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编号:10249679
人类粒细胞杀菌蛋白治疗脓毒症小鼠
http://www.100md.com 《中国急救医学》 1999年第3期
     作者:张海鹰 李新建 孟宪钧

    单位:北京市太平路27号东区810#免疫室(100850);解放军总医院实验外科

    关键词:脓毒症;BPI;内毒素;单克隆抗体;细胞因子

    中国急救医学 CHINESE JOURNAL OF CRITICAL CARE MEDICINE 1999年 第19卷 第3期 Vol [摘 要] 目的 通过对脓毒症模型的治疗过程,观察人类杀菌蛋白(BP)的治疗作用,并与抗LPS单克隆抗体1A比较。方法 脓毒症模型采用NH1雄性小鼠腹腔注射O111B4大肠杆菌悬液。给药分三组,BP 0.1mg,1A 1.0mg,生理盐水(NS) 0.5ml。结果 各组生存率无显著性差异(P>0.05)。第二次攻击后3小时外周血白细胞计数,NS组稍高于其他两组,分别为19.6±5.7×106/ml、15.5±3.8×106/ml和15.2±3.0×106/ml,差异未达到显著性界值。血浆LPS水平:BP和lA组明显低于NS组(P<0.05)。血浆细胞因子活性:BP组对细胞因子的抑制作用较强,分别在不同时间点对IL-1、IL-6和TNF的数据低于NS组,有显著性差异(P<0.05);lA只在一个时间对IL-6有抑制作用(P<0.05)。结论 抗LPS单抗和BP对LPS均具有阻断作用,但是,BP的作用更强。两者均不能明显改善动物的生存率,应作为辅助治疗。
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    Efficacy of bactericidal protein of human polymorphonuclear leukocytes in treatment of septic mice

    Zhang Haiying,Li Xinjian,Meng Xianjun.

    Department of Experimental Surgery of Eastern Building,PLA General Hospital,Beijing 100853

    [Abstract] Objective Therapeutic effects were tested in the treatment of septic mice with bactericidal protein (BP), compared with anti-LPS monoclonal antibody 1A. Methods NH1 male mice were challenged with intraperitonial(IP)bolus injection of E.Coli O111 B4 suspension .BP at 0.1mg and 1A at 1.0mg were administrated IP,controlled by the same injected volume of normal saline (NS).Survival and white blood cell of peripheral blood were investigated .Cytokines activities of septic mice were measured respectively by enhancing the mitogenic response of mouse thymocytes to Con A for IL-1,IL-6-dependent murine hybridoma cell line 7TD1 for IL-6, and L929 cytolytic assay for TNF.Blood LPS level was measured by a quantitative chromogenic limulusamebocyte lysate test. Results There was lower blood LPS level in both lA and BP groups than in NS control(P<0.05). Compared with 1A,BP has much stronger endotoxin-neutralizing ability,which show lower blood level of IL-1,IL-6 and TNF in BP group than in lA group.But there were no significant differences in survival percentage and WBC(P>0.05).Conclusions The results suggested that BP might be a more powerful anti-inflammatory agent than anti-LPS antibody in the treatment of patient with bacteria infection .
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    [Key Words] Bactericidal permeability increasing protein(BPI) Sepsis Endotoxin LPS Monoclonal antibody Cytokiine

    抗内毒素单克隆抗体HA-lA、E5已经进入Ⅲ期临床试验,但是,没有获得预想的疗效。杀菌及通透性增强蛋白(BPI或BP)是另一种有希望的LPS阻断剂,最近的动物实验证明,它在中和LPS的特异性和亲和性上、以及控制炎性细胞因子等诸多方面优于单克隆抗体。与单抗比较,BPI对LPS的中和机理不同,它与LPS的结合是化学性的,如形成离子键,而且与LBP的结构有相当程度的同源性[1],由于LPS在体内发挥作用时必需与LBP结合为复合物,然后与巨噬细胞和单核细胞膜上的CD14结合,才能启动炎症因子的瀑布,BP则与LBP之间存在很强的竞争性抑制作用,因此认为其抑制炎症反应的作用强,并且兼有杀菌作用,在杀菌过程中同时封闭LPS;利用基因工程制备的rBPI23多肽,在动物实验上也都获得了保护性结果,已进入临床Ⅰ期[2]。本文将通过动物实验探讨其抗炎症作用。
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    1 资料与方法

    1.1 小鼠脓毒症模型

    脓毒症模型采用NHl雄性小鼠,10周龄,22~26克,腹腔注射O111B4大肠杆菌生理盐水悬液0.5ml,浓度为4.6×107cfu/ml~5.6×107cfu/ml(50%LD90),共两次,间隔12小时。

    1.2 治疗方案

    分两个治疗组:lA(IgM,饱和硫酸铵沉淀纯化,本室制备)1.0mg,BP(本室制备)0.1mg;由于体外中和内毒能力按蛋白浓度效比仅为BP的1/10,故在动物实验中lA的剂量取为BP的10倍。另设NS 0.5ml为阴性对照。

    以上给药均为每鼠剂鼠,注射液体积0.5ml,于第一次攻击同时腹腔注射。
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    1.3 观察指标

    1.3.1 生存率 每组16至17只小鼠,随机分组后,常规饲养3日,给药后观察并记录距第二次攻击后每12小时成活数,早期(12、24、36小时)和晚期(3、5、7天),计算成活率(%)。

    1.3.2 标本采集 每时间点每组6只小鼠,于第二次攻击后1、3、12小时自眼球静脉窦采集血标本。

    1.3.3 外周血白细胞计数 取上述静脉血20μl加入2%冰醋酸溶液380μl中,常规镜下计数。

    1.3.4 血浆LPS水平 使用鲎试剂盒-Ⅱ(上海医学化验研究所生产并销售),按说明书操作。

    1.3.5 细胞因子活性检测[3]

    IL-1活性检测采用Con A协同的小鼠胸腺细胞增值法:6周龄NHl小鼠胸腺,用200μ钢网研磨,收集细胞悬液,离心1 000g×8分钟,弃上清,用生理盐水、Hank's液洗,各反复2次,以含10%小牛血清(NBS)、ConA 0.1μg/ml的1 640(完全配基)调整细胞浓度为6×105/ml~7×105/ml;向96孔细胞培养板内加入完全配基40μl,第一孔加入标本40μl,等倍稀释4孔,设无标本阴性对照,基因重组IL-l作为阳性标准。标本加入完毕后,每孔添加完全配基100μl,CO2培养箱内培养48小时,每孔加入2%MTT 40μl,继续培养4~6小时,离心1 000g×20分钟,弃上清,每孔加入二甲基亚砜100μl,20分钟后在酶联仪上读取OD540
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    IL-6活性检测采用IL-6依赖性小鼠淋巴细胞系7 TD1细胞增值法:以含10%NBS的1 640完全配基调整7TD1细胞浓度为5×105/ml~6×105/ml,以后步骤同IL-1。

    TNF活性检测采用在放线菌素D增敏的L929细胞溶解法:以含10%NBS的1 640(含ConA)完全配基调整L929细胞浓度为5×105/ml~6×105/ml,以后步骤同IL-1。最后将OD540值换算成细胞裂解百分比。

    1.4 统计学方法 使用计算机统计软件SAS,利用方差分析计算各组细胞因子活性以及LPS水平的差异,利用卡方检验计算成活率的差异性。

    2 结果

    2.1 成活率 各组之间在各时间点均无显著性差异(P>0.05,图1)。t140-1.gif (2841 bytes)
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    图1 各组动物成活率(%)

    2.2 白细胞计数 lA和BP两组对反映炎症反应的WBC计数较NS对照组均有所减少,分别为15.5±3.8×106/ml、15.2±3.0×106/ml和19.6±5.7×106/ml,但差异未达到显著性界值(P>0.05)。

    2.3 血浆LPS水平和细胞因子活性:lA和BP组的血浆LPS水平明显低于NS组(P<0.05,图2a)。BP组对细胞因子的抑制作用较强,分别在不同时间点低于NS组,有显著性差异(P<0.05);lA只在一个时间点对IL-6有抑制作用(P<0.05,图2b~2d)。t140-2.gif (2991 bytes)

, 百拇医药     图2a 血LPS变化(lA和BP组低于NS组,P<0.05)t140-3.gif (3272 bytes)

    图2b 血浆IL-l变化(BP组1小时低于NS组,P<0.05)t140-4.gif (3134 bytes)

    图2c 血浆IL-6变化(lA和BP组在3小时低于NS组,P<0.05)t140-5.gif (3497 bytes)
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    图2d 血浆TNF变化(BP组在1、12小时低于NS组,P<0.05)

    3 讨论

    3.1 阻断LPS在脓毒症治疗中的地位 抗生素一直是治疗脓毒症的主要药物,虽然,抗生素可以使病人血培养转阴,但是,死亡率并不因此而下降,因细菌死亡后大量内毒素释放,启动了全身性炎症反应,导致多器官功能障碍,直到机体死亡,此时,细菌的存在与否已无利害关系,抗生素对此无效,LPS拮抗剂应该对此有效[4]。本实验证明,抗LPS单抗和BP均有降低血LPS水平,使白细胞降低,使血细胞因子活性降低,从而抑制炎症反应。但是,本实验没有动物成活率的改善,可能原因为阻断LPS可以抑制炎症反应程度,但是,不足以逆转脓毒症休克,因此,无法改善生存率;其次,在未使用抗生素的情况下,单纯依靠炎症反应的保护性机能,无法抵抗细菌的持续性侵害,最终发生感染性休克,动物在成活率无法保持下去。最后,单抗与LPS的复合物必需经过网状内皮系统的吞噬消化,才能达到最终的清除,未被清除的复合物可能还部分保持着启动介质的活性,如果不持续用药,则无法保持疗效,由于目前大多数实验受到动物模型的限制,都是短期观察,因此,尚缺乏数据证实。由于抗LPS抗体如何对机体起到保护作用的机理仍不十分明确,目前的解释是,抗体可以降低LPS的生物活性,加快其通过红细胞和中性粒细胞的CRI受体的清除率[5],另外,也有实验证明,抗LPS单抗对动物的保护作用并不直接通过降低TNF,而是降低血管内皮细胞对TNF的敏感性,以及减少其他细胞因子活性,如IL6等[6]
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    3.2 抗LPS单抗和BP的比较 在特异性抗炎症制剂的研究中,HA-lA、E5等抗LPS单抗率先出台,由于事先对其希望过高,忽视了某些反面的数据,结果,进入临床后未获成功。其实,在HA-lA、E5等进入临床实验之前,对它们与LPS的免疫反应性并未深入了解,而在其后的研究中却得出完全相反的结果:这些单抗对LPS的特异性结合很差,甚至没有,原因是免疫球蛋白、特别是IgM的非特异性结合力[7,8]。最近一些动物实验报道,抗LPS单抗存在特异性亲和能力有限,BPI在以上项目具有优势[9]。本实验中,BP组的多个细胞因子活性低于NS组,而抗LPS单抗对细胞因子的抑制作用明显不如。原因可能是,BP与单抗不同,系白细胞膜的天然成份之一,对各种细菌的LPS及其衍生物具有较广泛的亲和性,可以直接减少巨噬细胞产生的TNF,抑制多种炎性细胞因子(IL-1、IL-6、IL-8)和自由基的释放;其次,BPI兼有杀菌作用,同时封闭了LPS的释放;最后,BPI与LBP的分子构型同源性很强,与LPB竞争性结合LPS和CD14,从而减弱其启动炎症反应的作用。这一事实提示,BPI应该比抗LPS单抗的作用强。
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    总之,特异性LPS拮抗剂对降低血LPS、抑制炎症反应和白细胞升高等均有积极作用,但是,能否改善生存率则取决于其他多种因素,特别是早期的抗休克措施,本实验中lA组24小时内的生存率较高,可能是该组注射的蛋白浓度较高,具有较强的扩容作用的原因;BPI对TNF的抑制作用强于抗LPS单抗,是一个值得研究的方向。

    参考文献

    1 Tobias PS,Mathison H, Ulevitch RJ.A family of lipopolysaccharide binding proteins involved in responses to Gram-Negative sepsis.H Biol

    Chem 1988,263:13479

    2 Bauer RJ,et al.A phase I safety and pharmacokinetic study of a recombinant amino terminal fragment of bactericidal/prmeability-increasing protein in healthy male volunteers.Shock,1996,5:(2):91-6
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    3 方福德,周吕,丁濂,等.现代医学实验技巧全书.第一版.北京医科大学中国协和医科大学联合出版社,1995.12:298

    4 Brett P,Giroir MD.Mediators of septic shock.New approaches for

    interrupting the endogenous inflammatory cascade.Crit Care Med,1993,21:780

    5 Rieger JL,Fletcher RC,Siegel SA,et al.CB 410 Hala(Centoxin)a human monoclonal IgM Anti-endotoxin mab mediates immune adherence of E.Coli J5 LPS via CR1 of human RBC's and neutrophils.Abstr.H Cell Biochem,1992,16c(Suppl):172
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    6 Rothstein JL,Schreiber H. Synergy between tumor necrosis factor and racterial products causes hemorrhage necrosis and lethal shock in normal mice.Proc NATO Acad Sci USA,1988,85:607

    7 Mascelli Ma,FrederickB,et al.Reactivity of the human antiendotoxin immunoglobin M monoclonal antibody HA-la with lipopolusaccharides from rough and smooth Gram-Negative organisms.Infect Immun,1993,61:1756

    8 Baumgratner JD. Immunotherapy with antibodies to core lipopolysaccharide.

    A Critical Appraisal.Inf Dis North Am,1991,5:915

    9 Marian N,Marra Ma,Michael B,et al.Endotoxin-binding and-neutralizing properties of recombinant bactericidal permeability increasing protein and monoclonal antibodies HA-la and E5.Crit Care Med,1994,22(4):559

    (收稿:1997-10-25,修回:1998-12-10), 百拇医药