照外周血液样本。
所有白癜风患者均未伴发其他炎症性疾病/自身免疫性疾病、感染性疾病。特殊人群如孕妇或哺乳期女性不纳入本次研究。所有入组研究对象均签署知情同意书。并通过空军军医大学西京医院伦理委员会审核批准。
(2)病史资料采集:详细询问患者病史资料并填写调查问卷信息。
2、样本收集
(1)血清采集:收集所有入组白癜风患者(进展期,稳定期)及健康对照4mL静脉血于黄色促凝管。离心:3000rpm,5min,室温,取上层血清转移至标记清楚的1.5mL EP管中。保存:液氮中淬灭,于-80℃长期保存。
(2)PBMC采集:采集进展期白癜风患者16mL外周血于含有EDTA抗凝剂的紫色抗凝管,分离外周血单个核细胞PBMC后进行分离、培养。
(3)磁珠分选人PBMC细胞中的CD8+T细胞:人PBMC细胞中CD8+T细胞的分选策略为阳选策略。收集分离后的人PBMC细胞,转入10mL EP管中进行计数,离心300g,10min,4℃。弃上清,按照细胞计数,每107的细胞加入80μL磁珠分选缓冲液重悬。每107个细胞加入20μLCD8磁珠,轻轻混匀。4℃冰箱中避光孵育15min。向10mL EP管中加入2mL磁珠分选缓冲液,离心300g,10min,洗净上清液。每108的细胞加入500μL磁珠分选缓冲液重悬。将美天旎LS柱置于超净台中的磁架,固定牢靠。滴加2mL磁珠分选缓冲液润洗柱子。将重悬后的悬液滴入LS柱上端。收集经LS柱流过的液体于离心管,流出的液体为CD8阴性细胞。当LS柱液体流空时再加入新的3mL磁珠分选缓冲液润洗MS柱2次,与第一次流出的液体收集于同一离心管中。从磁架中取出LS柱,支于15mL离心管管口。利用注射器快速洗脱获得CD8+T细胞悬液,收集后离心300g,10min,4℃,加入5mL RPMI 1640培养基重悬。进行细胞计数后,调整细胞浓度为4×106/L接种于细胞计数板中,得到人PBMC细胞中的CD8+T细胞,进行后续CD8+T细胞功能实验。
实施例3:液相色谱质谱联用技术(LC-MS)测定血清衣康酸水平
外标储备液准备:取衣康酸和托品酸外标冻干粉,在容量瓶中加入甲醇混合使其溶解,后定容至1mL。取外标储备液甲醇,稀释10倍。外标使用液的浓度为:衣康酸,0.067μmol/L;内质控品:托品酸,0.154μmol/L。
样品处理:向2.5mL EP管中加入白癜风患者及正常人以及各实验组小鼠血清100μL,加入1mL乙酸乙酯,冰浴环境下超声提取30min。离心,12000rpm/min,5min。移液枪转移上清于5mL EP管,加入45μL浓盐酸,混匀。加入2.5mL乙醚,并再次充分混匀。室温下震荡萃取10min。离心,3500rpm/min,5min。吸取上层有机相转移至标记明确的5mL EP管中。重复一次乙醚萃取,合并有机相,用0.22μm滤膜过滤。持移液器吸取35μL萃取液转移于96孔微量反应板中,每孔加入含质控甲醇溶液100μL(添加100μL样本用外标使用液),将96孔微量反应板放于震荡器上,以500rpm/min速度震荡10min进行洗脱。取洗脱液转移至96孔微量过滤板,用氮吹仪浓缩。吸取50μL乙酰氯:正丁醇(7:3)置于96孔微量过滤板,65℃下衍生30min。离心,3000rpm,3min,过滤。把过滤后的样本,封紧树脂薄膜,防止挥发,随即上机检测。
液相色谱-串联质谱仪参数:LC参数:流动相用80%乙腈水溶液(添加0.1%的甲酸铵),四元泵设置梯度流速:见表1。
表1:流动相流速
Figure BDA0003874919330000101
MS/MS参数:质谱检测器主要的参数见表2:
表2:检测器主要的参数
Figure BDA0003874919330000102
数据处理:按照ChemView软件(美国生物应用系统公司)分析计算数据。根据外标校正法,由代谢物与相应外标丰度比值,通过内质控品校正计算,计算得出样品中代谢物浓度,得到的结果如图1所示。
结果分析:
收集了30例进展期白癜风患者及30例健康人外周血清样本,通过液相色谱质谱联用技术(LC-MS)检测衣康酸水平,结果显示,相比健康对照(0.006(0.005,0.01025),n=26,4例未检出),白癜风患者血清衣康酸水平(0.073(0.015,0.092),n=27,3例未检出)升高(图1-A,p<0.0001,Mann-Whitney U test)。升高的血清衣康酸水平与白癜风严重程度VASI(Vitiligo area scoring index,VASI)评分(r=0.2638,p=0.2356)及病程(r=-0.1845,p=0.3882)未见明显相关(图1-B-C)。衣康酸是在免疫细胞活化过程中因三羧酸循环受阻产生,具有抑制免疫的抗炎作用,以上结果提示,白癜风患者衣康酸水平升高可能为自反应性升高,发挥保护机体作用,并提示疾病处于免疫激活的炎症状态。
实施例4:衣康酸衍生物DI/OI干预处理
按照实施例1的方法对C57BL/6J小鼠皮内注射黑素瘤B16F10细胞并给予腹腔注射CD4中和抗体的方法成功诱导白癜风小鼠模型,对其进行给药处理。
诱导5周后给予衣康酸衍生物DI/OI干预处理,连续5周,通过拍照记录小鼠尾部白斑变化。治疗结束时收集小鼠尾部,采用whole-mount免疫荧光检测小鼠(白癜风小鼠、DI/OI处理小鼠)尾部表皮CD8+T细胞浸润及黑素细胞数目,判断白癜风成模效果及成果,同时在诱导第5周时进行给药处理,治疗前中后期通过拍照记录的方式观察小鼠尾部白斑变化,分别在诱导小鼠的第2、5、8、11周,利用Image J软件计算各组小鼠的色素脱失面积并进行统计学比较,得到结果如图2所示。
结果分析:
根据图2-A-B的结果可知,成功诱导出白癜风小鼠且成模效果好。与阴性对照组小鼠(未进行白癜风造模的小鼠)相比,白癜风小鼠白斑面积随时间延长明显扩大;DI给药后,尾部白斑较白癜风小鼠出现晚,面积小(图2-C-D)。给药治疗结束后1周时(诱导白癜风小鼠第11周),DI治疗组色素脱失百分比(22.7±5.43(%))较PBS安慰剂组小鼠(47.06±11.64(%))明显减少(图2-E,p<0.0001,one-way ANOVA)。同时给予白癜风小鼠腹腔注射OI(50mg/kg),结果发现,衣康酸衍生物OI治疗小鼠的尾部色素脱失百分比(24.69±6.67(%))与DI类似,尾部白斑同样较白癜风小鼠出现晚,面积小(图2-C-E,p<0.0001,one-wayANOVA)。
以上结果显示,DI/OI可显著抑制白癜风小鼠白斑进展,表明衣康酸衍生物均具有白癜风治疗潜能。DI和OI疗效无差异,但OI价格昂贵且难溶于PBS,因此,在后续的实验中,我们仅选取DI作为实验组进行研究。当DI治疗结束时,收集小鼠血清并通过LC-MS检测衣康酸水平(参考实施例3方法),结果发现,相比阴性对照小鼠(0.011(0.0055,0.01425),n=10),白癜风小鼠血清衣康酸水平呈上调趋势(0.017(0.012,0.042),n=11),腹腔注射DI可显著上调白癜风小鼠血清衣康酸水平(0.0365(0.0195,0.0775),n=10,图2-F)(p<0.0001)。这与白癜风患者相较健康人衣康酸的水平趋势相符。
实施例5:衣康酸对白癜风小鼠CD8+T细胞数量和功能的抑制作用
依据实施例1的方法收集各组小鼠(阴性对照小鼠、vitiligo小鼠、DI处理小鼠)的尾部皮肤、皮肤引流淋巴结、脾脏、外周血,采用流式细胞术检测各类型样本中CD8+T细胞比例及效应功能,明确衣康酸对小鼠CD8+T细胞数量和功能的抑制作用。
DI及安慰剂治疗结束后(造模第11周),进一步采用小鼠尾部皮肤whole-mount荧光染色检测小鼠尾部表皮CD8+T细胞浸润和黑素细胞数目,得到的结果如图3、图4所示。
分析图3结果发现,vitiligo小鼠与阴性对照小鼠相比,CD8+T细胞浸润增加,黑素细胞减少;经衣康酸治疗后,小鼠CD8+T细胞浸润较安慰剂组明显减少,存活黑素细胞数目增加(图3-A-B)。以上研究证实,衣康酸可抑制白癜风小鼠白斑进展,发挥白癜风治疗作用。
CD8+T细胞介导的黑素细胞特异性免疫应答是导致黑素细胞损伤的关键。DI治疗结束,收集小鼠尾部皮肤,脾脏,皮肤引流淋巴结,外周血样本(图4-A),采用流式细胞术检测CD8+T细胞比例,结果发现相较阴性对照小鼠,vitiligo小鼠尾部表皮CD8+T细胞浸润显著增加;DI干预后,白癜风小鼠尾部表皮CD8+T细胞比例显著下降(图4-B)。同时,阴性对照小鼠,vitiligo小鼠,DI给药后白癜风小鼠尾部真皮,皮肤引流淋巴结CD8+T细胞比例均无明显差异(图4-C-D)。脾脏中,vitiligo小鼠CD8+T细胞比例较阴性对照小鼠上调,DI对vitiligo小鼠脾脏中已上调的CD8+T细胞比例无明显影响(图4-E)。外周血中,DI较vitiligo小鼠CD8+T细胞比例无显著变化(图4-F)。进一步通过流式证实DI抑制白癜风小鼠尾部表皮CD8+T细胞浸润,但各组小鼠尾部真皮、皮肤引流淋巴结、脾脏、外周血CD8+T细胞比例无明显差异。
实施例6:衣康酸对白癜风患者和小鼠CD8+T细胞效应功能的抑制
对白癜风患者外周血单个核细胞(PBMC)或磁珠分选出PBMC中CD8+T细胞以及小鼠皮肤及脾脏单细胞悬液给予DI预处理及cocktail刺激,流式检测CD8+T细胞增殖,效应功能分子IFN-γ的表达,活化分子CD69的表达及毒性杀伤功能分子Gzmb、perforin的表达,以验证衣康酸对白癜风患者和小鼠CD8+T细胞效应功能的抑制,得到的结果如图5、图6、图7所示。
具体的,在诱导白癜风小鼠模型并进行DI给药结束后,收集上述皮肤组织及外周免疫器官样本,采用流式细胞术检测CD8+T细胞活化标志分子CD69的表达及效应功能分子IFN-γ的表达。分析图5结果发现,与阴性对照小鼠相比,vitiligo小鼠表皮、真皮、脾脏中CD8+T细胞CD69的表达上调;与白癜风小鼠相比,经DI给药后,以上组织中vitiligo小鼠CD8+T细胞CD69的表达下调(图5-A-B-C)。同时,外周血中,DI组白癜风小鼠CD8+T细胞CD69的表达较Vitiligo组小鼠表达下调(图5-D),但各组间淋巴结CD8+T细胞CD69的表达无明显改变(图5-E)。进一步探究了DI对白癜风小鼠CD8+T细胞IFN-γ表达的影响。与阴性对照组相比,vitiligo小鼠皮肤引流淋巴结CD8+T细胞IFN-γ表达上调。DI治疗后,CD8+T细胞IFN-γ的表达下调(图5-F)。DI对脾脏CD8+T细胞IFN-γ的表达有抑制趋势(图5-G)。以上结果表明,衣康酸可通过抑制表皮CD8+T细胞浸润及抑制皮肤、外周免疫器官及体循环中CD8+T细胞的活化发挥抑制白癜风小鼠白斑进展的作用。
具体的,为进一步明确衣康酸在体外是否能够抑制白癜风患者CD8+T细胞效应功能,首先通过细胞实验明确了DI的细胞毒性作用。收集白癜风患者PBMC,分别给予不同浓度的DI(0μmol/L,125μmol/L,250μmol/L,500μmol/L)预处理24小时。通过CCK8检测细胞活性,结果显示,125μmol/L,250μmol/L DI均对PBMC活性无明显影响,500μmol/L DI作用下细胞活性显著降低(图6-A)。表明250μmol/L为DI作用于PBMC细胞的最适浓度。我们收集白癜风患者PBMC,进行DI预处理18小时后给予cocktail刺激(PMA,ionomycin,Brefeldin A)6小时,采用流式细胞术检测白癜风患者PBMC中CD8+T细胞IFN-γ的表达。结果发现,DI预处理组较未处理组,白癜风患者PBMC中CD8+T细胞IFN-γ的表达随DI浓度增高逐渐下降,IFN-γ的表达呈DI浓度依赖性下降(图6-B)。接下来,利用磁珠分选出白癜风患者PBMC中CD8+T细胞和CD4+T细胞(图6-C),再次进行DI预处理18小时后给予cocktail刺激6小时,结果显示,DI处理组CD8+T细胞效应分子IFN-γ的表达较未处理组显著下调,同时CD4+T细胞IFN-γ的表达同样下调(图6-D-E)。同样地,小鼠淋巴细胞单细胞悬液的体外最适浓度也为250μmol/L(图6-F)。随后提取白癜风小鼠皮肤和脾脏细胞,体外给予DI预处理18小时,结果显示,DI处理后CD8+T细胞效应分子IFN-γ的表达显著下调(图6-G-H)。以上结果表明,DI能够抑制白癜风患者和小鼠CD8+T细胞的效应功能。
具体的,进一步研究DI是否能够抑制白癜风患者PBMC中CD8+T细胞的活化,增殖和毒性杀伤功能。对白癜风患者PBMC进行DI预处理18小时后,给予cocktail刺激6小时,通过流式细胞术检测白癜风患者PBMC中CD8+T细胞活化分子CD69的表达,及毒性杀伤分子perforin、Gzmb的表达,结果显示,DI处理组较未处理组PBMC中CD8+T细胞活化分子CD69表达下降(图7-A);同时DI处理后,较未加入DI,CD8+T细胞毒性杀伤分子perforin、Gzmb的表达下降(图7-B-C)。相似的,DI预处理后,白癜风小鼠皮肤细胞中IFNγ+Gzmb+CD8+T细胞的比例和白癜风小鼠脾脏CD8+T细胞Gzmb的表达均下降(图7-D-E)。随后,对白癜风患者PBMC细胞进行DI预处理及CD3/CD28磁珠刺激,培养5天后,流式细胞术检测CD8+T细胞增殖情况。结果显示,DI处理组较未处理组细胞增殖率显著降低(图7-F)。以上结果表明,DI抑制白癜风患者CD8+T细胞活化、增殖、及毒性杀伤功能。
实施例7:验证DI抑制白癜风小鼠淋巴结CD8+T细胞免疫应答反应
为深入理解DI对CD8+T细胞的作用机制,诱导白癜风小鼠5周后,给予DI给药处理5周,给药结束时收集各组小鼠的皮肤引流淋巴结,磁珠分选CD8+T细胞,采用RNA-seq测序分析各组小鼠淋巴结CD8+T细胞差异基因表达,对差异表达基因进行火山图及聚类热图分析;利用流式验证RNA-seq筛选出的各组小鼠淋巴结CD8+T细胞差异表达基因,以深入阐明衣康酸对白癜风小鼠CD8+T细胞作用机制,得到的结果如图8所示。
火山图结果显示(图8-A),vitiligo小鼠较阴性对照小鼠的差异表达基因以上调为主,上调基因7685个,下调基因471个。其中与CD8+T细胞毒性杀伤功能相关的基因Gzmb,CD49a,NKG2D,NKG2A表达上调。衣康酸合成的酶基因Irg1同时表达上调。以上结果提示,vitiligo小鼠中CD8+T细胞处于高度活化状态。经DI干预后,差异基因表达以下调为主,下调基因993个,上调基因772个。DI处理后的白癜风小鼠CD8+T细胞毒性杀伤功能相关的基因Gzmb,CD49a,NKG2D,NKG2A,Fasl表达下调,提示DI负向调控CD8+T细胞的功能。差异聚类热图显示(图8-B),除与毒性杀伤功能相关的基因外,白癜风小鼠CD8+T细胞中一些与免疫功能相关基因的表达经DI干预后下调,包括编码皮肤归巢迁移的趋化因子受体CCR10,细胞因子Csf1,细胞因子信号抑制因子家族成员Cish,干扰素诱导跨膜蛋白家族Ifitm1,炎症小体Nlrp6,转录因子Tbx15,黏附蛋白整合素蛋白α-8(Itga8),高度提示这些基因在白癜风靶向黑素细胞免疫应答的过程中可能发挥着重要作用。
进一步收集各组小鼠(阴性对照小鼠、vitiligo小鼠、DI组小鼠)引流淋巴结单细胞悬液,通过流式检测CD8+T细胞中Gzmb,CD49a,NKG2A的表达,以验证RNA-seq测序结果。结果显示,CD8+T细胞中Gzmb,CD49a,NKG2A的表达vitiligo小鼠较阴性对照小鼠升高(图8-C-D-E),经DI干预后降低。进一步证实,DI抑制白癜风小鼠淋巴结CD8+T细胞免疫应答反应。
实施例8:DI抑制CD8+T细胞JAK-STAT1/3通路
对白癜风患者PBMC给予DI预处理及CD3/CD28磁珠刺激,流式检测JAK-STAT通路中p-STAT1、p-STAT3、p-STAT5的表达,以明确衣康酸调控CD8+T细胞效应功能的具体机制。
进一步探究DI发挥抑制CD8+T细胞效应功能、活化、增殖及毒性杀伤功能的机制。采集白癜风患者外周血PBMC,给予DI预处理18小时后加入CD3/CD28磁珠刺激,通过流式检测PBMC中CD8+T细胞p-STAT1,p-STAT3和p-STAT5的表达,结果表明,DI处理较未经DI处理的CD8+T细胞p-STAT1及p-STAT3的表达明显下调,但两组p-STAT5的表达无明显影响(图9-A-B-C)。以上结果表明,DI可能是通过抑制JAK-STAT1/3通路发挥抑制CD8+T细胞的效应功能。
实施例9:DI对白癜风小鼠DC数量和功能的抑制作用
诱导白癜风小鼠5周后,给予DI给药处理5周,给药结束时收集各组小鼠(阴性对照小鼠、vitiligo小鼠、DI组小鼠)的尾部皮肤、皮肤引流淋巴结、脾脏、外周血,流式检测各类型样本中DC的比例及成熟分子CD80、CD86的表达;检测皮肤引流淋巴结中趋化因子受体CCR7的表达及迁移性树突状细胞的比例,以阐明衣康酸对白癜风小鼠DC数量和功能的抑制作用,得到的结果如图10、11、12、13所示。
具体的,树突状细胞提呈黑素细胞特异性抗原至CD8+T细胞是启动杀伤黑素细胞免疫应答的关键环节,本发明实施例证实衣康酸可抑制CD8+T细胞免疫应答。在诱导白癜风小鼠模型并连续给予DI治疗5周后,收集小鼠尾部皮肤,采用流式细胞术检测CD11c+DC比例。结果发现,与阴性对照组相比,vitiligo小鼠尾部表皮CD11c+DC比例增加,DI治疗组较vitiligo小鼠表皮CD11c+DC比例减少(图10-A)。但对真皮而言,DI治疗组与vitiligo小鼠较阴性对照小鼠DC(CD45+CD11c+)比例均上调(图10-B)。趋化因子受体CCR7信号是驱动成熟DC迁移至淋巴结,活化T细胞免疫应答的关键。进一步,我们利用流式细胞术检测真皮树突状细胞CCR7的表达,结果显示,DI对白癜风小鼠真皮DC(CD45+CD11c+)CCR7的表达无影响,且较阴性对照小鼠树突状细胞CCR7的表达有上升趋势(图10-C)。以上结果表明,DI可抑制白癜风小鼠表皮CD11c+DC比例,但对真皮DC的比例和趋化无影响。
具体的,为了进一步验证DI可抑制淋巴结中迁移性DC的比例及趋化因子受体CCR7的表达,在诱导白癜风小鼠模型5周并连续给予DI给药5周后,收集小鼠皮肤引流淋巴结,通过流式检测CD11c+DC、迁移性DC(MHCIIhiCD11cint)、驻留性DC(MHCIIintCD11chi)比例,及CD11c+DC趋化因子受体CCR7的表达。结果发现,相较阴性对照组,vitiligo小鼠皮肤引流淋巴结中CD11c+DC比例下降,DI较vitiligo小鼠可恢复下降的DC比例,并与阴性对照组无明显差异(图11-A)。与阴性对照组相比,vitiligo小鼠迁移性DC及驻留DC比例有上调趋势,DI给药后,白癜风小鼠迁移性DC比例下调,但驻留性DC无明显改变(图11-B)。并且,DI给药后,趋化因子受体CCR7的表达较vitiligo小鼠显著下调(图11-C)。
具体的,在诱导白癜风小鼠模型5周并连续给予DI给药5周后,收集各组小鼠脾脏,通过流式分析CD11c+DC比例和炎性DC(CD11c+CD11b+MHCII+)的比例。结果发现相较阴性对照小鼠,vitiligo小鼠脾脏CD11c+DC以及炎性DC(CD11c+CD11b+MHCII+)比例增加,DI治疗后的白癜风小鼠CD11c+DC炎性DC(CD11c+CD11b+MHCII+)比例减少(图12-A-B)。各组小鼠之间DC其他亚群CD11c+CD11b-CD8α+(cDC1)以及CD11c+CD11b+CD8α-(cDC2)无明显差异(图12-C-D)。同样在小鼠外周血中,各组小鼠之间炎性树突状细胞CD11c+CD11b+的比例无明显差异(图12-E)。基于对小鼠皮肤,外周免疫器官及外周血DC比例变化的分析,以上结果明确,DI可通过抑制表皮,淋巴结及脾脏DC比例及淋巴结中DC的迁移发挥削弱CD8+T细胞免疫应答的作用,抑制白斑进展的作用。
具体的,树突状细胞活化表现为成熟分子即协同共刺激分子CD80/CD86表达上调,进一步探索DI对白癜风小鼠外周免疫器官树突细胞成熟分子表达的影响。同样地,在诱导白癜风小鼠模型5周并连续DI处理5周后,我们收集各组小鼠脾脏,皮肤引流淋巴结,外周血,通过流式细胞术检测树突状细胞成熟分子CD80,CD86的表达。结果显示,相较于vitiligo小鼠,DI处理组小鼠脾脏炎性树突状细胞CD86的表达有下降趋势(图13-A)。各组小鼠之间(阴性对照小鼠,vitiligo小鼠,DI治疗后白癜风小鼠)的皮肤引流淋巴结及外周血DC的CD80,CD86的表达无显著差异(图13-B-C-D-E)。以上研究结果表明,DI可能并未通过抑制DC成熟活化功能发挥抑制白癜风小鼠白斑进展的作用。
实施例10:DI抑制白癜风小鼠血清IL-12水平及DC细胞IL-12的表达
树突状细胞活化时可通过分泌细胞因子IL-12诱导CD4+T细胞向Th1型细胞的转化。为了进一步明确IL-12是否可能参与白癜风发展,及DI是否可能通过抑制DC分泌IL-12阻断免疫应答反应,我们收集了各组小鼠血清,通过ELISA检测小鼠血清中IL-12水平;并提取小鼠淋巴结单细胞在体外给予DI预处理,通过流式细胞术检测DC分泌IL-12的水平,得到的结果如图14所示。
结果发现:vitiligo小鼠血清IL-12(1797±259.1pg/ml,n=4)水平较阴性对照小鼠(1288±223.1pg/ml,n=4)显著上调,经DI治疗后白癜风小鼠(1350±168.2pg/ml,n=4)IL-12水平下调,且与阴性对照小鼠相比无明显差异(图14-A,p<0.05,one-wayANOVA)。经DI预处理后,DC细胞IL-12的表达明显降低(图14-B)。以上结果进一步表明,IL-12参与白癜风发生发展,DI可能通过抑制DC分泌IL-12发挥对白癜风的治疗作用。上述动物实验研究表明,DI通过抑制白癜风小鼠CD8+T细胞活化及DC在脾脏及表皮中的比例,同时抑制DC向皮肤引流淋巴结归巢,发挥抑制白斑进展的作用。
实施例11:DI抑制白癜风患者DC成熟
为了进一步明确衣康酸在体外是否能够抑制白癜风患者DC成熟,收集白癜风患者外周血,给予不同浓度DI和LPS刺激预处理18小时,采用流式细胞术检测CD11c+DC成熟分子CD80、CD86、HLA-DR的表达。得到的结果如图15所示。
分析结果发现,LPS刺激后,CD11c+DC成熟分子CD80、HLA-DR表达上调;DI预处理后,可下调经LPS刺激后的CD11c+树突状细胞成熟分子CD80、HLA-DR表达(图15-A-B),但对CD86的表达无明显影响(图15-C)。表明DI能够部分抑制CD11c+DC成熟分子的表达。
总结以上实验及结论得到的结果如下:
1.白癜风患者血清衣康酸水平较健康对照显著上调(0.073(0.015,0.092),n=27,3例未检出vs 0.006(0.005,0.01025),n=26,4例未检出,P<0.0001),血清衣康酸水平与白癜风严重程度VASI评分(r=0.2638,p=0.2356)及病程(r=-0.1845,p=0.3882)无明显相关性。vitiligo小鼠血清衣康酸水平(0.017(0.012,0.042),n=11)较阴性对照小鼠(0.011(0.0055,0.01425),n=10)有上升趋势,DI给药后血清衣康酸水平(0.0365(0.0195,0.0775),n=10)较阴性对照小鼠显著上调(p<0.0001)。说明衣康酸在白癜风患者体内可能发挥保护机体作用,并提示疾病处于免疫激活的炎症状态。
2.白癜风小鼠经DI/OI给药干预后,白斑出现晚;且给药结束时,经DI及OI给药后的小鼠白斑面积较安慰剂小鼠明显减小(DI 22.7±5.43(%)),(OI 24.69±6.67(%))vs(PBS 47.06±11.64(%)),P<0.0001;whole-mount染色结果显示,经DI给药后,白癜风小鼠尾部表皮CD8+T细胞浸润数目减少,黑素细胞丢失减少,说明衣康酸及其衍生物可以治疗白癜风,延缓其症状。
3.DI给药后,白癜风小鼠尾部表皮CD8+T细胞浸润减少,但各组小鼠尾部真皮、皮肤引流淋巴结、脾脏、外周血CD8+T细胞比例无明显差异。对CD8+T细胞效应功能影响方面,DI给药后,白癜风小鼠表皮、真皮、脾脏、外周血CD8+T细胞活化标志物CD69表达下降;白癜风小鼠皮肤引流淋巴结CD8+T细胞IFN-γ表达下降,同时脾脏CD8+T细胞IFN-γ表达呈下降趋势。
响应IFN-γ信号的角质形成细胞以及成纤维细胞分泌趋化因子CXCL9和CXCL10,与CD8+T细胞表面CXCR3受体作用后促进CD8+T细胞向表皮迁移,促进杀伤黑素细胞,而衣康酸及其衍生物,促使IFN-γ表达呈下降趋势,且衣康酸及其衍生物处理后活化标志物CD69+表达下降,阻断CD8+T细胞杀伤黑素细胞,进一步延缓白癜风症状的出现。
4.流式细胞术显示,DI预处理较未预处理组,白癜风患者PBMC中CD8+T细胞增殖,活化分子CD69表达,细胞因子IFN-γ表达,及毒性杀伤功能Gzmb、perforin表达均显著降低。同时,DI预处理后,分选后CD8+T细胞效应分子IFN-γ的表达水平显著降低。并且,DI预处理后,小鼠皮肤和脾脏中CD8+T细胞IFN-γ和Gzmb的表达同样降低。
5.RNA-seq转录组测序结果显示,白癜风小鼠较阴性对照小鼠的差异表达基因以上调为主,共上调基因7685个,下调基因471个。其中与CD8+T细胞毒性杀伤功能相关的基因Gzmb、CD49a、NKG2D、NKG2A表达上调。经DI干预后,与白癜风小鼠相比,差异基因表达以下调为主,下调基因993个,上调基因772个。DI处理后的白癜风小鼠CD8+T细胞毒性杀伤功能相关的基因Gzmb、CD49a、NKG2D、NKG2A、Fasl表达下调。除毒性杀伤功能相关的基因外,白癜风小鼠CD8+T细胞中一些与免疫功能相关基因的表达经DI干预后下调,包括编码皮肤归巢迁移的趋化因子受体CCR10,干扰素诱导跨膜蛋白家族Ifitm1等。流式显示DI干预处理后,白癜风小鼠淋巴结CD8+T细胞Gzmb、CD49a、NKG2A表达下调,验证衣康酸及其衍生物对白癜风患者和小鼠CD8+T细胞效应功能的抑制作用。
6.流式细胞术显示,经cocktail刺激细胞活化后,DI预处理较未预处理组,白癜风患者CD8+T细胞JAK-STAT通路中转录因子p-STAT1和p-STAT3的表达显著降低,但p-STAT5的表达无明显差异。
7.与vitiligo小鼠相比,DI给药后白癜风小鼠CD11c+DC在表皮及脾脏中的比例下降,皮肤引流淋巴结中DC趋化因子受体CCR7的表达降低,且迁移性DC(MHCIIhiCD11cint)的比例亦下降,但各组间引流淋巴结内驻留DC
(MHCIIintCD11chi)比例无明显改变。在皮肤引流淋巴结、脾脏及外周血中,各组小鼠DC成熟分子CD80、CD86表达均无明显差异。
8.ELISA结果显示,vitiligo小鼠血清炎性细胞因子IL-12水平较阴性对照小鼠上调(1797±259.1pg/ml vs 1288±223.1pg/ml,n=4,p<0.05),经DI给药处理后IL-12水平下调(1350±168.2pg/ml,n=4,p<0.05)。体外显示,经DI给药处理后小鼠DC细胞IL-12的表达降低。
9.流式细胞术显示,经LPS刺激细胞活化后,DI预处理较未预处理组,白癜风患者外周血中DC成熟分子CD80和HLA-DR的表达显著降低,CD86的表达无明显差异。
10.衣康酸及其衍生物可延缓白癜风小鼠尾部白斑进展,显著降低白癜风小鼠脾脏炎性树突状细胞比例,作用于炎性树突状细胞发挥白癜风治疗作用。
原料来源:CD4中和抗体(美国Bio X cell公司);衣康酸二甲酯、衣康酸标准品(美国Sigma-Aldrich公司)、4-辛基衣康酸(美国MedChemExpress公司);羟丙基-β-环糊精(北京索莱宝公司);红细胞裂解液(美国Invitrogen公司);小鼠CD8+T磁珠分选盒、人CD8+T磁珠分选盒(德国美天旎Miltenyi公司);Trizol(日本宝日医生物技术Takara公司);细胞刺激Cocktail、Anti-mouse IL-12/IL-23p40 PE(美国Biolegend公司);人CD3/CD28单抗偶联磁珠(北京同立海源生物公司);小鼠增殖CD3/CD28免疫磁珠(美国Gibco公司);脂多糖LPS溶液(500X)、Brefeldin A溶液(1000X)(美国eBioscience公司);CCK8试剂盒(上海七海复泰生物科技公司);EDTA(美国Sigma-Aldrich公司);BSA牛血清白蛋白(江苏赛宝生物科技公司)。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (7)

1.衣康酸及其衍生物在治疗白癜风药物上的应用。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,衣康酸在治疗白癜风药物上的应用。
3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,衣康酸二甲酯在治疗白癜风药物上的应用。
4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,4-辛基衣康酸在治疗白癜风药物上的应用。
5.一种治疗白癜风的药物,其特征在于,所述药物包括衣康酸或衣康酸衍生物和药学上可接受的载体。
6.根据权利要求5所述的一种治疗白癜风的药物,其特征在于,所述衣康酸衍生物包括衣康酸二甲酯或4-辛基衣康酸。
7.根据权利要求6所述的一种治疗白癜风的药物,其特征在于,所述药物制成注射液或乳膏或擦剂使用。
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