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编号:10214833
重组人白细胞介素-4对几类损伤时受损小肠粘膜免疫功能的促恢复作用
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 1999年第1期
     作者:艾国平 粟永萍 刘晓宏 程天民 冉新泽

    单位:第三军医大学预防医学系防原医学教研室、全军复合伤研究所 重庆,400038

    关键词:放烧复合伤;肠粘膜免疫;白细胞介素-4;浆细胞;肠源性感染

    第三军医大学学报ACTA ACADEMIAE MEDICINAE MILITARIS TERTIAE1999年 第21卷 第1期 VOL

    提要:目的:探讨重组人白细胞介素-4(rhIL-4)对放射损伤合并烧伤时肠粘膜免疫功能障碍的调节作用。方法:采用小鼠15%的Ⅲ度烧伤、8 Gy放射损伤及两伤复合的动物模型,用免疫酶联吸附、免疫组化和细菌培养等方法,观察了rhIL-4对肠道粘膜免疫的调控作用。结果:rhIL-4能增加小肠固有层中分泌IgA的浆细胞数量,提高肠粘液中sIgA的含量,降低肠源性感染的发生。结论:rhIL-4对恢复肠道粘膜免疫功能,降低肠源性感染的发生是有效的。
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    中图法分类号:R818.8

    Recovery of impaired intestinal mucosal immune function by recombinant human interleukin-4 in several types of injuries in mice

    Ai Guoping, Su Yongping, Liu Xiaohong, Chen Tianmin, Ran Xinze

    (Department of Radiation Medicine, Faculty of Preventive Medicine, Third Military Medical University, Chongqing, 400038)

    Abstract Objective: To investigate the regulative effects of recombinant human interleukin-4 (rhIL-4) on intestinal mucosal immune dysfunction after radiation, burn and combined radiation-burn injuries. Methods: After the models of 15% TBSA full-thickness skin burn, 8Gy-radiation and combined radiation-burn injuries were established in mice, the regulative effects of rhIL-4 on intestinal mucosal immune dysfunction were observed with immunohistochemistry, ELISA and bacterial culture. Results: rhIL-4 increased the number of IgA-secreting plasma cells in the lamina propria and quantity of mucous sIgA and reduced the incidence of enterogenous infection. Conclusion: rhIL-4 is effective for promoting the recovery of mucosal immune function and decreasing the incidence of enterogenous infection.
, 百拇医药
    Key words combined radiation-burn injury; intestinal mucosal immune; recombinant human interleukin-4; sIgA; plasma cell; enterogenous infection

    肠道淋巴组织不仅是机体系统免疫的重要组成部分,而且与呼吸道、泌尿生殖道及某些外分泌腺(如唾液腺、乳腺等)等的粘膜下淋巴组织共同构成一个相对独立的粘膜免疫系统,在保护肠道免受细菌、病毒等微生物的粘附和入侵,阻止异物的吸收,起着第一道防御的作用[1]。烧伤后肠粘液中sIgA的减低是导致肠源性感染的一个重要因素[2]。淋巴细胞对辐射具有高度敏感性,在放射损伤合并烧伤的条件下肠相关性淋巴组织更易受损,肠源性感染的发生更为严重[3]。如何促进损伤后粘膜免疫功能的恢复,降低肠源性感染的发生,本文进行了以下研究。

, 百拇医药     1 材料与方法

    1.1 实验动物

    昆明种健康雄性小鼠110只,体重20~25 g,由本校实验动物中心提供。

    1.2 致伤与分组

    用60Coγ射线全身一次照射8 Gy(照射量率为56.3~58.2 cGy/min)致急性放射损伤;用3%凝固汽油燃烧背部皮肤致15%的Ⅲ度烧伤(病理切片证实);烧后30 min内照射致放烧复合伤。实验设正常(N)、放射(R)、烧伤(B)、复合伤(C)等4个对照组和放射防治(RT)、烧伤防治(BT)、复合伤防治(CT)等3个防治组。每组设6 h和72 h 2个时相点。防治组6 h取材者于伤前2、1、0 d腹股沟皮下注射1次IL-4 0.05 ml(6 000U);72 h取材者伤后连续给药3 d。正常对照组注射等量生理盐水。每组5~8只动物。
, 百拇医药
    1.3 检测指标和方法

    1.3.1肝(L)、脾(S)、肠系膜淋巴结(MLN)细菌培养用LB和麦康凯培养基,37℃孵育24 h计数菌落数量。

    1.3.2 小肠粘液sIgA测定取靠近回盲部15 cm的肠段,平铺于滤纸上,纵行剖开,用生理盐水反复冲洗肠腔表面,用载玻片轻刮粘膜表面粘液置Eppdeffer管内,加入0.5 ml 0.01 mol/L PBS充分混匀,10 000 r/min离心15 min,取上清置4℃冰箱待测。用新鲜配制0.85 mol/L pH9.6碳酸盐缓冲液,将羊抗鼠IgA的抗血清稀释200倍包被44孔酶联板,100 μl/孔,4℃过夜。倒弃包被液,PBS-Tween20 pH7.4洗涤3次,每次3 min(以下简称洗涤);加入0.01 mol/L pH7.4含10%小牛血清的PBS-Tween20封闭液室温封闭30 min,200 μl/孔,洗涤;加入1∶100的待测粘液,100 μl/孔,37℃孵育1 h,洗涤;加入1∶2 000的羊抗鼠IgA抗体-HRP交联物,100 μl/孔,37℃孵育1 h,洗涤;加入OPD-H2O2显色系统,37℃,反应15~30 min;2 mol/L H2SO4 50 μl中止反应,立即在Bio-Rad酶标仪上读取Dλ值,波长为495 nm,以包被液作空白对照,PBS pH7.4(10%小牛血清)作阴性对照。
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    1.3.3 卷肠切片,浆细胞免疫组化观测按S-P试剂盒说明改进后进行,光镜观察、照相,计数10根绒毛中的浆细胞数,换算出平均每根绒毛内的浆细胞数(以正常组为100%进行比较)。

    1.3.4 统计学处理用哈佛统计软件,进行双因素方差分析及均数间的显著性差异检验。

    1.4 试剂来源

    rhIL-4由军事科学院八所朱厚础教授提供;羊抗鼠IgA及羊抗鼠IgA辣根过氧化酶交联物购自Sigma公司,S-P试剂盒购自迈新公司。

    2 结果

    2.1 伤后用rhIL-4防治肠道移居细菌培养结果

    放射损伤、烧伤及复合伤均可导致肠道细菌移居,以复合伤最为严重,放射损伤次之,烧伤较轻;在肝脏、脾脏和肠系膜淋巴结中,以肠系膜淋巴结细菌移居数量最多;肝脏最少;用rhIL-4防治后细菌的移居数量较未防治对照组明显减少(P<0.01),表明rhIL-4能有效地降低肠道细菌移居,见表1。
, 百拇医药
    表1 肝、脾、肠系膜淋巴结细菌培养结果(菌落/克)

    Tab 1 Colony counter of translated bacteria in L、S、MLN (colony/g)

    6 h

    72 h

    Group

    L

    S

    MLN

    L

    S

    MLN
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    B

    1178±183

    2119±238

    3561±159

    882±60

    1140±66

    1954±132

    BT

    211±19* *

    302±7* *

    808±36* *

, 百拇医药     100±9* *

    273±19* *

    349±22* *

    R

    1674±187

    1696±100

    3226±98

    932±40

    1408±100

    2078±102

    RT

    194±9* *
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    291±13* *

    821±17* *

    92±8* *

    317±24* *

    379±12* *

    C

    3897±123

    5196±204

    9180±393

    1866±332

    2259±137
, 百拇医药
    3471±193

    CT

    814±44* *

    332±14* *

    915±48* *

    387±12* *

    1025±53* *

    771±23* *

    * *:P<0.01 vs relative untreatment groups

    2.2 小肠粘液中sIgA的变化
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    伤后6h和72 h,小肠粘液中sIgA的Dλ值均降低,与正常对照比较相差非常显著(P<0.01);而用rhIL-4防治后sIgA的Dλ值较各组对照组明显升高(P<0.01),见表2。

    2.3 小肠IgA免疫组化观测

    用IgA单抗可特异显示分泌IgA的浆细胞,与IgA起反应的浆细胞主要分布于小肠固有层和淋巴滤泡中,呈棕褐色颗粒状,见图1。伤后6和72h,浆细胞数量明显减少,见图3;而用IL-4防治后浆细胞数量明显增多(P<0.01),见表3,图4,阴性对照未见阳性信号,见图2。

    表2 小肠粘液中sIgA变化的比较(%)

    Tab 2 The change of sIgA in small intestine(%) Groups
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    6 h

    72 h

    B

    48.3±6.2* *

    57.8±4.5* *

    BT

    84.5±9.8△ △

    101.7±5.6△ △

    R

    52.3±4.9* *

    61.7±3.3* *
, 百拇医药
    RT

    90.4±0.89△ △

    106.1±10.7△ △

    C

    59.6±7.2* *

    57.0±11.7* *

    CT

    104.4±6.4△ △

    106.1±8.7△ △

    The Dλ of sIgA in normal group is 0.465±0.04;* *:P<0.01 vs normal group;△ △:P<0.01 vs relative no treatment groups
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    图1 正常小肠固有层IgA的浆细胞 (S-P×100)

    Fig 1 Secretory-IgA plasma cells in the normal intestinal lamina propria(S-P×100)

    图2 免疫组化的阴性对照 (S-P×100)

    Fig 2 Negative control of immunohistochemistry(S-P×100)

    图3 放射损伤后浆细胞数量明显减少 (S-P×100)

    Fig 3 Secretory-IgA plasma cells reduced after radiation(S-P×100)
, 百拇医药
    图4 用IL-4治疗后浆细胞数量增加 (S-P×100)

    Fig 4 Secreatory-IgA plasma cells increased when treated with rhIL-4(S-P×100)

    表3 小肠固有层浆细胞数量变化的比较(%)

    Tab 3 The change of plasma cells in lamina

    propia of small intestine (%) Group

    6 h

    72 h

    B

    46.1±4.5* *
, 百拇医药
    53.2±4.1* *

    BT

    76.1±6.2* * △

    93.5±7.7* * △

    R

    43.2±4.5* *

    54.4±4.7* *

    RT

    75.0±4.5* *

    35.5±7.1* * △ △
, 百拇医药
    C

    34.1±4.0* *

    46.1±5.9* *

    CT

    70.1±5.7*

    80.5±6.5* △ △

    The numbers of plasma cells in normal group are 17.25±1.85;*:P<0.05,* *:P<0.01 vs normal group;△:P<0.05,△ △:P<0.01 vs relative no treatment groups

    3 讨论
, 百拇医药
    本实验证实,烧伤、放射损伤及放烧复合伤能导致肠道细菌发生移居,细菌的移居与肠道肠粘液中sIgA的降低密切相关;肠上皮细胞及肠道淋巴组织均对辐射具有高度辐射敏感性,与单纯烧伤相比,放射损伤和放烧复合伤肠上皮损伤更为严重,加之射线对淋巴细胞的直接抑制,肠道淋巴细胞数量减少,相应合成分泌IgA的浆细胞数量也减少,sIgA含量降低,肠源性感染加重。经rhIL-4防治后增加了肠固有层中分泌IgA的浆细胞数量,提高了粘液中sIgA的含量,降低了肠源性感染的发生率,减轻了感染程度,表明rhIL-4可促进受损的肠粘膜免疫功能的恢复,减少肠源性感染的发生。

    浆细胞分泌的二聚体IgA与上皮细胞分泌的SC片段结合为sIgA,是外分泌液抗体中的主要组成成分,由于其不易被一般的蛋白酶破坏,与粘液、多种酶、蛋白质等在呼吸道、肠道、泌尿道、生殖道的表面形成一道天然的保护屏障,在对抗感染、肿瘤、过敏及某些肠道疾病的发生发展中起重要作用[4]。IgA由浆细胞合成分泌,浆细胞由B淋巴细胞增殖、分化而来,B淋巴细胞的增殖、分化受T细胞及其分泌的多种细胞因子如TGF-β、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6及IL-10等的调控[1,5]。其中IL-4具有特殊重要的作用。IL-4是1982年Howard[6]发现T细胞培养上清中有一种促进B细胞增殖的因子,称B细胞生长因子-1(BCGF-1) ,1986年被正式命名为IL-4。Murray等[7]报道在体外培养的B细胞中单独加入IL-4并不能增加IgA的量,但可促进淋巴细胞的转换;在加入IL-5的条件下可使IgA的分泌量提高4~5倍。机体在损伤的情况下由于淋巴细胞受损,其分泌的细胞因子相对减少,给予机体补充一些必需的细胞因子,有利于机体内细胞因子之间的相互作用。有学者报道IL-4能通过激活酪氨酸蛋白激酶的途径促进上皮细胞株(HT29)分泌多聚IgA受体—SC片段,形成sIgA[4]。我们给予小鼠体内注射rhIL-4可增加固有层中浆细胞的数量,粘液中sIgA的含量也提高,表明IL-4在调节淋巴细胞增殖和分化以及形成sIgA的过程中起着重要的作用,其具体的机理尚有待于进一步阐明。
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    国家自然科学基金资助项目,NO.39670289 全军"九五"指令性课题

    作者简介:艾国平,女,28岁,助教,博士研究生

    参考文献

    [1] Brandtzaeg P. The Role of humoral mucosal immunity in the induction and maintenance of chronic airway infections. Am J Respir Crit Care Med, 1995,151(4):2081

    [2] 白晓东,粟永萍,刘贤华.严重烧伤后粘液成份的改变及其与肠源性感染的关系.中华整形烧伤外科杂志,1996,12(2):90

    [3] 艾国平,粟永萍,刘晓宏,等.放射损伤合并烧伤后肠源性感染发生特点的实验研究.第三军医大学学报,1997,19(5):17
, 百拇医药
    [4] Gerene M Denning.IL-4 and INFγ Synergistically Increase Total Polymeric IgA Receptor Levels In Human Intestinal Epithelial Cells. the Journal of Immunology,1996,156(4):4807

    [5] Brandtzaeg P. Molecular and aspects of the secretory immunoglobin system. APMIS,1995,103(1):1

    [6] Howard M. Identification of a T cell derived B cell growth factor distinct from interleukin-2. J Exp Med,1982,15(3):914

    [7] Murray P D,Bouglas T,Susan L, et al. Interleukin 5 and 4 produced by Peyer's Patch T cells selectively enhance IgA expression. J Immunol,1987,139(8):2669

    收稿:1998-05-26;修回:1998-12-11, http://www.100md.com