医学免疫学实验设计例子

《医学免疫学》实验设计

期别:xxx 班级:xx 学号:xxxxxxxx 姓名:OOO

IL-35对小鼠Ⅰ型糖尿病的治疗效果及免疫机制

【立题依据】

自身免疫性疾病(Autoimmune diseases)是指机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病。如今越来越多的自身免疫性疾病被不断发现和认识,也越来越引起人们的关注。Ⅰ型糖尿病(T1DM 自身免疫性胰腺炎)就是其中的一员,在全球大约有2000万患者,中国至少有100万的患者,但是Ⅰ型糖尿病常常在幼儿和青少年时期发生且为一种多基因遗传病有较高的遗传度(75%),表现为明显的家族遗传性。同时,Ⅰ型糖尿病患者如治疗不善将引发严重的并发症,如失明、肾衰竭、心脏病、截肢等。因此如果能正确了解Ⅰ型糖尿病的免疫学机制,并探索更加有效治疗及预防方案,对于患者本身乃至整个家族的身体和生活质量的提高意义重大。

Ⅰ型糖尿病的免疫学发病机制是体内除了抗原提呈细胞(APC)和活化的T淋巴细胞外正常细胞几乎不表达MHC-Ⅱ类分子,研究表明IFN-γ转基因小鼠的胰岛β细胞分泌IFN-γ,由于IFN-γ刺激MHC-Ⅱ分子的表达这种小鼠的胰岛β细胞高表达MHC-Ⅱ类分子,这样以来免疫细胞就会结合并识别胰岛β细胞然后对其进行攻击,使其丧失胰岛素分泌活性,最终导致体内胰岛素缺乏。调节性T细胞(Treg)是一些CD4+T cell还可高表达IL-2受体的α链(CD25)分子,胞质中表达Foxp3转录因子的T细胞分化亚群。它的主要功能是通过抑制CD4+ Tcell 和CD8+ Tcell的活化与增殖从而达到免疫的负调节作用。通过协调Treg水平来调节Ⅰ型糖尿病患者的免疫功能可能成为新的治疗手段。

白细胞介素-35(IL-35)是2007年新发现的一种独特的具有免疫抑制功能的调节因子,属于IL—12细胞因子家族,IL-35为异源二聚,主要由活化的Treg分泌,对

多种免疫细胞和细胞因子均有明显的抑制作用,参与介导机体免疫耐受的形成。IL-35是否对Ⅰ型糖尿病患者具有治疗作用及其相关的免疫机制,还不十分清楚,仍有待继续研究和解决。

【实验目的】

本实验就是通过提高NOD系小鼠(Ⅰ型糖尿病患鼠)体内的IL-35水平,观测小鼠各期的血糖尿糖等水平及后期的Ⅰ型糖尿病发病率、胰岛炎评分等,评定IL-35对Ⅰ型糖尿病的预防及治疗效果,并与其它一些免疫抑制性的药物(环孢菌素A)等,进行药敏对比;同时,体外测定小鼠体内IL-4及干扰素-γ(IFN-γ)的等含量及调节性T淋巴细胞的含量等,对小鼠的免疫体质及IL-35对Ⅰ型糖尿病作用的免疫学机制有大体认识及方向把握,为以后的研究打下基础。从而为新药(联合药)的开发,免疫抑制领域的深入研究有一定意义。

【实验对象】

NOD系Ⅰ型糖尿病鼠和NON系正常不患病鼠(雌性4周龄)

起源在对ICR/Jcl小鼠进行近郊培育的第6代,从白内障易感亚系分离出非肥胖糖尿病品系(NOD)和非肥胖正常品系(NON)。在近交20代时,首先发现NOD雌鼠有胰岛素依赖性糖尿病。

特征自发Ⅰ型糖尿病以及多种自身免疫疾病小鼠。通过病理学观察发现,NOD 小鼠自身免疫性胰岛炎发生于4周龄。NOD小鼠发病后,充分呈现该品系小鼠糖尿病的生理生化特征即:尿频·多饮·高血糖症状。在几周的时间內,血糖迅速升高,饮水量剧增,大量的排尿,体重迅速下降,在这个过程中,患鼠血糖呈现迅速上升,后逐步下降,但仍维持高于正常值的状态,体重直线下降,最后昏迷而死亡。于12周龄时出现明显糖尿病症状,至30

周龄时雌性小鼠累计发病率可达到80%。

【实验材料】

试剂及仪器 IL-35试剂,磷酸盐缓冲液(PBS), 酶联免疫吸附试验(ElISA)试剂盒,流式细胞仪,CD8及CD4单克隆抗体,注射器等基础实验器械。

【实验方法及步骤】

1.小鼠的分组与处理

选取NOD系Ⅰ型糖尿病鼠20只和NON系正常不患病鼠10只,分为三组。10

只NOD系小鼠作为实验组,10只NOD系小鼠作为实验对照组,10只NON系正常不患病鼠作为正常对照组。对各组四周龄小鼠采取:实验组注射IL-35注射液,每三天注射一次,注射量根据生物试剂公司提供的IL-35试剂说明书为准,连续注射7周;实验对照组和正常对照组注射等量的磷酸盐缓冲液(PBS),注射方式同实验组。各组小鼠自由饮食,饮水不限。

2.糖尿病及体重检测

从各组小鼠10周龄开始每周记录体重,每天采取断尾方式测血糖含量和尿糖含量,血糖连续2天超过16.00mmol/L即诊断为糖尿病,30周后观察期满终止观察,计算各组小鼠发病率;

3.胰腺炎严重程度评分

30周后,颈椎脱臼法处死各组小鼠,取各组小鼠胰岛做HE染色切片进行病理性胰岛炎评分:0级:胰岛完整无淋巴细胞浸润,计0分;1级:有胰岛周围淋巴细胞浸润(即胰岛周围炎)或<25%的胰岛面积受累,计1分;2级:浸润至胰岛內,25%→50%的面积受累,计2分;3级:>50%的面积受累,计3分。记录各组小鼠评分值。

4.细胞因子水平测定

取足等量的各组小鼠外周血用ELISA法检测IL-4及干扰素-γ(IFN-γ)的含量;

5. CD4+CD25+调节性T(Treg)细胞亚群测定

取各组小鼠脾脏制成单核细胞悬液,应用流式细胞法检测大鼠脾脏CD4+CD25+调节性T (Treg)细胞水平。

7.统计学处理

应用SPSS统计学软件进行数据处理分析。

【预期结果及结论】

预期结果

实验组小鼠的发病率远低于对照组小鼠发病率;体重较对照组重;且对照组饮食饮水量远多于实验组和正常对照组;血糖和尿糖含量比对照组低,并接近于正常对照组(可偏高);干扰素-γ(IFN-γ)的含量实验组数据远低于对照组和正常对照组鼠,IL-4则恰恰相反;调节性T(Treg)细胞实验组计数和活性较对照组和正常对照组高。

结果分析

IL-35具有明显减少Ⅰ型糖尿病发生及减轻病情的作用;由于IL-35使Th0细胞向Th2细胞分化,抑制Th1细胞分化,并升高调节性T(Treg)细胞水平。所以IL-35可能通过上调机体Treg,诱导Th1与Th2的平衡向Th2转化,从而不会减少免疫细胞对自体胰岛β细胞识别与破坏,保证了胰岛β细胞的正常胰岛素分泌功能,维持血糖的正常。为探索治疗Ⅰ型糖尿病的新方法提供理论依据。

【实验可行性分析】