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编号:10497274
重组FN多肽CH50及IFN-γ对化疗小鼠免疫功能影响的比较*
http://www.100md.com 《同济大学学报(医学版)》 1999年第3期
     作者:曹慧青 冯作化 张桂梅 张慧 范曲

    单位:同济医科大学实验医学研究中心医学分子生物学研究室, 武汉 430030

    关键词:纤维结合素;重组多肽;干扰素类;基因转染;免疫功能;肿瘤;化疗

    同济医科大学学报990305 摘要 腹腔连续注射CH50或腹腔内转染IFN-γ基因能减弱或防止化疗药物对免疫功能的抑制作用,减轻或防止化疗药物使外周血单核细胞数量和腹腔细胞的数量降低(P<0.05),促进巨噬细胞代谢活性、杀瘤活性以及分泌细胞因子的能力(P<0.05, <0.01);促进脾淋巴细胞的增殖反应能力(P<0.05,<0.01)。注射CH50的作用早于IFN-γ基因转染的作用。结果提示CH50可改善肿瘤化疗药物疗效。

    Comparison of the Effects of Recombinant Polypeptide CH50 and
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    IFN-γon the Immunofunction of Mice during Chemotherapy

    Cao Huiqing, Feng Zuohua, Zhang Guimei et al

    Department of Medical Molecular Biology, Research Center of Experimental Medicine,Tongji Medical University, Wuhan 430030

    Abstract Continuously intraperitoneal injection of CH50 or intraperitoneal transfection of murine IFN-γ gene can alleviate or prevent the inhibition of chemotherapeutic agent on immunofunction, prevent the reduction of the number of monocytes in peripheral blood and abdominal cavity (P<0.05), enhance the metabolic activity, cytotoxicity of and the ability of producing cytokines of macrophages (P<0.05, <0.01), augment the proliferation of splenocytes (P<0.05, <0.01). Injection of CH50 produced effect earlier than transfection of IFN-γ gene. The results suggested that CH50 could be used to improve the efficacy of chemotherapy of tumor.
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    Key words fibronectin; recombinant polypeptide; interferon-γ; gene transfecton; immunofunction; tumor; chemotherapy

    机体免疫功能受到抑制是化疗药物治疗肿瘤时产生的最主要的负面影响。体内转染IFN-γ基因可增强化疗小鼠的免疫功能[1],重组FN多肽CH50是以基因工程方法将人纤维结合素(fibronectin, FN)的CellⅠ和HepⅡ两个结构域进行重组,在大肠杆菌中表达、制备的一种双结构域重组多肽[2]。该多肽具有抑制肿瘤细胞浸润转移[3]和激活巨噬细胞 [4]的双重作用,这种双结构域多肽与化疗药物在抑制肿瘤转移方面有协同作用[5]。本文比较了CH50和 IFN-γ对化疗小鼠免疫功能的影响,探讨联合应用CH50与化疗药物治疗肿瘤的可行性。

    1 材料与方法
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    1.1 材料

    CH50 (分子质量59.2 ku)的制备按文献[2]的方法, 将工程菌的可溶性表达产物经离子交换层析和亲和层析两步纯化,纯度>95%,溶于磷酸盐缓冲液(PBS)中。环磷酰胺(Cy)为上海第十二药厂出品;Con A购自Sigma公司,噻唑蓝(MTT)和放线菌素D为Fluka公司产品。小鼠IFN-γ真核表达载体为本室保存[1]。小鼠黑色素瘤细胞B16/F1购自美国ATCC公司,L929细胞为本室保存。清洁级昆明种小鼠198只,体重16~18 g,雌雄各半,由本校实验动物学部提供。

    1.2 方法

    1.2.1 小鼠化疗模型制备及体内免疫细胞数量检测:正常对照组注射PBS;化疗组腹腔注射Cy,150 mg/kg;Cy/CH50组在注射Cy后每 d 腹腔注射 CH50一次,10 mg/kg,连续10 d ;Cy/ IFN-γ组在注射Cy后6 h 进行腹腔转染。注射Cy后隔天各组随机取小鼠3只,作外周血淋巴细胞及单核细胞计数。另取小鼠同样分组,于注射Cy后第5 d 和第10 d 分别检测各组小鼠腹腔巨噬细胞和脾淋巴细胞生物学功能。
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    1.2.2 腹腔巨噬细胞代谢活性与杀伤活性检测:以B16/F1细胞为靶细胞,效靶比为10∶1,采用间接MTT比色法检测[7]。杀伤后靶细胞的吸光度A值=巨噬细胞和靶细胞混合孔的A值-单纯巨噬细胞孔的A值。以巨噬细胞孔的A值表示巨噬细胞的代谢活性。杀伤活性(%)按下列公式计算:杀伤活性(%)=[1-A值(杀伤后的靶细胞) / A值(未经杀伤的靶细胞)]×100%。

    1.2.3 基因转染及免疫学指标的检测:IFN-γ基因体内转染、巨噬细胞培养上清中NO的检测、TNF活性检测、 小鼠脾淋巴细胞增殖反应、IL-1活性检测,均按文献[1]的方法进行。

    2 结果

    2.1 CH50 及 IFN-γ对化疗小鼠外周血淋巴细胞及单核细胞的影响

    如附图所示,注射Cy后,小鼠外周血单核细胞数量及淋巴细胞数量显著下降,转染IFN-γ组的上述两种细胞数在第4 d有所下降,但在第6 d 已回升至正常水平,甚至高于正常水平;注射CH50组的外周血淋巴细胞数变化与转染IFN-γ组相同,而单核细胞数则随着时间推移呈逐渐增加的趋势,表明CH50可以抵抗Cy 所致的单核细胞下降。
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    附图 CH50对化疗小鼠外周血淋巴细胞、单核细胞数量的影响

    在注射Cy后第5 d 小鼠腹腔细胞数量和脾指数均显著降低(表1),至第10 d,腹腔细胞数量接近正常,脾指数则高于对照组。注射CH50可使腹腔细胞数在第5 d 时保持正常,第10 d 时则显著高于正常组,提示在化疗后代偿反应中,CH50有较强的促进作用。转染IFN-γ作用与注射CH50作用类似。CH50的作用略强于转染IFN-γ(但差异不显著),可能是因为其作用较早,IFN-γ则需要一定时间表达后才能发挥有效作用。

    表1 注射CH50对化疗小鼠腹腔细胞数量和脾指数的影响 (±s) 组别

    第5 d(n=5)

    第10 d(n=5)
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    腹腔细胞(×106/ml)

    脾指数

    腹腔细胞

    (×106/ml)

    脾指数

    对 照

    Cy

    Cy/CH50

    Cy/IFN-γ

    3.61

    2.04

    5.84
, 百拇医药
    2.61

    ±0.58

    ±0.29

    ±1.71△△

    ±0.89

    5.75

    3.92

    5.06

    5.15

    ±0.37

    ±0.38

    ±0.88
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    ±0.67

    5.21

    4.85

    8.27

    6.89

    ±1.27

    ±1.09

    ±1.77*△

    ±1.34

    5.07

    8.98

    11.34
, 百拇医药
    10.57

    ±1.35

    ±1.16*

    ±1.96*

    ±2.13*

    与对照组相比 *P<0.05 **P<0.01; 与 Cy 组相比 △P<0.05 △△P<0.012.2 CH50及IFN-γ对化疗小鼠巨噬细胞功能的影响

    从表2可见,注射CH50后 5 d 能够显著提高化疗小鼠腹腔巨噬细胞的杀瘤活性,使其活性保持在正常水平。产生IL-1和TNF-α的能力与正常对照组无显著性差异。IFN-γ转染组巨噬细胞的活性略高于Cy 组,但其作用低于CH50的作用,这显然与基因转染后需要一定时间表达有关。CH50和IFN-γ单独作用,均未显著激活巨噬细胞产生NO的能力。
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    注射CH50或转染IFN-γ后10 d,化疗小鼠能够产生较多的NO,A值分别达到0.28± 0.03和0.31±0.05,显著高于正常对照组(0.03±0.02)和Cy 对照组(0.02±0.01)。表明当化疗小鼠逐渐恢复正常时,治疗组巨噬细胞则达到较高的激活程度。

    2.3 CH50及IFN-γ对化疗小鼠脾淋巴细胞的增殖能力

    从表3可见, 注射Cy 后,小鼠脾细胞对Con A的反应性显著减弱,脾指数在第5 d 明显降低,在第10 d,脾指数虽已超过正常对照组,但脾细胞对Con A的反应性仍然很低。注射CH50可使脾细胞的增殖能力保持在正常水平,至第10 d时高于正常对照组。转染IFN-γ,在第5 d虽已有促进恢复的作用,但不及CH50,第10 d时则产生了较强的作用。表2 CH50 对化疗小鼠(注射Cy后5 d)巨噬细胞活性的影响(±s ) 组别
, 百拇医药
    n

    MΦ杀瘤功能

    MΦ的分泌活性

    代谢活性(A值)

    杀瘤活性

    (杀伤率%)

    NO

    (A值)

    IL-1

    (A值)

    TNF-α

    (杀伤率%)

    对照
, 百拇医药
    Cy

    Cy/CH50

    Cy/IFN-γ

    8

    8

    8

    8

    0.47

    0.26

    0.49

    0.38

    ±0.11

    ±0.08
, 百拇医药
    ±0.12△△

    ±0.09

    56.1

    28.3

    54.5

    37.1

    ±11.2

    ±12.4

    ±7.3△△

    ±11.2*

    0.02±0.01
, 百拇医药
    0.02±0.01

    0.03±0.01

    0.02±0.01

    0.08

    0.03

    0.12

    0.06

    ±0.01

    ±0.01

    ±0.03△△

    ±0.03

    18.2
, 百拇医药
    9.5

    21.6

    12.6

    ±3.6

    ±4.1

    ±4.7△△

    ±4.7*

    与对照组相比 *P<0.05 **P<0.01; 与 Cy 组相比 △P<0.05 △△P<0.01 表3 CH50对化疗小鼠脾淋巴细胞增殖反应能力的影响(±s ) 组 别

    n
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    淋巴细胞增殖反应(A值)

    第5 d

    第10 d

    对照

    Cy

    Cy/CH50

    Cy/IFN-γ

    8

    8

    8

    8

    0.69

    0.36
, 百拇医药
    0.74

    0.71

    ±0.15

    ±0.13

    ±0.14△△

    ±0.21△△

    0.69

    0.48

    0.88

    0.85

    ±0.17

    ±0.08
, 百拇医药
    ±0.16△△

    ±0.15△△

    与对照组相比 *P<0.05 **P<0.01

    与 Cy 组相比 △P<0.05 △△P<0.01 3 讨论

    IFN-γ是熟知的巨噬细胞激活因子,具有调节化疗小鼠免疫功能的作用[1]。CH50中 CellⅠ结构域是通过结合细胞表面的VLA-5受体作用于单核-巨噬细胞。CellⅠ结构域能够刺激单核细胞产生TNF-α、IL-1等细胞因子[ 6 ],激活巨噬细胞杀瘤活性。本研究结果表明,在注射化疗药物的同时注射CH50,仍然可以有效地调节巨噬细胞的功能活性,维持巨噬细胞的代谢活性、杀瘤活性,并保持正常的产生IL-1和TNF-α的能力。IFN-γ促进单核-巨噬细胞数量增加,调节巨噬细胞活性,可能与其促进单核-巨噬细胞的分化、成熟,并有效激活巨噬细胞有关[1]。而CH50亦有类似的作用,CellⅠ结构域作用于VLA-5受体,不仅是单核-巨噬细胞功能调节的重要信号,也是单核细胞早期分化的一个重要调节信号[7];而且还是单核-巨噬细胞的趋化因子[8]。化疗药物造成血液中的单核细胞及组织中的巨噬细胞数量显著下降,在注射化疗药物的同时注射CH50,则使单核-巨噬细胞胞数量不仅不降低,而且可以逐渐增高,腹腔细胞的数量也是逐渐增高,这表明重组多肽的作用可能是促进单核细胞成熟、进入血液循环,并分布到组织中。
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    TNF-α、IL-1等因子能够协同促进T、B淋巴细胞的增殖和分化[1],CH50促进单核-巨噬细胞产生TNF-α、IL-1等细胞因子,可能是其在体内作用后使脾细胞对Con A反应性增高的原因。IFN-γ对脾淋巴细胞功能的影响也是通过类似的机制。这一结果也提示,CH50和IFN-γ在促进化疗小鼠的单核-巨噬细胞的数量和功能的同时,也促进了淋巴细胞的反应能力,对增强特异性免疫应答显然也具有重要意义。

    CH50和IFN-γ调节化疗小鼠免疫功能的效果虽然相同,但在作用时间上有一定差别。 IFN-γ基因转染后需要表达一定时间后才能发挥有效的作用。而CH50是直接注射的基因工程制品,作用快。如若采用重组IFN-γ直接注射,则会遇到剂量小作用差、剂量大毒副作用大的问题。因此,CH50在实际应用中具有较大的优势。

    CH50是人FN的CellⅠ-HepⅡ双结构域重组多肽,这种多肽可以抑制肿瘤细胞浸润转移,与化疗药物在抑制肿瘤转移方面也有协同作用[5 ]。本文进一步证明CH50可以促进、调节巨噬细胞功能,在化疗时保持正常的免疫功能。目前,在手术治疗肿瘤后,常采用化疗药物进一步治疗,防止肿瘤复发,如果同时注射CH50,可望取得更好的疗效。
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    * 国家自然科学基金资助项目(No.39470322),卫生部科学基金资助项目(No. 96-1-140)

    作者简介:曹慧青,女,1970年生,硕士

    参考文献

    1 周滨, 姜志尧,冯作化. 体内IFN-γ基因转染巨噬细胞对化疗小鼠免疫功能的影响. 同济医科 大学学报,1998,27(2):94

    2 张桂梅, 冯作化, 李东等. 双功能结构域重组FN多肽表达质粒的构建及其表达产物的功能. 生物工程学报, 1996,12(suppl):121

    3 冯作化,张桂梅,张 慧等. 重组FN多肽CH50对巨噬细胞抗肿瘤功能的促进作用. 中国免疫学杂志, 1998, 14(4):268

, 百拇医药     4 张桂梅, 冯作化, 张慧等. 双功能域重组FN 多肽抑制癌细胞浸润能力的研究. 同济医科大学学报, 1998, 27(1):6

    5 Saiki I, Yoneda J, Kobayashi H et al. Antimetastatic effect by anti-adhesion therapy with cell-adhesive peptide of fibronectin in combination with anticancer drugs. Jpn J Cander Res, 1993, 84:326

    6 Takizawa, T Nishinarita S, Kitamura N et al. Interaction of the cell-binding domain of fibronectin with VLA-5 intergrin induces monokine production in cultured human monocytes. Clin Exp Immunol, 1995, 101:376
, 百拇医药
    7 Terui Y, Furuke Y, Sakai T et al. Up-regulation of VLA-5 expression during monocytic differentiation and its role in negative control of the survival of peripheral blood monocytes. J Immunol, 1996, 156:1981

    8 Doherty D E, Henson P M, Clark R A. Fibronectin fragments containing the RGDS cell-binding domain mediate monocyte migration into the rabbit lung. A potential mechanism for C5 fragment- induced monocyte lung accumulation. J Clin Invest, 1990, 86:1065

    (1998-12-15 收稿), 百拇医药