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编号:10204353
肺内调节肽对兔支气管上皮细胞与嗜酸性粒细胞粘附功能的影响及机制探讨
http://www.100md.com 《生理学报》 2002年第1期
     中南大学湘雅医学院生理学教研室;长沙 410078 谭宇蓉;秦晓群*;管茶香;张长青

    关键词:肺内调节肽;支气管上皮细胞;嗜酸性粒细胞

    摘要:为了探讨肺内调节肽在气道各类过敏性炎症发生、发展中的作用,我们观察了血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide, VIP)、表皮生长因子(epidermal growth factor, EGF)、内皮素-1(endothelin-1, ET-1)、降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide, CGRP)在未受应激与臭氧应激两种条件下对支气管上皮细胞(bronchial epithelial cell, BEC)与嗜酸性粒细胞(eosinophil, EOS)粘附的影响。结果发现,VIP、EGF可使O3应激的BEC与EOS的粘附率下降,下调气道上皮炎症反应;ET-1、CGRP可使未受应激的BEC与EOS的粘附率增加,诱发炎症损伤反应;CGRP还能加重臭氧的应激反应;ET-1、CGRP的效应可被W7、H7阻断。抗细胞间粘附分子-1(intercellular adhesion molecule, ICAM-1)抗体能阻断BEC与EOS的粘附,提示介导BEC与EOS粘附的粘附分子可能是ICAM-1。
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    支气管上皮细胞(bronchial epithelial cell, BEC)常经受多种应激刺激,气道上皮不仅是应激刺激的靶细胞,还可充当传递损伤或炎症信号的前炎症细胞。BEC受刺激后,可通过表达粘附分子、释放多种细胞因子,吸引和募集多种炎症反应细胞, 如: 中性粒细胞(polymorphonuclear, PMN)、 嗜酸性粒细胞(eosinophil, EOS)在局部浸润,产生炎症反应,BEC受损伤应激是气道高反应的机制之一。 BEC传递炎症损伤信号可能受到肺内调节肽的调节作用, 一些调节肽如血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide, VIP)、表皮生长因子(epidermal growth factor, EGF)起抑制炎症反应的作用, 而另一些调节肽如内皮素-1(endothelin-1, ET-1)、降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide, CGRP)等可能促进和放大炎症反应。为验证这一假说, 本研究通过测定BEC与EOS的粘附率, 观察了四种调节肽的调节作用及机制, 初步探讨了肺内调节肽在炎症发生发展中的作用。
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    1材料和方法

    1.1 材料实验动物:新西兰兔(1.5±0.3 kg), 雌雄不拘。 RPMI 1640培养基, 胰蛋白酶、 VIP、EGF、ET-1、CGRP、H7(PKC抑制剂)、W7(钙调素抑制剂)均为Sigma产品;青/链霉素、胎牛血清(fetal bovine serum, FBS) 均为国产; 小鼠抗兔ICAM-1抗体(北京中山);臭氧发生器(湖南有色金属研究院);723型可见分光光度计。

    1.2 兔BEC的分离和培养新西兰兔, 兔耳静脉麻醉, 股动脉放血处死, 无菌条件结扎支气管端。 喉端注入含0.05%胰蛋白酶的1640至充盈封口结扎, 于37℃作用 1 h, 剪开支气管, 2.5% FBS终止反应。 用支气管刷刷洗BEC, 悬浮于D-hanks中, 离心3次, 细胞计数稀释成106个/ml。用台盼蓝排斥法计数成活率88±2.2%, Wright染色纤毛上皮细胞占84±2.4%, 用含5% FBS以及青/链霉素的1640配成悬液, 1×106个/孔接种入鼠尾胶原包被的24孔板, 于37℃ 5% CO2培养, 24 h后换无血清培养基, 接种24 h后显微镜下气道上皮细胞呈单层生长, 粘壁率约为40%~60%。
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    1.3 兔外周血EOS的分离采集兔外周静脉血, 用0.5%肝素抗凝, 与4%多聚葡萄糖(glucan400)生理盐水按2∶1的体积比于室温放置1 h, 取富含白细胞的上层液离心并溶RBC, 回收的白细胞置于淋巴细胞分离液(体积比=1∶1)中, 2000 r/min离心 10 min, 将下层细胞加入到不连续密度梯度Pecoll上, 1500 r/min离心 15 min, 收集介于1.095~1.100 g/ml之间的细胞层, 细胞计数为1×106个/ml, 台盼蓝排斥法计数成活率86±4.4%, Wright染色纯度84±3.6%。

    1.4 EOS与BEC粘附率测定[1]BEC在标准的24孔板长至融合, 测定前移去培养基, 每孔用1640洗涤一次, 各调节肽预处理组于37℃ 孵育2 h后, 未应激组置于室温2 h , 臭氧应激组在室温中以臭氧攻击2 h 。本室先前实验研究发现, 将细胞置于1.5 ppm的臭氧箱中暴露2 h, 细胞毒指数明显增加, 细胞应激反应显著增强[2];臭氧攻击还可使BEC一氧化氮释放增加, 一氧化氮是具有自由基性质的气体信使分子[3], 是细胞损伤的标志, 用臭氧攻击建立细胞损伤模型, 其结果稳定可靠。处理结束后移去培养基, 将纯化的EOS于37℃10 min预热, 以0.1×106个/孔加入24孔板, 终体积0.25 ml, 37℃ 15 min后, 轻轻摇动培养板, 弃上清并用1640洗涤1次, 去除未粘附EOS, 保留的粘附细胞加入0.25 ml 0.5% cetrimid提取细胞中的过氧化物酶(预实验观察发现BEC不含过氧化物酶), 取50 μl上清加入150 μl底物, 室温作用30 min, 以2 mol/L H2SO4 50 μl终止反应, 测OD492, 一系列稀释的EOS做标准曲线, 求粘附率。
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    1.5 通过抗ICAM-1抗体观察对粘附的阻断作用 为了验证介导 BEC与 EOS粘附的分子是ICAM-1, 在各预处理的 BEC 中加入抗细胞间粘附分子-1 (intercellular adhesion molecule, ICAM-1) 抗体, 然后将纯化的 EOS加入24孔板, 通过测定粘附率观察抗 ICAM-1抗体对粘附的阻断, 并作为阴性对照。

    1.6 实验分组及统计学处理实验分组: (1)未受应激组; (2) VIP处理组; (3) EGF处理组; (4) ET-1处理组; (5) CGRP 处理组, 并观察W7、 H7的调节作用;(6) O3应激组; (7) VIP+O3 处理组; (8) EGF+O3处理组; (9) ET-1+O3 处理组及(10) CGRP+O3 处理组, 并观察W7、 H7的调节作用。

    统计学处理:数据均以mean±SD表示, 采用方差分析。

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    2.1VIP对兔BEC与EOS粘附的影响

    VIP(10-8 mol/L)对未经O3应激的BEC与EOS的粘附无影响;O3攻击2 h使BEC与EOS的粘附率显著增加, 粘附率从6.8%增加到8.8%, P<0.05, VIP(10-8 mol/L)预处理后使O3应激的BEC与EOS的粘附率相对于O3应激组显著下降(P<0.05), 可见O3攻击对BEC有显著的应激作用, VIP可减轻BEC的炎症损伤反应。

    2.2 EGF对兔BEC与EOS粘附的影响

    EGF (20 ng/ml)对未经O3应激的BEC与EOS的粘附无影响; EGF (20 ng/ml)预处理后使O3应激的BEC与EOS的粘附率相对于O3应激组显著下降(P<0.05), 提示EGF可减轻BEC的炎症损伤反应。
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    2.3 ET-1对EOS与兔BEC粘附功能的影响

    ET-1(10-8 mol/L)使BEC与EOS的粘附率显著增加, W7(10-4 mol/L)、H7 (10-5 mol/L) 可阻断ET-1的效应, 提示 ET-1的促粘附作用呈[Ca2+]与PKC依赖性。O3应激后, ET-1的促粘附作用不与O3应激效应叠加。

    2.4 CGRP对EOS与兔BEC粘附功能的影响

    CGRP (10-8 mol/L)使BEC与EOS的粘附率显著增加, W7 (10-4 mol/L)、H7 (10-5 mol/L)可阻断CGRP的促粘附效应, 提示 CGRP的作用呈[Ca2+]与PKC依赖性。CGRP (10-8 mol/L)预处理后, O3应激的BEC与EOS的粘附率显著增加, CGRP在诱发加重炎症反应中起重要作用。

    2.5 抗ICAM-1抗体对粘附的阻断作用
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    抗ICAM-1抗体对各组BEC与EOS的粘附效应均有明显的阻断作用, 说明ICAM-1是介导BEC与EOS粘附的主要粘附分子。

    3讨论

    EOS是气道各类过敏性疾病发生的重要参与者。 EOS激活后, 可上调粘附分子的表达, 并与BEC表达的ICAM-1结合, 脱颗粒, 产生活性氧代谢产物、脂类介质、蛋白酶类物质、细胞因子等, 通过多种途径介导组织损伤, ICAM-1为介导BEC与免疫细胞浸润粘附的主要粘附分子。VIP、ET-1、CGRP、EGF是广泛分布于人和动物呼吸系统内的调节肽。许多研究发现VIP具有显著的抗炎、抗损伤作用;VIP可抑制EOS释放和粘附功能[4], VIP参与某些抗活性氧的酶蛋白的合成, 具抗损伤保护作用[2]。EGF可能是上皮增殖及损伤修复的重要细胞因子, 对有丝分裂、细胞周期及细胞的粘附能力有明显的促进作用[5];此外, EGF 对支气管上皮细胞具有抗臭氧损伤保护作用[6]。本实验发现, VIP、EGF可以降低臭氧应激的BEC与EOS的粘附, 提示这两类调节肽可抑制气道上皮的炎症或损伤反应, 减轻气道高反应的发生, 具有一定意义的保护作用。其作用可能与它们抑制粘附分子ICAM-1的表达及细胞因子的释放有关。ET-1是近年来研究较多的肺内神经肽, 它对炎症过程也有显著的影响。ET-1可刺激细胞多种炎症介质和细胞因子的分泌, 并可引起细胞粘附分子ICAM-1、VCAM-1的表达增加。CGRP能抑制平滑肌细胞的增殖, 促进上皮细胞的增殖, 具有抗损伤能力[7], 并与速激肽一起参与神经源性炎症反应;CGRP通过刺激粘附分子的表达而增加免疫细胞的募集、粘附[8], 以及通过增加肿瘤细胞与基质细胞的粘附增加肿瘤的侵袭力[9]。实验发现, ET-1、CGRP使BEC与EOS的粘附显著增加, 此过程呈Ca2+和PKC依赖性, CGRP还可增加臭氧应激的BEC与EOS的粘附, 诱发加重炎症反应。提示这两类调节肽可上调气道上皮细胞的炎症损伤信号传递, 放大炎症反应。BEC与EOS的粘附与ICAM-1的表达有关。
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    参考文献

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    [6]Qin XQ (秦晓群), Sun XH (孙秀泓), Luo ZQ (罗自强), Guan CX (管茶香), Zhang CQ (张长青). Cytoprotective effects of epidermal growth factor on cultured rabbit airway epithelial cells exposed to ozone. Acta Physiolo Sin (生理学报), 1996, 48(2):190~194 (Chinese, English abstract).
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