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编号:10256175
脂多糖致肺血管内巨噬细胞释放几种细胞因子的改变
http://www.100md.com 《山西医药杂志》 2000年第3期
     作者:李胜亮 陈正堂 金敬顺

    单位:李胜亮(中国人民解放军第517医院 036301);陈正堂(第三军医大学新桥医院全军呼吸内科研究所);金敬顺(第三军医大学新桥医院全军呼吸内科研究所)

    关键词:肺血管内巨噬细胞;急性肺损伤;细胞因子;脂多糖

    山西医药杂志000303 【 摘 要 】 目的 探讨肺血管内巨噬细胞(PIM)释放的细胞因子在感染性急性肺损伤(ALI)发病中的作用。方法 仿Morton法灌洗肺血管床,贴壁法分离猪PIM,培养RPMI-1640培养基,予10 mg/L脂多糖(LPS)刺激,胸腺细胞增生法测PIM培养液上清白细胞介素-1β(IL-1β)活性,酶联免疫吸附试验(ELISA)测肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-8(IL-8)含量。结果 LPS刺激后,PIM释放TNF-α、IL-1β和IL-6均呈单峰样显著增加,峰值分别出现在刺激后的1 h、2 h和4 h(P<0.01);而IL-8则于刺激后的4~8 h持续升高(P<0.05~0.01)。结论 LPS刺激后,PIM分泌多种细胞因子,其中TNF-α、IL-1β升高最早,提示其在ALI的发生中起重要作用;而IL-6、IL-8升高较晚,且后者持续时间长,可能对ALI的病情进展起重要作用。细胞因子间的相互作用在ALI的发病中似更重要。
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    The change of cytokines released by pulmonary intravascular macrophage after stimulation with lipopolysaccharide

    Li Shengliang Chen Zhengtang Jin Jingshun

    (The Hospital 517 of PLA,Kelan,036301,China)

    【 Abstract 】 Objective To study the effects of cytokines released by pulmonary intravascular macrophage (PIM) on the infective acute lung injury (ALI).Methods Porcine pulmonary blood vessels were perfused by modified Morton′s method.PIM isolated with adhesion method was incubated in RPMI 1640 medium,and stimulated with lipopolysaccharide (LPS,10 mg/L).The activity of interleukin (IL-1β) and the content of IL-6,IL-8 and tumor necrosis factor-α (TNF-α) in the culture supernatants were measured by thymocyte proliferation method and ELISA respectively.Results After LPS stimulation,the release of TNF-α、IL-1β and IL-6 increased in a single peak manner (P<0.01),reaching their peaks at 1 h,2 h and 4 h after stimulation respectively,however,continuous increase of IL-8 was found from 4 h to 8 h after stimulation of LPS (P<0.05~0.01).Conclusion Among the cytokines released by PIM stimulated with LPS,the increase of TNF-α and IL-1β occurred earlier in comparison with that of IL-6 and IL-8,which suggested that the former take a part in the onset of acute lung injury,whereas,IL-6 and IL-8 may be associated with the development of acute lung injury.It also suggested that interaction of these cytokines is likely more important in the pathogenesis of ALI.
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    【 Key words 】 Pulmonary intravascular macrophage; Cytokines; Acute lung injury; Lipopolysaccharide

    单核—巨噬细胞及其释放的细胞因子在急性肺损伤(acute lung injury,ALI)中的作用日益受到重视。肺血管内巨噬细胞(pulmonary intravascular macrophages,PIM)是肺巨噬细胞亚群之一,具有活跃的吞噬、分泌功能,而且由于其所处的特殊部位,在ALI中的作用尤为引人注目。我们在成功分离、培养了猪PIM的基础上[1],本试验观察脂多糖(LPS)刺激前后PIM培养液上清肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-8(IL-8)的含量或活性变化,以探讨其在ALI中的作用。

    1 资料与方法
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    1.1 PIM的分离、培养及鉴定:按改良的Morton法分离、培养猪PIM[1],用贴壁法获得黏附的PIM,胎盘蓝染色计数判断活力;瑞氏染色、非特异性脂酶染色及氟化钠抑制试验鉴定PIM并 计 算 纯 度。加LPS(Sigma公 司 生 产10 mg/L)于培养基中,取刺激前后5、30 min,1、2、4、6、8 h的培养液上清,测TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-8的含量或活性。

    1.2 TNF-α及IL-6、IL-8含量测定:酶联免疫吸附试验(ELISA),试剂盒购自第四军医大学免疫学教研室。

    1.3 IL-1β活性测定:鼠胸腺细胞增生法[2]

    1.4 统计学处理:实验数据以均数±标准差表示,用单因素方差分析程序进行统计处理。

    2 结 果
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    2.1 TNF-α含量变化:刺 激 前 后 含 量 为(0.68±0.08)μg/L,刺激后逐渐升高,1 h达高峰,为(3.32±0.15)μg/L(P<0.01),2 h开始下降,4 h降至刺激前水平。

    2.2 IL-1β活性改变:刺激后2 h IL-1β活性[(10 400±2 389)cpm/106 cells]较刺激前[(213±85)cpm/106 cells]显著升高(P<0.01)。4 h开始下降,8 h降至刺激前水平。

    2.3 IL-6含量变化:刺激前的IL-6含量为(0.27±0.12)μg/L,刺激后4 h升至刺激前的3倍,达(0.80±0.36)μg/L(P<0.01),6 h下降至刺激前水平。

    2.4 IL-8含量变化:与刺激前的(1.84±0.53)μg/L相比,刺激后4~8 h持续升高,6 h达峰值,为(4.94±1.19)μg/L(P<0.01)。
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    将PIM受LPS刺激前后释放TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8的变化见表1。

    表1 PIM受LPS刺激前后释放几种细胞因子比较(±s) 细胞因子

    μg/L

    刺激前

    刺 激 后

    5 min

    30 min

    1 h

    2 h

    4 h
, 百拇医药
    6 h

    8 h

    INF-α

    0.68±0.08

    0.72±0.12

    0.89±0.12

    3.32±0.151)

    0.94±0.15

    0.85±0.12

    0.82±0.11

    0.72±0.05

    IL-1β3)
, 百拇医药
    213±85

    1 184±443

    3 636±117

    9 081±1 0831)

    10 400±2 3891)

    3 862±1 038

    2 450±631

    195±56

    IL-6

    0.27±0.12

    0.33±0.11
, 百拇医药
    0.35±0.11

    0.41±0.13

    0.63±0.15

    0.80±0.361)

    0.59±0.23

    0.51±0.61

    IL-8

    1.84±0.53

    1.99±0.51

    2.51±0.76

    2.86±0.77

, http://www.100md.com     2.92±0.46

    3.79±0.752)

    4.94±1.191)

    4.20±0.801)

    1) P<0.01。

    2) P<0.05。

    3) 用H3-TdR标记,液闪测定仪计算每分钟闪烁计数。

    3 讨 论

    目前,细胞因子尤其是TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8在ALI中的作用颇受重视。单核—巨噬细胞是这些因子的主要来源:而LPS则被认为是“细胞因子瀑布”(cytokine cascade)的使动因子。实验表明,以10 mg/L LPS刺激细胞,能达到有关细胞因子的最佳表达效果[3]。故我们选用10 mg/L LPS刺激PIM,检测PIM分泌TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8的含量或活性,以探讨PIM释放的细胞因子在ALI中的作用。
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    3.1 TNF-α、IL-1β在ALI中的作用:TNF-α、IL-1β已被普遍认为是介导ALI的主要细胞因子,而且二者具有协同损伤作用。给动物注射TNF-α或IL-1β均可诱发ALI,其病理改变酷似急性呼吸窘迫 综 合 征(ARDS)[2]。本 实 验 表 明,PIM分泌TNF-α、IL-1β在LPS刺激后的1 h即显著升高,表明它们是ALI时最早诱生的细胞因子,在ALI发病的早期起重要作用,故称之为前炎症细胞因子(proinflammatory cytokines)。TNF-α和IL-1β可作用于多核白细胞(PMN),使之脱颗粒,产生氧自由基及蛋白水解酶等炎性介质;还可上调内皮细胞白细胞黏附分子-1及细胞间黏附分子-1[4],促进PMN与内皮细胞黏附,进而向肺内浸润,释放炎性介质,导致肺损伤。

    3.2 IL-6在ALI中的作用:IL-6在刺激后的4 h显著升高,提示其亦是PIM释放的主要炎性介质之一。据报道,IL-6可促进PMN氧化爆发和脱颗粒,亦可刺激肝细胞产生急性期蛋白,从而在ALI等急性炎症反应中起重要作用[5]。尚有研究表明,IL-6有抗炎症效应[6],如诱导皮质类固醇的合成,抑制T细胞活化;预先用IL-6抗体,能增加实验动物的死亡率[7]。IL-6的抗炎作用,对于ALI时过度炎症反应的控制,无疑是十分重要的。但ALI时,IL-6在体内究竟是以抗炎作用为主,还是以促炎作用为主,尚不清楚。如何扬长避短,发挥IL-6的有利作用,设法抑制其不利的作用,亦有待深入研究。
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    3.3 IL-8在ALI的作用:PIM受LPS刺激后的4~8 h,IL-8持续升高,虽较TNF-α、IL-1β升高的晚,但持续时间长,提示IL-8在ALI发病的后期及预后转归上起着更为重要的作用。IL-8是PMN的趋化剂和活化剂,不似活化的补体5(C5a)等能被血清灭活,却可在肺局部积聚,对PMN发挥持续趋化和激活效应,且作用强于C5a。IL-8还可增加L-选择素白细胞黏附分子-1的表达,促进整合素介导的PMN与内皮细胞的黏附,还可通过刺激磷脂酰肌醇-4-磷酸激酶途径,导致快速、持久的PMN-F-肌动蛋白聚合及微丝、微导管等细胞骨架成分的改变,促进PMN跨内皮向肺内浸润,从而导致ALI[8]

    3.4 几种细胞因子间的相互作用及其在ALI发病中的意义:文献报道,巨噬细胞可释放100多种介质。这些因子除了各自的直接作用外,相互之间的作用似乎更为重要。本试验结果表明,PIM受LPS刺激后可分泌TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8等多种因子,但升高的时间有先有后,最早的是TNF-α和IL-1β,其次是IL-6,最晚的是IL-8。这种先后顺序,一方面取决于PIM释放细胞因子的特性;一方面可能与因子间的相互作用有关。TNF-α、IL-1β可相互诱生,而且二者还可刺激IL-6、IL-8的释放。有资料表明,TNF-α、IL-1β的致炎作用在一定程度上是IL-8介导的[8]。进一步分析还表明,在本试验中,当IL-6升高达峰值时,TNF-α和IL-1β却从峰值急剧下降,提示IL-6对TNF-α和IL-1β的释放有抑制作用[5]。这是否与前述的IL-6的抗炎作用有关,值得进一步探讨。上述结果表明,细胞因子间存在相互诱生、相互制约的网络机制,一旦平衡被打破,可发生细胞因子失控性释放,形成全身炎症反应综合征,在肺部则为ARDS或ALI。
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    由于革兰氏阴性(G-)菌是ARDS主要原发疾患或诱发因素,加之PIM在肺血管内的特殊部位,本试验结果提示,在G-菌脓毒血症时,LPS首先激活PIM,使之释放TNF-α和IL-1β、IL-6、IL-8等细胞因子,通过这些细胞因子直接和相互作用,在ALI或ARDS发病中可能有重要始动作用。

    1)基金项目:国家自然科学基金资助项目(39670311)

    作者简介:李胜亮,男,1962年12月生,副主任医师,中国人民解放军第517医院,036301

    参考文献

    1,李胜亮,陈正堂,金敬顺.肺血管内巨噬细胞的分离培养及鉴定.中华病理学杂志,1998,27:66-67

    2,徐剑铖,毛宝龄,郭先键,等.犬呼吸窘迫综合征时肺泡巨噬细胞分泌IL-1β及TNF-α的变化.中国病理生理杂志,1996,12:495-497
, 百拇医药
    3,Allen JN,Herzyk DJ,Allen ED,et al.Human whole blood inter- leukin-1β production.kinetics,cell source and comparison with TNF-α.J Lab Clin Med,1992,119:528-546

    4,Conroy DM,Francischi JN,Sirois P.Effect of tumor necrosis factor receptor binding protein on cell infiltration induced by lipopolysaccharide and sephadex beads in guinea pig lung.Inflammation,1995,19:233-243

    5,Aderka D,Maor Y,Novick D,et al.Interleukin-6 inhibits the proliferation of B-chronic lymphocytic leukemia cells that is induced by tumor necrosis factor.Blood,1993,81:2076-2084
, http://www.100md.com
    6,Barton BE,Shortall J,Jackson JV.Interleukin-6 and 11 protect mice from mortality in a staphylococcal entertain-induced toxic shock model.Infect Immun,1996,64:714-718

    7,Barton BE,Jackson JV.The protective role of IL-6 in aseptic shock model.Infect Immun,1993,61:1496-1499

    8,李胜亮,陈正堂.IL-8与急性呼吸窘迫综合征.国外医学呼吸系统分册,1997,17(2):85-93

    (收稿日期:2000-01-13), 百拇医药