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编号:10204370
肺内调节肽对兔支气管上皮细胞分泌白介素的影响
http://www.100md.com 《生理学报》 2002年第2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;向阳;任雁宏

    关键词:肺内调节肽;支气管上皮细胞;白细胞介素

    摘要:为探讨肺内调节肽对支气管上皮细胞(bronchial epithelial cells, BECs)分泌功能的影响, 实验观察了兔BECs在未受应激与臭氧应激两种条件下白细胞介素(interleukin, ILs)的分泌。结果发现:血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide, VIP)对未受应激BECs存在抑制作用, 并使臭氧应激BECs分泌ILs下降;表皮生长因子(epidermal growth factor, EGF)使未受应激BECs IL-1、IL-8分泌增加, 使臭氧应激的BECs ILs分泌降低;内皮素-1(endothelin-1, ET-1)、降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide, CGRP)可使未受应激的BECs分泌ILs增加, CGRP还可使臭氧应激的BECs ILs分泌增加。结果提示:肺内调节肽可调控BECs ILs的分泌, 在调控气道炎症损伤信号传递方面具有一定的作用。
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    白细胞介素(interleukin, ILs)可激活和趋化免疫细胞, 诱导粘附分子表达, 刺激其他介质释放, 在机体炎症反应中发挥重要的作用。IL-1、 IL-5和IL-8是气道炎症中具有代表性的细胞因子: IL-1 可调控细胞间粘附分子-1 (intercellular adhesion molecule-1, ICAM-1) 的表达, ICAM-1 为介导 BECs 与免疫细胞浸润粘附的主要粘附分子, IL-1 还可刺激多种其他介质如TNF-а、 IL-6、 IL-8 和 PGS 的释放;IL-8可诱导PMNs的激活, 增加其结合活性, 促PMNs粘附于内皮细胞, 趋化至炎症部位, 与支气管上皮细胞(bronchial epithelial cells, BECs)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, 引起呼吸爆发, 通过多种途径介导组织损伤[1]; IL-5主要由活化T细胞合成, 主要功能为趋化嗜酸性粒细胞(eosinophil, EOS), 延长EOS的存活时间, 诱导EOS的分化, EOS通过释放毒性颗粒蛋白而在许多炎性和过敏性疾病中起重要作用[2]。本室先前的实验研究发现, 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[3]; 臭氧攻击还可使BECs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[4], 是细胞损伤的标志。 本实验应用臭氧应激建立细胞损伤模型, 通过观察正常或臭氧应激两种条件下血管活性肠肽(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)对BECs IL-1、 IL-5、 IL-8分泌的影响, 探讨肺内调节肽在气道炎症发生发展中的作用。
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    1材料和方法

    1.1 实验器材实验动物: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均为Sigma产品; 青/链霉素、 胎牛血清(fetal bovine serum, FBS)均为国产; IL-1β放免试剂盒(北京东亚免疫技术研究院); 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BECs的分离和培养新西兰兔, 行耳缘静脉麻醉, 股动脉放血处死, 无菌条件游离支气管, 结扎支气管端, 喉端注入含0.05%胰蛋白酶的1640充盈封口结扎, 置37℃作用1 h, 剪开支气管, 2.5% FBS终止反应, 用支气管刷刷洗BECs, 悬浮于D-hanks中, 洗涤3次, 细胞计数为106 cells/ml, 台盼蓝排斥法计数成活率(82.3±3.9)%, Wright染色纤毛上皮细胞占(86±3.6)%, 用含5% FBS, 以及青/链霉素的RPMI1640配成悬液, 以1×106 cells/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, 继续培养至细胞生长融合。测定ILs前, 移去培养基, 加入1 ml D-hanks, 正常条件下各组于37℃作用2 h, 再于室温作用2 h; O3应激条件下各组于37℃作用2 h, 再于室温经1.5 ppm O3攻击2 h。 离心取上清液测定ILs。
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    1.3 BECs分泌IL-1的测定按照试剂盒的操作步骤, 样品为BECs (1×106 cells/ml)培养上清100 μl, 将125I-IL-1β依次加入标准品与样品中, 混匀并于4℃孵育16 h以上, 然后依次加入IL-1β抗血清, 室温放置20 min, 以分离结合和游离的125I 标记的IL-1 β,再于4℃ 3500 r/min 离心25 min, 弃上清, 测沉淀中放射性(cpm), 根据标准曲线计算IL-1的释放量。

    1.4 BECs分泌IL-5的测定[5]IL-5刺激嗜酸性粒细胞增殖并使过氧化氢酶释放增加, 测定骨髓细胞与IL-5孵育的上清液中过氧化氢酶含量可反映IL-5的活性。常规提取小鼠骨髓细胞, 10% FBS-DEME配成5×106 cells/ml, 在100 μl细胞悬液中加入100 μl含IL-5待测上清的BECs培养液, 以1∶4、 1∶8、 1∶16和1∶32稀释。设置复孔, 于 37℃ 5% CO2 的环境中孵育48 h, 离心收获上清, 取上清100 μl与过氧化物酶反应液(含邻苯二胺0.4 mg/ml的PBS和0.0006% H2O2), 作用30 min, 测OD492。以稀释度为横坐标, 吸光度为纵坐标, 作酶活力曲线。CAT活性(mU)以诱导50%最大生物活性所对应的待测样品稀释度的倒数表示。
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    1.5 BECs分泌IL-8的测定IL-8刺激中性粒细胞增殖并使过氧化物酶释放增加, 测定中性粒细胞与IL-8孵育的上清液中过氧化物酶含量可反映IL-8的活性。用0.5%肝素抗凝兔外周血, 与6%多聚葡萄糖(glucan 400)生理盐水按2∶1的体积比室温放置1 h, 取富含白细胞的上层液离心并溶RBC, 回收的白细胞加于淋巴细胞分离液体积比为1∶1 中, 1500 r/min 离心5 min得PMNs, 回收PMNs, 重悬于D-hanks中, 细胞计数成5×106 cells/ml, 台盼蓝排斥法计数成活率大于90%, Wright染色纯度大于90%, 测定前用细胞松弛霉素B(5 μg/ml, 细胞运动不可逆抑制剂)处理PMNs, 加入BECs培养上清, 37℃ 孵育30 min, 离心收获上清, 取上清100 μl与2.9 ml含邻联茴香胺0.167 mg/ml的PBS和0.0005% H2O2作用30 min, 每隔15 s测OD460。1 mU=25℃单位时间OD的变化。

    1. 6 实验分组及统计学处理实验设计:在未应激条件下:(1)正常组; (2)VIP处理组; (3)EGF处理组; (4)ET-1处组; (5)CGRP处理组。在O3应激条件下: (1) O3组; (2)VIP+O3组; (3)EGF+O3组; (4)ET-1+O3组; (5)CGRP+O3组。数据均以Mean±SD表示, 统计学处理应用方差分析。2结果
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    2.1 肺内调节肽对兔BECs分泌IL-1的影响

    VIP(0.1~100 nmol/L)对未受应激的BECs分泌IL-1具有抑制作用, 并使臭氧应激的BECs IL-1分泌下降, 呈显著的剂量依赖性, 提示VIP具有显著的抗炎抗损伤作用; EGF(20 ng/ml)使未受应激的BECs IL-1分泌增加, 使臭氧应激的BECs IL-1分泌下降(图1), 说明EGF可引起气道炎症, 并具有显著的抗炎抗损伤作用;ET-1(0.1~100 nmol/L)使未受应激的BECs的IL-1分泌增加, 并呈显著的剂量依赖性, r=0.99 n=6, 提示ET-1在炎症的发生中具有重要的作用;CGRP (10 nmol/L)可使未受应激与臭氧应激的BECs IL-1分泌增加, 诱发加重炎症反应。

    2.2 肺内调节肽对兔BECs分泌IL-5的影响

    VIP (10 nmol/L)、 EGF(20 ng/ml)均可使臭氧应激的BECs IL-5分泌下降, 减轻气道炎症损伤反应(图4); CGRP(10 nmol/L)、 ET-1(10 nmol/L)可使未受应激的BECs IL-5分泌增加, P<0.01, n=10; CGRP还可使臭氧应激的BECs的IL-5分泌增加, 加重炎症反应。
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    2.3肺内调节肽对兔BECs分泌IL-8的影响[5]

    VIP(0.1~ 100 nmol/L)对未受应激的BECs分泌IL-8具有抑制作用, 并使臭氧应激的BECs IL-8分泌下降, 呈显著的剂量依赖性(图5, 6);EGF (20 ng/ml)使未受应激的BECs IL-8分泌增加, 使臭氧应激的BECs IL-8分泌下降(图5); CGRP(10 nmol/L)、 ET-1(10 nmol/L)均使未受应激的BECs IL-8分泌增加, P<0.01, n=10; CGRP还可使臭氧应激的BECs的IL-8分泌增加, 加重炎症反应。

    3讨论

    白细胞介素是一类重要的细胞因子, 具有多种生物学效应, 可激活和趋化免疫细胞, 诱导粘附分子表达, 刺激其他介质释放, 在机体炎症反应中发挥重要的作用。当损伤因素作用于BECs时, BECs或遭受破坏, 或处于应激状态, 通过释放炎症介质诱导炎症反应细胞如PMNs、 嗜酸性粒细胞等与BECs粘附而传递炎症损伤信号, 启动局部的炎症反应。对这一炎症启动过程, 许多研究发现VIP具有显著的抗炎、 抗损伤作用, VIP参与某些抗活性氧的酶蛋白的合成, 具抗损伤保护作用[3]; EGF 可引起多种细胞因子的表达, EGF受体与细胞因子受体相互作用, 可引起c-Jun激酶的效应增加, 具有抗损伤保护作用[6]; ET-1可刺激多种细胞释放IL-6、 IL-8、 TNF-а、 GM-CSF和TGF-β等细胞因子[7]; CGRP可引起神经源性炎症反应, 诱导多种炎症介质和细胞因子的合成。本实验研究发现, 臭氧应激使BECs的ILs分泌量增加, 臭氧对BECs是一种有效的应激因子, 可引起BECs炎症损伤信号传递; 实验还发现, VIP、 EGF使臭氧应激的BECs的ILs分泌量下降, 起负性调节作用, 在于减轻局部的损伤; CGRP、 ET-1使未受应激的BECs的ILs分泌量增加, CGRP还能够加重炎症损伤反应, 与先前研究结论基本一致。肺内调节肽调节BECs细胞因子的分泌, 是调控BECs炎症损伤信号传递的重要环节。
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    参考文献

    [1]Jiang LY (姜礼岩), He LX (何礼贤). Interleukin-8 and pulmonary inflammatory reaction. Foreign Med Sci Respir Sys, 1999, 19(2):82~84

    [2]Deng HJ (邓火金), Sun B (孙 滨), Chen J (陈 京). The role of interleukin-5 in the pathogenesis of asthma. Chin Exp Clin Immun J (实验临床免疫学杂志), 1999, 11(1):6~8 (Chinese, English abstract).

    [3]Qin XQ (秦晓群), Sun XH (孙秀泓), Zhang CQ (张长青). Cytoprotective effects of vasoactive intestinal peptide on rabbit bronchial epithelial cells damaged by ozone exposure. Chin J Appl Physiol (中国应用生理学杂志), 1998, 14:250~253 (Chinese, English abstract).
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    [4]Qin XQ (秦晓群), Xiang Y (向 阳), Luo ZQ (罗自强), Zhang CQ (张长青), Sun XH (孙秀泓). Fibronectin or RGD peptide promotes nitric oxide synthesis of rabbit bronchial epithelial cells, Acta Physiol Sin (生理学报), 2000, 52(6), 519~521 (Chinese, English abstract).

    [5]沈关心, 周汝麟. 现代免疫实验技术. 武汉: 湖北科技出版社, 1998, 268~270.

    [6]Wan YS, Wang ZQ, Voorhees J, Fisher G. EGF receptor crosstalks with cytokine receptors leading to the activation of c-Jun kinase in response to UV irradiation in human keratinocytes. Cell Signal, 2001, 13(2):139~144.

    [7]Watanabe T, Arakawa T, Tominaga K, Fujiwara Y, Higuchi K, Kuroki T. Neutrophil accumulation in development gastric ulcer induced by submucosal injection of endothelin-1 in rats. Dig Dis Sci, 2000, 45(5):880~888., 百拇医药