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编号:10250769
反义TNF-α寡脱氧核苷酸降低多器官功能不全综合征大鼠死亡率
http://www.100md.com 《中国急救医学》 2000年第12期
     作者:卢应民 荆小莉 王东平 关开泮

    单位:卢应民 关开泮(中山医科大学附属第一医院急诊科,广州 510080);荆小莉 王东平(中山医科大学附属第一医院急诊科,广州 510080)

    关键词:反义寡脱氧核苷酸;肿瘤坏死因子-α;多器官功能不全综合征

    中国急救医学001202 [摘 要]目的 观察反义肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis fa ctor-alpha, TNF-α)寡脱氧核苷酸对酵母多糖A(zymosan A)诱导的多器官功能不全综合征( multiple organ dysfunction syndrome, MODS)大鼠的影响,探讨MODS的发病机制,为采用 反义技术降低MODS死亡率的早期临床试验提供实验依据。方法 采 用静脉注射方法,使反义TNF-α寡脱氧核苷酸(ODN)作用于zymosan A诱导的MODS大鼠:①采 用RT-PCR,ELISA检测大鼠肝TNF-α的mRNA和蛋白质的表达水平;②观察大鼠在不同时期的 死亡率;③在zymosan A诱导大鼠MODS 24小时后采集股动脉血进行血气分析,采集外周血进 行血清生化检测,并进行统计学分析。结果 反义TNF-α ODN降低 了zymosan A诱导的MODS大鼠的TNF-α的释放,降低了MODS大鼠的死亡率,而正义TNF-α OD N和错配TNF-α ODN与对照组相比,对TNF-α的释放无影响,未能降低MODS大鼠的死亡率。 结论 反义TNF-α ODN以序列特异性方式抑制了zymosan A诱导的MO DS大鼠的TNF-α的释放,降低了MODS大鼠的死亡率。
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    [中图分类号]R 442.8 [文献标识码]A [文章编号]1002-1949(2000)12-0694-03

    Antisense TNF-α oligodeoxynucleotide decreases mortality in multiple organ dysf unction syndrome mice

    LU Ying-min

    (Department of Internal Medicine, Puning Overseas Chi nese Hospital,Guangzhou 515300;)

    JING Xiao-li WANG Dong-ping

    (Emergency Department, the First Affialiate d Hospital of Sun yat-sen University of Medical Sciences, Guangzhou 510080, China)
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    [Abstract]Objective To evaluate the effect of antisense phosphrothioate tumor necrosis factor-alhpa(TNF-α) oligodeoxynucleotide(ODN) o n mortality in multiple organ dysfunction syndrome(MODS) rat induced by zymosan A . The investigation provides the basis for the early clinical trials assessing t he therapeutic potential of antisense TNF-α approach for decreasing death rate in MODS.Methods MODS rat model was induced by intraperitone al injection zymosan A. Rat antisense TNF-α ODN was applied to the reticular-e nd otheial system in MODS SD rat RT-PCR was used to detect rat liver TNF-α mRNA. p H,PaCOa and PaO2 from artarial blood and LDH, ALT, Cr and TNF-α from venous blood were monitored after zymosan A induced MODS.Results The antisense TNF-α ODN can suppress release of TNF-α and reduce mortality in MODS rat induced by zymosan A, but sense or mismatched TNF-α ODN can′t.Conclusions The results suggest antisense TNF-α ODN significant ly suppressed production of TNF-α in MODS. The investigation provides the basis for the early clinical trials assessing the therapeutic potential of antisense TNF-α approach for decreasing death rate in MODS.
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    [Key words] Oligodeoxynucleotides; Antisense technology; Tumor nec rosis factor-alpha; Multiple organ dysfunction syndrome

    多器官功能不全综合征(multiple organ dysfunction syndrome, MODS)发病急,进展快, 死亡率高达40%~60%[1],是目前危重病医学研究的重要课题之一。肿瘤坏死因子 -α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)在MODS中处于起动和轴心的位置,对MODS的病 情发展起着重要作用[2]。本研究采用TNF-α mRNA包括腺嘌呤(AUG)在内的前6 个密码子的翻译起始区的反义TNF-α ODN,通过静脉注射方法,观察反义TNF-α寡脱氧核苷 酸对zymosan A诱导的MODS大鼠的影响。

    1 材料与方法
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    1.1 材料 TNF-α ODN:中国科学院上海生物工程研究中心合成;ODN的5′和3′端各3个 磷 酸二酯键经过硫代磷酸修饰。正义TNF-α ODN:5′ atg agc aca gaa agc atg 3′;反义T NF-α ODN:5′ cat gct ttc tgt gct cat 3′;错配TNF-α ODN:5′ cat tct gtc cgt gtt atc 3′。DOTAP:Boehringer Marmnnheim; zymosan A:Sigma; RT-PCR kit:Promega ; Rat TNF-α ELISA kit:深圳晶美公司;SD大鼠:中山医科大学实验动物中心。

    1.2 方法

    1.2.1 实验分组 SD大鼠,雌雄各半,体重250~300 g,随机分成4个组,造MODS大鼠模 型前6小时静脉注射下列药物:对照组,生理盐水200 μl;正义TNF-α ODN组,生理盐水20 0 μl含正义TNF-α ODN 4 mg/kg;反义TNF-α ODN组,生理盐水200 μl含反义TNF-α ODN 0.4 mg/kg;错配TNF-α ODN组,生理盐水200 μl含错配TNF-α ODN 0.4 mg/kg。每组 各20只 ,取6只观察各指标的变化,另14只用于观察死亡率的变化。
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    1.2.2 MODS大鼠模型的制备 按1.0 mg/kg体重腹腔注射酵母多糖-液体石蜡混悬液(100 mg/ml),注射后轻揉腹壁片剂。

    1.2.3 观察项目和方法 ①观察一般情况和各组动物在不同时期的死亡率;②于造模后2 4小时在苯巴比妥钠(40 mg/kg ip)麻醉下采集股动脉血进行血气分析(pH、PaCO2、PaO2 ),采集外周血进行血清生化(LDH、ALT、Cr)和TNF-α检查;③造模后24小时处按文献[2] 提取大鼠肝脏总RNA,按RT-PCR Kit提供的方法进行RT-PCR。反转录后PCR所用的引物 如下述。上游引物:5′-TCG GTG TCA ACG GAT TTG GC-3′,下游引物:5′-CTC GTG GTT CAC ACC CTT CAC-3′,产物398 bp。Denaturation 93℃×1 min,Annealing 50℃×1 min ,extension 72℃×2 min,35 cycles,final extension 72℃×5 min。以一对引物(Sens e, 5′-CAT AGA CAA GAT GCT GAA GG-3′, Anti-sense 5′-GAC AAT CTT GAG GGA GTT GT C 3′,产物445 bp),扩增大鼠看家基因GAPDH的mRNA为阳性内参照,方法同上。
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    1.2.4 资料统计 实验数据用±s表示。采用计算机医用统计程序( SPSS/PC)对数据进行F及q检验。

    2 结果

    2.1 TNF-α ODN对大鼠生存率的影响

    与对照组相比反义TNF-α ODN能显著降低LPS诱导的MODS大鼠死亡率,正义、错配TNF-α OD N组与对照组相比,差异无显著性(见图1)。

    图1 反义TNF-αODN降低酵母多糖A诱导的MODS大鼠死亡率

    对4组SD大鼠腹腔内注射酵母多糖A(mg/g),大腹腔注射前6小时分别静脉注射生理盐水200μl(—◆—);
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    生理盐水200μl含正义TNF-αODN(0.4mg/kg—■—);生理盐水200μl含反义TNF-αODN

    (0.4mg/kg—▲—);生理盐水200μl含错配TNF-αODN(0.4mg/kg—×—)。随后7天内观察大鼠死亡率

    2.2 各组血气分析、TNF-α和重要器官功能的改变 反义TNF-α ODN能降低MODS大鼠各脏 器的损害程度,抑制MODS大鼠TNF-α的释放,但对TNF-α的基础释放无影响(见附表)。附表 各组血气分析和生化指标改变(±s) Group

    pH

    PaO2(kPa)

    PaCO2( kPa)
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    LDH(U/L)

    ALT(U/L)

    Cr(μmol/L)

    TNF-α(mg/ml)

    Control(n=6)

    7.36±0.058

    7.30±2.16

    6 .51±0.48

    923±72.33

    44.58±5.24

    30.11±7.90

, 百拇医药     4.52±0.63

    sense(n=6)

    7.30±0.078

    7.79±1.91

    6.72±0.79

    1031±87 .46

    48.69±6.19

    33.27±7.12

    4.36±0.45

    antisense(n=6)

    7.40±0.032

, 百拇医药     9.22±2.67

    5.89±0.61

    150.55 ±26.67

    35.02±4.04

    22.42±2.08

    3.37±0.46

    mismatch(n=6)

    7.19±0.066

    7.80±2.86

    6.70±0.54

    994±92 .72

, 百拇医药     46.75±5.53

    34.11±7.62

    4.55±0.58

    2.3 反义TNF-α ODN对MODS大鼠单核吞噬细胞系统TNF-α mRNA表达的影响

    与对照组、正义、错配TNF-α ODN组相比,反义TNF-α ODN能显著抑制zymosan A诱导大鼠 单核吞噬细胞系统TNF-α mRNA的表达(见图2)。

    图2 酵母多糖A诱导的MODS大鼠肝脏TNF-αmRNA

    道2,3,4,5分别为反义,错配,正义TNF-αODN和对照组。每道电泳各加入5ml,TNF-αmRNA
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    RT-PCR产物(398bp)。大鼠GAPDHmRNA RT-PCR产物用于上样的内参照。道1为PCR Marker。

    可明显看到反义TNF-αODN对MODS大鼠TNF αmRNA的抑制作用。

    3 讨论

    大量研究表明[4,5],无论是感染或非感染病因,都通过炎症介质和细胞因子过度 释放,即全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)而引起M ODS。SIRS是MODS发生的基础,失控的SIRS最终导致多器官衰竭(multiple organ failure, MOF),MOF是MODS的晚期最终结局。限制失控的炎症的发展可能降低MOF的发生率。众多实验 证实,TNF-α在SIRS中起启动和轴心作用:①给人注射内毒素后,TNF增高及峰值出现时间 都比IL-1、IL-6早得多;②给人注射TNF或内毒素,引起相似的代谢反应;给TNF能出现与创 伤后相似反应,TNF能介导急性期蛋白合成,诱生其他细胞因子、生长因子、内分泌激素以 及花生四烯酸产物;③给予抗TNF单体能提高注射致死量细菌的动物的存活率,并减少其IL- 1和IL-6升高的程度。因此,降低TNF的过高水平有可能降低MODS的死亡率。
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    反义ODN不论在体内和体外能选择性地抑制靶mRNA翻译成功能性蛋白质在于它能于序列特异 性的方式抑制基因的表达[7],反义ODN极有可能成为治疗众多疾病的新方法。已有 实验证实,与某一特定mRNA互补的ODN,能通过受体介导的胞饮作用进入细胞,阻断核糖体 的移位[8],或通过Rnase H介导的消化降解mRNA,从而阻断蛋白质的翻译[9 ]。因此,采用设计恰当的反义ODN能明显降低细胞因子的生成[10]

    我们设计的反义TNF-α ODN所针对的靶序列是大鼠TNF-α mRNA翻译起始区的前5个密码子, 本研究对ODN两端进行了硫代磷酸修饰,它能起抵抗核酸酶的作用,避免了ODN在细胞内受各 种核酸酶的快速降解,而反义TNF-α ODN与TNF-α mRNA的亲合性不会降低。

    本研究采用针对大鼠TNF-α mRNA包括腺嘌呤(AUG)在内的前6个密码子的翻译起始区的反义T NF-α ODN,采用静脉注射方法,能显著抑制香菇多糖诱导的大鼠单核吞噬细胞系统TNF-α mRNA的表达,降低了MODS大鼠TNF-α的释放,提高了MODS大鼠的生存率。本研究结果说明, 反义TNF-α ODN对降低MODS死亡率有潜在的应用前景,为采用反义技术降低MODS死亡率的早 期临床试验奠定了基础。
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    [参考文献]

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    [7]Cooney M, Czernuszewicc G, Postel GK, et al. Site-specific oligonucl eotide binding represses transcription of the human c-myc gene in vitro[J]. Sc ience, 1988, 241:456-459.
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    [8]Boiziau C, Thuong NT, Toulme JJ. Mechanism of the inhibition of reve rse transcription by antisense oligonucleotides[J].Proc Natl Acad Sci USA, 19 92,89:768.

    [9]Dash P, Lotan I, Knapp M,et al.Selective elimination of mRNA in vivo :complementary oligodeoxynucleotides promote RNA degeradation by Rnase H-like ac tivity[J].Proc Natl Acad Sci USA, 1987,84:7896.

    [10]Ding MZ, Zhang M, Joyce L, et al. Cuttin edge:antisense knockdown o f inducible nitric oxide synthase inhibites induction of experiment autoimmune encephalomyelitis in SJL/J mice[J].J Immunol, 1998,160:2560-2564.

    [收稿:2000-03-27,修回:2000-09-18], 百拇医药