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编号:10214186
柯萨基B3病毒感染对心肌细胞ICAM-1表达和粘附作用的影响
http://www.100md.com 《第二军医大学学报》 1998年第6期
     作者:沈 茜 徐玉莲 凌 伟 吴 弘

    单位:

    关键词:柯萨基B组病毒;细胞间粘附分子1;淋巴细胞;心肌

    摘要 目的摘要 目的:探讨柯萨基B3病毒(Cox B3)感染心肌细胞对细胞膜细胞间粘附分子1(ICAM-1)表达和与淋巴细胞粘附的影响。方法:采用ELISA法观察心肌细胞ICAM-1的表达;采用粘附试验和单克隆抗体抑制观察受染心肌细胞与淋巴细胞的粘附。结果:100 和200 TCID50/ml Cox B3感染心肌细胞24~48 h,均可明显诱导ICAM-1表达(P<0.05);增强受染心肌细胞与活化淋巴细胞的粘附(P<0.01,0.05)。抗白细胞相关抗原1(LFA-1)或抗ICAM-1 单克隆抗体均可抑制淋巴细胞与心肌细胞的粘附,抑制率为26.45%~40.46%。结论:Cox B3 感染增强受染心肌细胞与淋巴细胞的粘附效应,与病毒感染诱导心肌细胞ICAM-1表达增多有关。
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    中国图书资料分类法分类号 R542.2

    The effects of coxsackievirus B3 infection on induction of ICAM-1 in cardiac myocytes and on lymphocyte-myocyte adhesion

    Shen Qian, Xu Yulian, Lin Wei, Wu Hong (Department of Clinical Laboratories, Changhai Hospital, Second Military Medical University, Shanghai, 200433)

    Abstract Objective: To observe the effects of coxsackievirus B3(Cox B3)infection on induction of intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1)in cardiac myocytes and on lymphocyte-myocyte adhesion. Methods: ICAM-1 expression on cultured neonatal rat cardiac myocytes infected by Cox B3 was determined through enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) analysis. Lymphocyte-myocyte adhesion was observed with adherence assay and monoclonal antibodies to adhesion molecule inhibition. Results: ICAM-1 expression on cardiac myocytes was markedly induced after exposure to Cox B3 100 or 200 TCID50/ml infection dose for 24~48 h (P<0.05). Adhesion of rat activated lymphocytes to myocytes was stimulated by Cox B3 infection, and the effects of Cox B3 infection on adherence were significantly inhibited by anti-ICAM-1 or anti-lymphocyte function antigen-1(LFA-1) monoclonal antibodies (inhibition rate 40.46% and 26.45% respectively). Conclusion: Cox B3 infection promotes lymphocyte-myocyte adhesion through inducing ICAM-1 expression on cardiac myocytes.
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    Key words coxsackievirus B; intercellular adhesion molecule-1; lymphocyte; myocardium

    效应细胞与靶细胞的粘附和紧密接触是发挥杀伤效应的关键步骤,粘附分子在杀伤效应中起着非常重要的作用。目前已明确,在病毒性心肌炎的自身免疫损伤阶段,造成正常心肌细胞免疫损伤的效应细胞主要是T淋巴细胞[1]。柯萨基B3病毒(Cox B3)是病毒性心肌炎的主要致病原,对心肌细胞有很高的感染性。病毒可以通过病毒血症或受染白细胞的游走感染心肌细胞。受染心肌细胞表面粘附分子的表达和对淋巴细胞的粘附效应的影响均未见报道。本研究观察了Cox B3感染对心肌细胞细胞间粘附分子1(ICAM-1)表达,以及与淋巴细胞粘附的影响。

    1 材料和方法

    1.1 病毒 Cox B3(Nancy)引自昆明中国医学生物研究所,在Wish细胞上增殖并滴定感染性[lg (TCID50/ml)]。
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    1.2 单克隆抗体 分泌抗大鼠白细胞相关抗原1(LFA-1,CD11α)和抗大鼠ICAM-1(CD54)单克隆抗体的杂交瘤细胞株WT-1和1A29由日本Miyasaka教授惠赠。常规培养并接种BALB/c小鼠诱生腹水。单克隆抗体用辛酸-硫酸铵法部分纯化[2],活性按文献[3]报道的方法进行测定。

    1.3 心肌细胞的制备和病毒感染 SD大鼠乳鼠心肌细胞的制备和培养同文献[4]。培养3~4 d的心肌细胞弃培养基,感染组每孔加入100,200,400和1 000 TCID50/ml Cox B3,每孔0.1 ml。病毒在37℃吸附2 h后,弃尽病毒液,用Hank液轻洗1次,加入新鲜完全培养基继续培养。取感染24,48 h的心肌细胞备用。 同条件培养未感染正常心肌细胞。

    1.4 淋巴细胞的制备和活化 大鼠乙醚麻醉,无菌取下腔静脉抗凝血,常规用淋巴细胞分离液分离单个核细胞。洗涤2次后,用10%小牛血清RPMI 1640培养基培养,并加入终质量浓度为5 μg/ml ConA(Sigma)活化淋巴细胞。取活化48~72 h的淋巴细胞备用。
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    1.5 淋巴细胞与心肌细胞的粘附试验及单克隆抗体的阻断效应 弃去心肌细胞的培养基,用Hank液洗1次。将活化淋巴细胞调整至5×109个/L,加入心肌细胞培养板中,每孔0.1 ml。置37℃、5% CO2培养箱粘附2 h。轻振培养板后弃尽孔内液体,用预温生理盐水洗去未粘附细胞。每孔加入2%刚果红0.1 ml,室温染色20 min。弃染液,用生理盐水轻洗2次。0.01 mol/L PBS-乙醇液脱色,自动酶联仪测定波长570 nm ,参考波长690 nm。设活化淋巴细胞与正常心肌细胞粘附、单纯心肌细胞和活化淋巴细胞孔为对照。

    粘附率(%)=

    (实验孔D570均值-心肌细胞孔D570均值)/(淋巴细胞孔D570均值)×100%

    将抗LFA-1和抗ICAM-1单抗20~100 μg/ml分别加入粘附实验孔中,共同孵育,余步骤同上。以同浓度抗甲状腺球蛋白单克隆抗体为阴性对照。
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    粘附抑制率(%)=

    (抗LFA-1或抗ICAM-1单抗处理组D570均值)/(单抗未处理组D570均值)×100%

    1.6 间接酶联免疫吸附试验(ELISA)测定心肌细胞ICAM-1的表达 将96孔培养板中心肌细胞的培养液弃去,用生理盐水轻洗2次。置37℃干燥,用丙酮-甲醛-PBS液固定1~2 min,洗涤1次。每孔加入1%牛血清清蛋白封闭。经方阵滴定,确定加入抗ICAM-1 单克隆抗体浓度为5 μg/ml,以同浓度抗甲状腺球蛋白单克隆抗体为阴性对照抗体。37℃温育2 h,洗涤3次。加入1∶1 000稀释的辣根过氧化物酶标记的兔抗小鼠IgG,37℃温育1 h。洗涤后,邻苯二胺-双氧水显色,自动酶联仪测定波长490 nm。

    1.7 统计学处理 数据以Image125.gif (850 bytes)±s表示,采用t检验。
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    2 结 果

    2.1 Cox B3感染增强淋巴细胞与心肌细胞的粘附效应 用Cox B3感染大鼠心肌细胞 24~48 h,100和200 TCID50/ml感染组心肌细胞未见明显细胞病变,而400 TCID50/ml感染组的心肌细胞则出现较明显的形态学改变。与正常心肌细胞相比,活化淋巴细胞与100和200 TCID50/ml Cox B3感染24 h心肌细胞的粘附能力显著增强(表1),分别为未感染心肌细胞对照组的2.16和2.04倍。相同感染量感染48 h组的粘附率也比正常对照组明显升高。感染48 h组的粘附率比感染24 h组略降低,但无统计学意义。400 TCID50/ml Cox B3感染组的粘附率与正常对照组无差异,甚至低于正常对照组,可能与受染细胞的细胞病变有关。

    表 1 Cox B3 感染大鼠心肌细胞对粘附作用的影响
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    Tab 1 Enhancement in activating lymphocyte adhesion

    to Cox B3 infected cardiac myocytes(n=3,Image125.gif (850 bytes)±s,%)

    Group

    Time of infection (t/h)

    24

    48

    100 TCID50/ml
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    52.09±9.25**

    41.25±6.48*

    200 TCID50/ml

    49.21±7.41**

    37.18±5.54*

    400 TCID50/ml

    28.72±4.15

    18.29±7.02

    TNF-α induction

    57.43±5.31
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    58.02±7.18

    Normal control

    24.13±4.85

    26.24±3.71

    *P<0.01, **P<0. 05 vs normal control group

    2.2 抗LFA-1和抗ICAM-1单克隆抗体对粘附的抑制作用 用100 TCID50/ml Cox B3 感染心肌细胞24 h,在加入活化淋巴细胞的同时,加入20 μg/ml抗LFA-1或抗ICAM-1单克隆抗体,观察LFA-1或ICAM-1在粘附效应中的作用。发现两种抗体均可不同程度地抑制淋巴细胞与心肌细胞的粘附。与未加抗体组相比,加入抗LFA-1单抗组的粘附率为(39.6±5.7)%,抑制率为26.45%(P<0.05,t=3.15);加入抗ICAM-1单抗的抑制作用更明显,粘附率仅为(31.2±6.4)%,抑制率为40.46%(P<0.01,t=4.64)。对照单克隆抗体无抑制作用。
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    2.3 Cox B3感染增加心肌细胞ICAM-1的表达 以重组TNF-α诱导心肌细胞膜ICAM-1表达为阳性对照,使用ELISA法检测了Cox B3感染诱导心肌细胞膜ICAM-1表达的情况,结果见表2。与未感染正常心肌细胞相比较,经100~200 TCID50/ml Cox B3感染心肌细胞24~48 h,均可明显诱导ICAM-1表达。然而,400 TCID50/ml感染组心肌细胞膜ICAM-1的表达与正常对照组相比,尽管光密度值有不同程度的升高,但无统计学差异。

    表 2 Cox B3感染心肌细胞诱导ICAM-1的表达

    Tab 2 Expression of ICAM-1 on cardiac myocytes

    induced by Cox B3 infection(n=3,Image125.gif (850 bytes)±s,D490)
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    Group

    Time of infection (t/h)

    24

    48

    100 TCID50/ml

    0.42±0.09*

    0.39±0.07*

    200 TCID50/ml

    0.41±0.08*

    0.35±0.06*
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    400 TCID50/ml

    0.32±0.07

    0.23±0.04

    TNF-α induction

    0.54±0.10

    0.53±0.11

    Normal control

    0.19±0.04

    0.18±0.06

    *P<0.05 vs normal control group
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    3 讨 论

    正常情况下,心肌细胞几乎不表达ICAM-1等粘附分子[5,6]。然而近来发现,TNF-α、IL-1β等细胞因子和缺氧均可以显著增强心肌细胞ICAM-1的表达,增加中性粒细胞与心肌细胞的粘附[5,6]。ICAM-1是白细胞表面LFA-1的配体,也是参与效应细胞与靶细胞接触和杀伤的重要粘附分子。现已证实,流感病毒、副流感病毒和呼吸道合胞病毒等感染呼吸道上皮细胞,可诱导上皮细胞膜ICAM-1表达增加[7,8]。尽管已在心肌炎患者的心肌组织中发现ICAM-1表达明显增强[9],但是否为病毒感染诱导所致尚缺乏证据。我们的研究结果证实,100~200 TCID50/ml Cox B3 感染新生大鼠心肌细胞24~48 h,均可以显著增加心肌细胞膜ICAM-1的表达,并明显促进活化淋巴细胞与心肌细胞的粘附。在400 TCID50/ml病毒感染组,由于感染病毒量较大,受染心肌细胞在观察期已出现较明显的细胞形态改变,因此,诱导心肌细胞ICAM-1表达及促进活化淋巴细胞与心肌细胞粘附的作用均显著降低。为了进一步证实淋巴细胞与心肌细胞的粘附主要是LFA-1/ICAM-1介导的,我们采用相应的单克隆抗体对粘附过程进行阻断。结果发现,抗ICAM-1和抗LFA-1单克隆抗体均对粘附有不同程度的抑制作用,抗ICAM-1单抗的抑制作用更为明显,提示Cox B3感染诱导心肌细胞与活化淋巴细胞粘附效应的增强与病毒感染诱导心肌细胞膜ICAM-1表达增多密切相关。
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    病毒感染如何上调受染细胞ICAM-1的表达,目前尚未阐明。病毒感染可以诱导靶器官局部浸润的免疫活性细胞等分泌炎性介质或趋化因子,心肌细胞受到LPS、IL-1等物质的刺激,也可分泌一种趋化因子样物质[10]。因此,Cox B3感染诱导心肌细胞ICAM-1表达,可能与局部微环境中细胞因子的产生及心肌细胞自分泌活性物质等有关。抗粘附分子抗体可以有效地抑制或阻断粘附过程,必将减少致敏淋巴细胞与心肌细胞的粘附和杀伤,减轻心肌组织的免疫病理损伤。

    参 考 文 献

    1 Schwimmbeck PL, Badorff C, Rohn G, et al. The role of sen- sitized T cells in myocarditis and dilated cardiomyopathy. Int J Cardiol, 1996, 54(2):117

    2 陈伯权, 吴美英, 叶群瑞. 几种部分纯化单克隆抗体方法的比较. 病毒学报, 1990, 6(2):122
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    3 Tamatani T, Miyasaka M. Identification of monoclonal anti- bodies reactive with the rat homolog of ICAM-1 and evidence for a differential involvement of ICAM-1 in the adherence of resting versus activated lymphocytes to high endothelial cells. Int Immunol, 1990, 2(2):165

    4 沈 茜, 章同华, 王苏亚. 柯萨基B5病毒感染心肌细胞微量模型的建立. 第二军医大学学报, 1989, 10(3):248

    5 Seko Y, Yamazaki T, Shinkai Y, et al. Cellular and molecular bases for the immunopathology of the myocardial cell damage involved in acute viral myocarditis with special reference to dilated cardiomyopathy. Jpn Circ J, 1992, 56(10):1062
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    6 Sawa Y, Bernotal-Danielowski S, Stoll M, et al. CD18-ICAM-1 dependent neutrophil-endothelial cell and neutrophil-monocyte adherence is promoted by hypoxic myocyte: evidence for hypoxic myocyte derived activating factors. Circulation, 1991, 85 (Suppl 3~4):Ⅱ85

    7 Stark JM, Godding V, Sedgvick JB, et al. Respiratory syncytial virus infection enhances neutrophil and eosinophil adhesion to cultured respiratory epithelial cells. Role of CD18 and intercellular adhesion molecule-1. J Immunol, 1996, 156(12):4774
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    8 Tosi MF, Stark JM, Hamedani A, et al. Intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1)-dependent and ICAM-1-independent adhesive interactions between polymorphonuclear leukocytes and human airway epithelial cells infected with parainfluenza virus type 2. J Immunol, 1992, 149(10):3345

    9 Seko Y, Ishiyama S, Nishikawa T, et al. Restricted usage of T cell receptor V alpha-V beta genes in infiltrating cells in the hearts of patients with acute myocarditis and dilated cardiomyopathy. J Clin Invest, 1995, 96(2):1035

    10 Seino Y, Ikeda U, Minezaki KK, et al. Expression of cytokine-induced neutrophil chemoattractant in rat cardiac myocytes. J Mol Cell Cardiol, 1995, 27(9):2043

    (1998-05-25收稿, 1998-09-11修回), 百拇医药