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编号:10206998
白细胞介素2激活骨髓抗肿瘤机理的实验研究
http://www.100md.com 《江苏医药》 2000年第10期
     作者:欧阳建 陈兵 杨永公 杨芳 田婕

    单位:欧阳建 陈兵 杨永公(210008 南京大学医学院附属鼓楼医院血液科);杨芳 田婕(南京大学医学院)

    关键词:白介素2;活化骨髓;抗肿瘤机理;共刺激通道

    江苏医药001017 【摘要】 目的 探讨白细胞介素2(IL-2)激活的骨髓(ABM)抗肿瘤作用的免疫学机理。方法 取恶性血液病缓解期患者骨髓,分离单个核细胞(MNC),与IL-2共同孵育后,测定CD3-CD86+、CD28+、CD8+CD28+、CD3-CD16/CD56+的细胞比例及上清液中肿瘤坏死因子α(TNF-α),干扰素γ(IFN-γ)的含量。结果 (1)培养72小时后,实验组CD3-CD86+细胞、CD28+细胞、NK细胞比例及上清中TNF-α和IFN-γ的含量均比对照组增高(P<0.05)。(2)培养1周后,实验组CD3-CD86+比对照组显著增高(P<0.01),CD28+细胞、NK细胞比例、CD8+CD28+均增高(P<0.05)。结论 (1)ABM中CD3-细胞表面共刺激分子CD86表达明显增加,与ABM中特异性细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)的生成有关。(2)ABM中活化B细胞、NK细胞、CTLs、TNF-α和IFN-γ也直接或间接地参与了ABM的抗肿瘤作用。
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    Experimental study of anti-tumor mechanism of interleukin-2 activated bone marrow

    OUYANG Jian YANG Fang CHEN Bing et al.

    (Department of Hematology Gulou Hospital,Nanjing 210008)

    【Abstract】 Objective To study the anti-tumor mechanism of IL-2 activated bone marrow (ABM).Methods Bone marrow mononuclear cells(MNC) obtained from malignant hematopathy patients in remission were co-cultured with IL-2(1000U/ml).At the 40,72 hours and 7 days of co-culturing,flow cytometry was used to measure the percentage of MNC with the surface immunological markers of CD3-CD86+,CD28+,CD8+CD28+,CD3-CD16+/CD56+.Contents of TNF-α and IFN-γ in supernatant after 72 hours co-culturing were assayed.Results (1)The percentage of the CD3-CD86+,CD28+,CD3-CD16+CD56+,CD8+CD28+ cells and the contents of TNF-α and IFN-γ in test group was significantly higher than that of control group after 72 hours culturing (P<0.05).(2)After a weeks culturing the percentage of CD3-CD86+ in test group was significantly higher than that of control group (P<0.01).CD28+,CD3-CD16+CD56+,CD8+CD28+ cells in test group was higher than that of control group (P<0.05).Conclusion (1)In ABM, the remarkably increased expression of co-stimulatory molecule CD86 in CD3- MNC may enhance the anti-tumor effect of antigen-specific CTLs.(2)The B cells in ABM were activated and involved in the anti-tumor effect.(3)The NK cells,CTLs,TNF-α and IFN-γ may have direct or indirect anti-tumor effect.
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    【Key words】 IL-2 Activated bone marrow Anti-tumor mechanism Co-stimulatory passway

    1989年Agah等[1]首先提出IL-2能激活骨髓中的免疫细胞,这种IL-2体外激活的骨髓称为活化骨髓(ABM)。ABM的细胞毒活性不受主要组织相容性抗原(MHC)限制,能杀死多种肿瘤细胞,具有广谱抗瘤活性,但其作用机理尚未完全明了。本研究通过检测不同培养时间ABM中细胞表面免疫标记的变化,以及培养72小时ABM上清中TNF-α和IFN-γ的含量,来探讨ABM抗肿瘤的免疫学机理。

    材料和方法

    一、实验材料:骨髓标本来自1999年7月~2000年3月本院住院患者,共10例。其中急性非淋巴细胞性白血病缓解期患者8例,多发性骨髓瘤部分缓解期患者2例。男4例,女6例。年龄25~67岁,中位年龄54岁。常规方法髂前或髂后骨穿取骨髓液2ml,肝素抗凝。
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    二、实验方法:按常规方法分离MNC,用生理盐水洗涤3次,最后一次弃上清后加入含20%人AB型血清的RPMI1640液制成MNC悬液并计数,调整细胞浓度为1×106/ml,并等体积分为两组。一组加IL-2(北京四环生物工程制品厂生产)1000U/ml,作为实验组;另一组加等量生理盐水,作为对照组。在37℃,5%CO2,饱和湿度下培养,于40小时,72小时,1周时分别收集细胞悬液1ml。流式细胞仪测定CD3-CD86+、CD28+、CD8+CD28+、CD3-CD16/CD56+细胞占MNC总数的百分率。培养72小时后取实验组和对照组骨髓悬液上清,置-40℃冰箱冻存。TNF-α含量用放射免疫法测定,IFN-γ含量用ELIS法测定。

    三、统计处理:数据均以±s表示,实验组与对照组差数用自身对照相关设计的成对比较t检验。
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    结果

    一、培养不同时间CD3-的骨髓MNC表面CD86的表达见表1。培养72小时后实验组与对照组比明显增高。

    表1 不同培养时间骨髓MNC中CD3-CD86+细胞百分比 培养时间

    例数

    对照组

    实验组

    P值

    40小时

    10

    1.43±1.74
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    1.98±3.31

    72小时

    8

    0.50±0.28

    0.80±0.55

    <0.05

    1周

    5

    3.41±2.07

    6.22±2.91

    <0.01

    二、培养不同时间骨髓MNC中CD28的表达见表2。培养72小时和1周后实验组CD28+表达均比对照组高(P均<0.05)。表2 不同培养时间骨髓MNC中CD28+细胞百分比 培养时间
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    例数

    对照组

    实验组

    40小时

    10

    10.86±11.77

    13.85±16.61

    72小时

    10

    9.41±9.35

    16.65±17.92

    1周

    6
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    13.02±14.89

    35.48±34.64

    三、培养不同时间骨髓MNC中NK细胞百分比见表3。培养72小时和1周实验组与对照组比均明显增高(P均<0.05)。实验组NK细胞比例在72小时达最高,1周时仍能维持。表3 不同培养时间骨髓MNC中CD3-CD16+CD56+细胞百分比 培养时间

    例数

    对照组

    实验组

    40小时

    9

    1.92±1.21
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    2.80±2.42

    72小时

    8

    0.88±0.50

    3.53±3.74

    1周

    6

    0.30±0.29

    2.49±1.75

    四、培养不同时间骨髓MNC中CD8+CD28+细胞百分比见表4。培养1周后实验组比对照组高(P<0.05)。实验组CD8+CD28+细胞比例在72小时达最高,1周时仍能维持。
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    五、培养72小时骨髓悬液上清中TNF-α和IFN-γ含量见表5。培养72小时后实验组均比对照组增高(P<0.05)。表4 不同培养时间骨髓MNC中CD28+CD28+细胞百分比 培养时间

    例数

    对照组

    实验组

    40小时

    10

    3.73±4.31

    3.77±4.32

    72小时

    10
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    2.72±3.54

    4.52±6.87

    1周

    6

    2.13±2.48

    3.94±4.42

    表5 培养72小间骨髓悬液上清中TNF-α和IFN-γ含量 细胞因子

    例数

    对照组

    实验组

    TNF-α(ng/L)

    7
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    0.41±0.72

    0.49±0.76

    IFN-γ(ng/L)

    10

    15.00±6.21

    21.67±11.11

    讨论 本实验证实骨髓经IL-2活化后,实验组CD3-细胞表面CD86表达比对照组明显增加,提示IL-2可使ABM中非T细胞表面CD86表达增加。

    CD86是T细胞激活通路中重要的共刺激分子B7家族的成员之一。B7在大多血液系恶性肿瘤细胞表达率很低或无表达,故恶性细胞不引起抗原特异性的T细胞反应,而逃脱免疫系统监视[2]。恶性细胞如表达足量B7分子,即可逆转肿瘤细胞因共刺激分子低表达而造成的T细胞无反应性,产生抗原特异性的有杀伤肿瘤细胞能力的CTLs[3]。非T细胞包括B淋巴细胞、单核细胞、树突状细胞等专职性抗原递呈细胞(APCs),以及一部分未完全清除的白血病细胞及其他血液系恶性细胞。故推测ABM抗肿瘤作用可能与这些细胞表面CD86表达增高,从而激活了共刺激通道有关。Coleman等认为,白血病患者的T细胞无反应状态是由于白血病细胞表面缺乏合适的免疫共刺激分子,IL-2可能在某一环节激活了共刺激通道,或代替了该通道的作用[3]。本实验为这一推测提供了证据。通过激活白血病细胞表面共刺激分子来提高肿瘤特异性CTLs的产生可能是白血病免疫治疗的新靶点。
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    ABM中CD3-的细胞还包括各类专职性APCs。这些细胞上CD86的表达升高所提供的共刺激信号,也可加强肿瘤抗原特异性CTLs的杀伤功能[4]

    有研究发现,ABM表达CD19增加,而CD19主要在B淋巴细胞上表达,故作者认为ABM中B细胞可能被激活[5]。本实验发现,在体外培养72小时和1周后ABM单个核细胞CD28表达均比对照增加,且随培养时间的延长而进行性增高。CD28除作为T细胞活化的辅助信号表达在活化T细胞外,还表达于活化B细胞上。CD28和B7的结合是T-B细胞相互协作的主要方式[6]。可见ABM中除已公认的T细胞外,活化B细胞也参与了ABM的抗白血病作用。

    NK细胞在ABM抗肿瘤效应中的作用,已为很多实验所证实。我们观察到对照组的NK细胞随培养时间延长而逐渐下降,但实验组比例不变。故培养72小时和1周时,实验组与对照组之间的差异与对照组NK细胞比例下降有关。这一现象提示:在体外培养条件下IL-2的存在仅可维持NK细胞比例在一定的水平,而其数量无明显增加。
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    CD8+细胞可分为CD8+CD28+的杀伤性T细胞(Tc)和CD8+CD28-的抑制性T细胞(Ts)。本实验用流式细胞仪直接检测CD8和CD28双阳性细胞的比例,发现了与NK细胞同样的现象,即随着培养时间的延长,CD8+CD28+细胞比例维持不变,而对照组呈进行性下降。在体外培养时IL-2的存在仅是维持了CD8+CD28+细胞在一定水平,而并未使其比例增加。这种细胞比例的维持,对体外骨髓的净化亦是有意义的。

    培养72小时的ABM上清中,TNF-α和IFN-γ含量均显著高于对照。这与Hashino等的发现是一致的。Hashino等在动物实验中检测到IL-2可使TNF-α和IFN-γ mRNA表达升高[7]。有作者报道,IL-2能诱导人外周血单核细胞分泌TNF-α[8]。而骨髓中单核巨噬细胞较为丰富,NK细胞激活后也能分泌TNF-α,推测上清中TNF-α升高与骨髓单核巨噬细胞和NK细胞被激活有关。而IFN-γ升高的原因则与T细胞激活有关。TNF-α能直接溶解肿瘤细胞。IFN-γ除可上调APCs表面CD86的表达外,也有很强的免疫增强及抗肿瘤作用。毫无疑问,这些细胞因子组成的网络可正调节免疫反应,增强ABM的抗肿瘤活性。
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    IL-2激活骨髓的抗肿瘤作用机理十分复杂,骨髓中各种免疫效应细胞都可能被激活。同时,各种免疫细胞产生的细胞因子及其组成的细胞因子网络可直接或间接地参与抗肿瘤作用。本实验初步证实IL-2可使CD3-细胞表面CD86表达增加。这种共刺激分子表达的增加有可能逆转T细胞对恶性细胞的无反应性,产生能特异性杀伤白血病细胞的CTLs,从而发挥抗肿瘤作用。ABM中活化B细胞、细胞因子TNF-α和IFN-γ的水平的增加,以及ABM中NK细胞和CTLs比例的维持均与ABM的抗肿瘤作用有关。

    基金项目:南京市科委科研基金(95823)

    参考文献

    1,Agah R,Malloy B,Kerner M,et al.Generation and characterization of IL-2 activated bone marrow cells as a potent graft vs tumor effect in transplantation.J Immunol,1989,143:3093-3099.
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    2,Hirano N,Takahashi T,Ohtake S,et al.Expression of costimulatory molecules in human leukemias.Leukemia,1996,10:1168-1176.

    3,Coleman S,Throp D,Fisher J,et al.Cytokine enhancement of immunogenicity in chronic myeloid leukaemia.Leukemia,1997,11:2055-2059.

    4,Flynn K,Mullbacher A,The generation of memory antigen-specific cytotoxic T cell responses by CD28/CD80 interactions in the absence of antigen.Eur J Immunol,1997,27:456-462.
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    5,师晓东,于载泺,马瑞英.白细胞介素2激活的骨髓及脐血单个核细胞体外抗肿瘤活性的比较研究.中华血液学杂志,1997,18:417-421.

    6,金伯泉主编.细胞和分子免疫学.第一版.西安:世界图书出版公司,1998,26-27.

    7,Hashino S,Imamura M,Zhu X,et al.Effects of interleukin 2 on leukemia development after bone marrow transplantation in AKP/J mice.Transplant,1995,59:1642-1645.

    8,Economou JS,McBride WH,Essner R,et al.Tumour necrosis factor production by IL-2-activated macrophages in vitro and in vivo.Immunology,1989,67:514-519.

    收稿:2000-05-18

    修回:2000-06-20, http://www.100md.com