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编号:10260863
脱氧雪腐镰刀菌烯醇对体外培养人外周血单核细胞增殖及肿瘤坏死因子-α分泌的影响
http://www.100md.com 《卫生研究》 2000年第6期
     作者:王会艳 张祥宏 杨永滨 严霞 王俊灵 王凤荣

    单位:河北医科大学基础所病理室,石家庄 050017

    关键词:脱氧雪腐镰刀菌烯醇;人外周血单核细胞;增殖;肿瘤坏死因子-α

    卫生研究000612 摘要:为探讨我国恶性肿瘤高发区居民饮食中的优势污染霉菌毒素-脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)对人体免疫机能的影响,分别以流式细胞光度术(FCM)、细胞计数、甲基噻唑基四唑(MTT)比色、双抗体夹心ELISA方法对DON作用后人外周血单核细胞(HPBM)增殖和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)分泌情况进行了研究。FCM检测结果表明,HPBM经PHA预刺激48h后,低浓度DON(50~500ng/ml)处理6h的细胞增殖指数(PI)较对照组明显降低(19.80%~26.01%∶37.84%);而高浓度DON(1000~2000ng/ml)处理24h的细胞PI值则显著高于对照组(35.74%~34.37%∶22.85%)。细胞计数和MTT比色法结果显示,在PHA存在的情况下,DON可抑制HPBM的增殖。双抗体夹心ELISA法检测结果显示,500和1000ng/ml的DON可明显降低HPBM TNF-α分泌(P<0.01)。研究结果表明,根据作用时间和作用浓度不同及有无PHA刺激,DON对HPBM增殖的影响有所不同,但主要表现为对细胞增殖的抑制作用,并抑制TNF-α的分泌,从而对机体免疫机能造成负面影响。
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    中图分类号:R730.231.3 R155.31 文献标识码:A

    文章编号:1000-8020(2000)06-0387-03

    Effects of deoxynivalenol on proliferation and tumor necrosis factor-α

    secretion of human peripheral blood mononuclear cells in vitro

    Wang Huiyan Zhang Xianghong Yang Yongbin Yan Xia et al

    (Lab of Experimental Pathology, Hebei Medical Unviersity, Shijiazhuang 050017, China)
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    Abstract:Deoxynivalenol (DON) is one of the most common contaminating mycotoxins in food at high risk areas of esophageal carcinoma in China. The effects of DON on proliferation and tumor necrosis factor-α (TNF-α) secretion of human peripheral blood mononuclear (HPBM) cells in vitro were determined with flow cytometric (FCM) analysis, cell counting, MTT bioassay and ELISA method respectively. FCM analysis revealed that after HPBM were prestimulated with PHA for 48h, the proliferation indexes(PI) of the cells treated with low concentration of DON (50~500ng/ml) for 6h were all dramatically lower than that of normal control (19.80%~26.01% vs 37.84%), while the PI of cells treated with high co ncentration of DON(1000-2000ng/ml) for 24h were higher than that of normal control (35.74%~34.37%vs 22.85%). Cell number counting and MTT bioassay results sh owed that at the presence of PHA, DON inhibited the proliferation of HPBM. Double antibody sandwich enzyme linked immunosorbent assay(ELISA) showed that the secretion of TNF-α in cells treated with DON(500-1000ng/ml) was significantly lower than that in the control (P<0.01). The results suggested that DON could either inhibit or stimulate cell proliferation depending on active time, concentration and PHA stimulation. In general, DON mainly inhibited the proliferation of HPBM and decrease TNF-α secretion in vitro. Thus, DON might have some negative impacts on human immunological system.
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    Key words:deoxynivalenol, mononuclear cell, proliferation, tumor necrosis factor-α

    为进一步探讨我国恶性肿瘤高发区居民饮食中的优势污染霉菌毒素-脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)对居民机体免疫机能的影响,本研究采用人外周血单核细胞(HPBM)体外培养、流式细胞光度术(FCM)、细胞计数法、甲基噻唑基四唑(MTT)比色及双抗体夹心酶联免疫吸附测定(ELISA)等方法研究了DON对HPBM增殖以及细胞因子-肿瘤坏死因子-α(TNF-α)分泌的影响。

    1 材料与方法

    1.1 人外周血的采集及HPBM分离

    河北省血液中心采集健康献血员新鲜外周静脉血,常规方法分离单核细胞层细胞。以含15%灭活小牛血清RPMI 1640培养基(美国Gibco公司)重新悬浮细胞。
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    1.2 DON对HPBM增殖影响的研究

    分别采用流式细胞术、细胞计数和MTT比色法评价细胞增殖活性。

    1.2.1 流式细胞术DNA检测

    (1)细胞培养及实验分组:调整HPBM浓度为4×105/ml,接种于25ml培养瓶,加终浓度为25μg/ml PHA(广州医工所),48h后收集细胞,更换为不含PHA的培养液。随机分为处理组和对照组。处理组加入生理盐水溶解的DON(Sigma公司),使终浓度分别为50、100、200、500、1000和2000ng/ml;对照组加等体积生理盐水,于第6和24h收集细胞,70%冰乙醇固定,4℃冰箱保存待测。

    (2)FCM检测[1]:按本实验室常规方法,溴化乙啶溶液染色,400目铜网过滤,以FACS-420型流式细胞仪(美国B.D公司)进行细胞DNA含量检测及细胞周期分析,以增殖指数(PI)表示细胞增殖活性。
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    1.2.2 生长曲线的绘制 调整HPBM浓度至2×106/ml,加入终浓度为25μg/ml的PHA,接种于96孔培养板(200μl/孔),随机分为处理组和对照组。处理组加入终浓度为1000ng/ml的DON,对照组加等体积生理盐水。分别于处理第0、12、24、36、48、72和96h收集细胞,每组3孔,计数并绘制生长曲线。

    1.2.3 MTT比色法检测细胞增殖 调整HPBM浓度为2×106/ml,加入终浓度25μg/mlPHA,接种于96孔培养板(200μl/孔),随机分为处理组和对照组,处理组加生理盐水溶解的DON(终浓度分别为100、500和1000ng/ml),对照组加等体积生理盐水,每一浓度处理组和对照组设置三孔细胞。按郑永唐的方法,培养第48h,加入5mg/ml MTT,每孔10μl,继续培养4h,弃上清后,每孔加200μl二甲基亚砜(DMSO),在DG-3021型酶标仪上读取570nm处吸光值(OD值)[2]
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    1.3 DON对HPBM TNF-α分泌影响的研究

    1.3.1 TNF-α的诱生 调整HPBM浓度约为2×106/ml,加入PHA和大肠杆菌脂多糖(LPS,O55:B5,Sigma),使终浓度分别为25和10μg/ml,接种于96孔培养板(200μl/孔),随机分为处理组和对照组。处理组加生理盐水溶解的DON,使终浓度分别为100、500和1000ng/ml,对照组加等体积生理盐水,每一浓度处理组和对照组设置三孔细胞。于第48h离心,收集上清,-20℃冰箱冻存。

    1.3.2 TNF-α检测 双抗体夹心ELISA TNF-α试剂盒购自第四军医大学免疫教研室,严格按照试剂盒说明书进行操作。以OD值为横轴(X),以TNF-α标准品各稀释浓度的常用对数值为纵轴(LgY),绘制标准曲线,将待测样品的OD值代入标准曲线公式,求出各样品TNF-α浓度。

    1.4 统计学处理
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    将所有检测数据输入FOXBASE数据库,应用POMS软件以方差分析及q检验进行统计学处理。

    2 结果

    2.1 DON对HPBM增殖影响的研究结果

    2.1.1 FCM检测结果 不同浓度DON对HPBM增殖的影响:经PHA预刺激48h后撤掉PHA,DON处理6h,较低浓度(50~500ng/ml)组PI显著降低,而较高浓度(1000~2000ng/ml)组PI也略有下降;DON作用24h,较低浓度DON对PI作用不明显,而较高浓度DON可使PI显著增高(见表1)。

    表1 不同浓度DON对HPBM增殖的影响 % DON浓度

    (ng/ml)

    HPBM增殖指数(PI)
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    6h

    24h

    0(对照组)

    37.84±0.06

    22.85±6.58

    50

    22.69±0.95(2)

    19.80±1.32

    100

    23.46±6.53(1)

    25.33±2.41

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    25.65±0.77(1)

    23.91±4.49

    500

    26.01±0.24(1)

    19.31±1.85

    1000

    34.49±1.53

    35.74±0.30(2)

    2000

    33.41±2.04
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    34.37±0.77(2)

    注:与对照组比较 (1)P<0.05 (2)P<0.01

    2.1.2 细胞生长曲线 在1000ng/ml DON的作用下,HPBM细胞数在第24h达到高峰,以后的各个时间点,细胞数目急剧下降,明显低于相应对照组(见附图),显示DON对HPBM增殖的抑制作用。

    附图 DON(1000ng/ml)作用0~96小时HPBM生长曲线

    2.1.3 MTT比色法检测细胞增殖情况 由表2可见,在100~1000ng/ml的浓度范围内,DON处理组细胞OD值均低于对照组,其中500ng/ml组和1000ng/ml组OD值降低有统计学意义(P<0.01),表明DON对HPBM增殖具有明显抑制作用。
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    表2 DON对HPBMF增殖影响的MTT检测结果 DON浓度

    (ng/ml)

    OD值

    P值(1)

    0(对照组)

    0.2670±0.0050

    100

    0.2530±0.0130

    >0.05

    500

    0.2140±0.0040
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    <0.01

    1000

    0.1930±0.0130

    <0.01

    注:(1)与对照组比较

    2.2 TNF-α检测结果

    据TNF-α标准曲线公式(1gY=9.89X+1.95,r=0.9416,P<0.001)计算结果,在100~1000ng/ml的浓度范围内,DON处理组细胞的TNF-α含量均低于对照组,其中500和1000ng/ml组的数据降低有显著的统计学意义(P<0.01),表明DON可抑制HPBM TNF-α分泌,见表3)。

    表3 不同浓度DON对HPBM TNF-α分泌的影响 DON浓度
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    (ng/ml)

    TNF-α

    (pg/ml)

    lgY

    P值(1)

    0(对照组)

    819.68±142.73

    2.91±0.08

    100

    725.63±191.92

    2.85±0.12

    >0.05
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    500

    320.55± 37.42

    2.50±0.05

    <0.01

    1000

    156.14± 22.14

    2.19±0.06

    <0.01

    注:(1) 与对照组比较3 讨论

    脱氧雪腐镰刀菌烯醇是镰刀菌产生的一种非致癌性的霉菌毒素,又称作呕吐毒素(VT),是河北省食管癌、胃癌高发区居民饮食中的优势污染霉菌毒素,也是饲料中最常见的污染霉菌毒素[3]。近年来国外有学者研究表明,饲料中污染的霉菌毒素可以降低动物的免疫机能[4,5]。作者研究了DON对人细胞的影响,发现DON可诱发人外周血淋巴细胞凋亡[6]。为进一步探讨DON对人免疫机能的影响和我国恶性肿瘤高发区居民饮食的DON污染在恶性肿瘤的发生发展中的意义,本研究从细胞增殖和TNF-α分泌的角度探讨了DON对体外培养的人外周血单核细胞的影响。研究结果表明,DON在不同条件下(时间、浓度、有无PHA刺激等)对HPBM增殖的影响也不同,经PHA预刺激48h后再撤掉PHA,DON处理6h,低浓度DON对HPBM增殖有明显抑制作用;但DON作用24h,较高浓度的DON对HPBM增殖又有刺激作用。在DON与PHA共同作用时则表现为抑制增殖的作用。虽然在不同的作用时间、作用浓度及有无PHA刺激的条件下,DON对人HPBM增殖的影响有所不同,但主要表现为对细胞增殖的抑制作用,同时DON对TNF-α的分泌也有抑制作用。因此,DON对机体免疫机能的影响主要是负面的。DON抑制HPBM增殖的作用可能与其抑制生物大分子蛋白质合成有关[7]
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    TNF-α由活化的单核细胞产生,不仅在体外具有直接细胞毒性作用,而且在体内也发挥着明显的抗肿瘤效应[8]。动物实验结果表明,DON对小鼠细胞TNF-α和其它细胞因子可产生超诱导作用[9,10]。本研究发现,DON对人细胞的影响与动物明显不同,在100~1000ng/ml的范围内DON均可降低HPBM TNF-α的分泌水平,尤以500~1000ng/ml组更为明显。

    人体免疫机能状态与恶性肿瘤的发生发展密切相关。免疫功能下降是恶性肿瘤发生发展的重要因素之一。本研究探讨了我国恶性肿瘤高发区粮食中常见的污染霉菌毒素DON对HPBM增殖和TNF-α分泌的影响,发现在多数情况下DON可抑制HPBM增殖,并能抑制HPBM TNF-α的分泌,对机体免疫功能产生负面影响。提示我国恶性肿瘤高发区居民饮食中DON的污染对居民免疫机能和恶性肿瘤的发生可能有重要的影响,在肿瘤预防工作中应予以足够的重视。

    基金项目:河北省自然科学基金资助项目(No.97352)
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    作者简介:王会艳,女,医学硕士

    4 参考文献

    1,Xie YX, Zhang XH, Yan X, et al. Effects of sterigmatocystin on ex pression of P53 protein and DNA content in human gastric cells in vitro. Chin Sci Bull,1995,40:1568-1571

    2,郑永唐,儆昆龙.测定细胞存活和增殖的MTT方法的建立.免疫学杂志,19 92,8:266-268

    3,Zhang XH, Xie TX, Li SS, et al. Contamination of fungi and myco toxins in foodstuffs in high risk area of esophageal cancer. Biomed Environ Sci, 1998,11:140-146
, http://www.100md.com
    4,Pestka JJ, Yan D, King LE. Flow cytometric analysis of the effe cts of in vitro exposure to vomitoxin (deoxynivalenol). Food Chem Toxicol, 1994,32:1125-1136

    5,Ouyang YL, Azcona Olivera JI, Pestka JJ, et al. Effects of tric hothecene structure on cytokine secretion and gene expression in murine CD4+ T-cells. Toxicology,1995,104:187-202

    6,王会艳,孙旭明,张祥宏,等.脱氧雪腐镰刀菌烯醇、黄曲霉毒素G1对 体外培养的人外周血淋巴细胞凋亡影响的研究.卫生研究,1999,28:102-104
, 百拇医药
    7,张祥宏,孙旭明,曹文军.单端孢菌素类毒素对机体免疫机能的影响.微 生物学通报,1997,24:303-305

    8,吴治芬,刘斌,朱锡华.TNF的研究进展.免疫学杂志,1997,13:136-13 9

    9,Wong SS, Zhou HR, Marin M ML, et al. Modulation of IL-1 beta, IL-6 and TNF-alpha secretion and mRNA expression by trichothecene vomitoxin in RAW 264. 7 murine macrophage cell line. Food Chem Toxicol, 1998,36:409-419

    10,Zhou HR, Harkema JR, Yan D, et al. Amplified proinflammatory cytokine expression and toxicity in mice coexposed to lipopolysaccharide and the trichothecene vomitoxin(deoxynivalenol). J Toxicol Environ Health, 1999,57(2):115-136

    (2000-02-12收稿), 百拇医药