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编号:10267243
骨髓细胞经酸性成纤维细胞生长因子孵育后程序移植的实验研究
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 1999年第5期
     作者:项莺松 杨如俊 蔡建明 李百龙

    单位:200433 上海,第二军医大学放射医学研究所

    关键词:骨髓移植;酸性成纤维细胞生长因子;移植物抗宿主病

    中华放射医学与防护杂志/990504 【摘要】 目的 充分利用酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)促进造血重建的作用,以进一步完善程序移植新方法。方法 以昆明种小鼠急性放射病为模型,进行了骨髓细胞(BMC)经自牛脑中制备的aFGF孵育后程序移植对造血重建、急性移植物抗宿生病(GVHD)的研究。结果 aFGF孵育后程序移植BMC 4×106,存活率达40%,比单纯一次移植BMC 1×107组高(30%),但不如单纯骨髓程序移植BMC 4×106组(60%);另一方面,外周血白细胞、骨髓有核细胞计数、CFU-E、CFU-GM、CFU-S比一次骨髓移植1×107组和单纯骨髓程序移植BMC 4×106回升快,而CFU-F回升无差别;GVHD较一次骨髓移植1×107组轻,较骨髓程序移植4×106重。结论 引起GVHD的主要原因是异基因T淋巴细胞,通过aFGF孵育后程序移植可以更充分地发挥其促进造血重建的作用,而减轻GVHD。
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    Scheduled transplantation of bone marrow cells preincubated with acidic fibroblast growth factor(aFGF)

    XIANG Yingsong,YANG Rujun,CAI Jianming,et al.

    Department of Radiation Medicine,Second Military Medical University,Shanghai 200433,China

    【Abstract】 Objective To develop a new method of bone marrow scheduled transplantation (BMST) by making use of the effects of acidic fibroblast growth factor (aFGF) on improving hematopoiesis. Methods The scheduled transplantation of bone marrow cells preincubated with aFGF (aFGF-BMST) was carried out to study the effects of aFGF on hematopoietic reconstitution and reducing acute graft versus host disease (GVHD) in acute radiation disease model of Kungming mice. Results The survival rate of the group of aFGF-BMST mice with 4×106BMXs was 40%,which was higher than the survival of the group of BMT with 1×107BMCs alone (30%),but was lower than the survival of the group of BMST with 4×106 BMCs. On the other hand,the recovery rates in numbers of leucocytes,nucleated cells and CFU-E,CFU-GM,CFU-S were faster than those in the group of BMT with 1×107 BMCs alone and in the group of BMST with 4×106 BMCs.In addition,the severity of GVHD in the group of aFGF-BMST mice with 4×106 BMCs was lower than that in the group of BMT with 1×107 BMCs alone but was higher than that in the group of BMST with 4×106 BMCs. Conclusion Although aFGF can activate heterogneous T cells to cause GVHD,there is prospect of making full use of the effects of aFGF on improving hematopoisis and reducing the side effects of aFGF leading to GVHD through scheduled transplantation of bone marrow cells preincubated with aFGF.
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    【Key words】 Bone marrow transplantation Graft versus host disease Acidic fibroblast growth factor

    酸性成纤维细胞生长因子(aFGF),在造血细胞上有其结合位点,与多种造血生长因子(IL-3,IL-6,CSF-GM,EPO等)有协同作用,体外可促进成纤维细胞集落(CFU-F)的生长进而促进造血细胞的增殖与分化。但因aFGF易与血中的肝素类物质结合,代谢快,体内研究不多,临床大多只能局部应用。所以我们在观察到骨髓程序移植能充分利用了每次腾出的“龛位”,减少了移植细胞数,提高了移植效果的基础上,设想aFGF与骨髓细胞在体外孵育配合骨髓细胞程序移植,以发挥aFGF对造血重建的作用。现将结果报道如下。

    材料和方法

    1.aFGF的制备:参照文献方法[1,2],从新鲜牛脑中提取,结果aFGF、bFGF得率分别为610 mg/kg和35 mg/kg,彻底透析、浓缩,冷冻干燥后低温保存待用。
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    2.细胞制备与孵育:按常规方法制备骨髓单个核细胞后直接放入-80℃深低温冰箱保存(与液氮冻存法比较,存活率相当,且简便有效,见另文[3]),复苏后在37℃下2×107/ml骨髓细胞与aFGF 50 ng/ml孵育4小时后,离心收集,调整细胞至1×106/ml,取0.4 ml经尾静脉输注给受体小鼠。

    3.实验动物及饲养:昆明种小鼠,6~8周龄,体重(22±2)g,为第二军医大学动物中心提供。受体鼠预处理为60Co γ射线照射,吸收剂量率为1.5?Gy/min,吸收剂量为8.0?Gy。各移植小鼠放入洁净动物饲养柜内精心饲养,均不给予GVHD预防药物,以成活60天的个数为活存数。

    4.骨髓移植及分组:①照射对照组:照后4小时,经尾静脉输注0.4?ml RPMI-1640液;②单纯骨髓一次移植组:照后4小时内,经尾静脉一次移植经冻存的同种异基因骨髓细胞1×107;③单纯骨髓程序移植组:分别于照后4小时内,照后第1、2、3天经尾静脉移植经冻存的同种异基因骨髓细胞1×106共4次;④骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植组:照后4小时内,照后第1、2、3天经尾静脉移植、aFGF孵育后同种异基因骨髓细胞1×106
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    5.造血重建指标的测定:于照射后第11、17天,按常规方法进行外周血白细胞、骨髓有核细胞计数及CFU-E、CFU-GM、CFU-S、CFU-F的测定[4]

    6.病理学检查:取照后第35天存活小鼠的爪垫皮肤、肝脏、小肠肠管作GVHD的病理组织学检查。

    结果

    1.骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植对受照小鼠存活率的影响:单纯骨髓程序移植4×106骨髓细胞能显著提高存活率,达60%,与一次大量移植1×107组(30%)比较差异有显著性。反映了骨髓程序移植减少了移植细胞数,却能使更多的骨髓造血干细胞植入,增加存活率,是一种较好的移植新方法(表1)。骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植增加存活率达40%,但与单纯一次骨髓大量移植1×107组比较相差不显著,移植效果不如单纯骨髓程序移植。
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    表1 骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植

    对受照小鼠存活率的影响 组别

    细胞数/次

    次数

    动物数

    存活率(%)

    aFGF+程序移植

    1×106

    4

    30

    40

    骨髓程序移植
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    1×106

    4

    30

    60

    骨髓一次移植

    1×107

    1

    30

    30

    照射对照

    0

    0

    30
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    0

    注:与骨髓一次移植1×107组比,* P<0.05

    2.骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植对受照小鼠外周血白细胞、骨髓有核细胞数的影响:外周血的变化和骨髓有核细胞数的变化一致,少量骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植和单纯骨髓细胞4×106程序移植能达到一次大量骨髓细胞1×107移植的效果,在照后17天白细胞和骨髓有核细胞已有显著回升。反映了骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植所需细胞数少却能达到造血重建(表2)。

    表2 aFGF孵育后骨髓程序移植对受照小鼠外周血白细胞和骨髓有核细胞数的影响(±s) 组别

, 百拇医药     例数

    白细胞(×109/L)

    骨髓有核细胞(×106/股骨)

    11d

    17d

    11d

    17d

    aFGF+程序移植

    10

    1.81±0.09

    8.09±0.30

    25.8±1.06
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    52.4±1.89

    骨髓程序移植

    10

    0.84±0.10

    4.04±0.56

    15.3±1.01

    35.8±2.90

    骨髓一次移植

    10

    0.96±0.06

    4.50±0.20

    16.2±0.76
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    32.9±1.65

    正常对照组

    10

    10.80±0.66

    10.88±0.57

    71.4±5.09

    56.5±3.29

    照射对照组

    10

    -

    -

    -

    -
, 百拇医药
    注:- 表示照射对照组小鼠在照射后第11天前已经死亡,指标未检测,以下相同 3.骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植对受照小鼠造血干祖细胞的影响:由表3可见,骨髓程序移植4×106组在照射后第11天造血祖细胞CFU-E、CFU-GM的恢复比单纯一次骨髓移植1×107组稍快但未达显著,但于照后17天已达正常,显著优于一次移植组。骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植CFU-E、CFU-GM的恢复最快,在照射后第11天造血祖细胞CFU-E、CFU-GM的恢复比骨髓程序移植4×106组快,达显著水平,于照后17天已达正常。造血基质祖细胞CFU-F的恢复较快,各移植组均于照后17天达正常,各组比较无差别。造血干细胞CFU-S的恢复较慢,但骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植组和骨髓程序移植也于照后17天达正常水平,要优于一次移植组。

    表3 aFGF+程序移植对受照小鼠造血干祖细胞的影响(±s) 组别
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    例

    数

    CFU-GM/105BMC

    CFU-E/105BMC

    CFU-F/5×105BMC

    CFU-S/105BMC

    11d

    17d

    11d

    17d

    11d
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    17d

    11d

    17d

    aFGF+程序移植

    8

    78.0±7.4

    111.0±8.9

    215.0±26.2

    330.0±11.2

    7.8±7.4

    11.1±8.9

    17.8±7.4
, 百拇医药
    19.1±8.9

    骨髓程序移植

    8

    56.0±5.8

    111.0±10.0**

    158.0±13.8

    334.0±18.5

    8.2±2.7

    12.6±1.5

    7.0±1.7

    13.4±4.6
, 百拇医药
    骨髓一次移植

    8

    46.0±6.2

    48.0±2.4

    135.0±11.9

    228.0±14.1

    8.4±2.9

    12.2±1.9…

    12.6±3.5

    正常对照组

    8

    93.0±5.8
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    112.0±8.8

    405.0±16.6

    334.0±10.4

    13.4±1.1

    14.4±1.2

    21.6±1.8

    21.0±5.1

    照射对照组

    8

    -

    -

    -

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    -

    -

    -

    -

    注:与骨髓一次移植组比,** P<0.01;…表示CFU-S测定失败 4.骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植对GVHD的影响:单纯骨髓一次移植组小鼠均出现皮肤基底层水肿变性、嗜酸性变,肝细胞变性坏死、胆小管闭塞、淋巴细胞浸润,小肠绒毛坏死脱落、肠腺减少,病理改变GVHDⅡ~Ⅲ级;骨髓程序移植组小鼠皮肤检查有少量淋巴细胞浸润,肝细胞轻度水肿变性,小肠少量淋巴细胞浸润,病理改变GVHDⅠ级,比一次移植组轻。骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植组小鼠均出现皮肤基底层水肿变性、嗜酸性变,肝细胞变性坏死、胆小管闭塞、淋巴细胞浸润,小肠绒毛坏死脱落、肠腺减少,病理改变GVHDⅡ级,比一次移植组轻。
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    讨论

    aFGF能使血管内皮细胞刺激硫酸肝素粘多糖(HSPG)的合成,促进细胞修复,趋化游走,血管形成,伤口愈合。但是aFGF在造血及免疫重建中的研究还很少,体外实验发现,FGF能增强与GM-CSF,Meg-CFS,EPO的协同作用,而且是一种良好的放射防护剂[5],但是静脉内给药很快就与血中HSPG相结合,难以到达骨髓中发挥作用,所以,我们在根据在放射损伤后数天内,干细胞存在增殖期死亡和CD34+细胞发生细胞凋亡有时间性的现象进而提出的造血微环境中“龛位”的腾空也有时间性的推测,以及由此进行的旨在充分利用每次腾出的“龛位”和促进移植干细胞归巢的骨髓程序移植新方法基础上[6],进一步进行了骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植的研究。结果表明aFGF可以促进造血重建,存活率比单纯一次骨髓移植1×107组高,GVHD也较一次骨髓移植组轻,但较骨髓程序移植组重,存活率不如单纯骨髓程序移植4×106组。aFGF可使淋巴细胞混合反应(MLR)加强[7],提示aFGF孵育后程序移植可能使干祖细胞活化了,移植后一方面可能使细胞表面的粘附分子表达增加从而增加其锚着能力,促进干祖细胞归巢[8,9];另一方面干祖细胞与aFGF结合后可减少细胞凋亡[7],这样就可以使回巢的干祖细胞数增加;但又由于T淋巴细胞也表达aFGFR,aFGF也可以使T淋巴细胞活化及减少凋亡,增强GVHD。
, 百拇医药
    总之,骨髓细胞经aFGF孵育后程序移植的研究,为探讨FGF在造血重建中的作用提供了一条新路子。如果联合使用G-CSF,M-CSF促使反应性T细胞凋亡,以及促使Th1向Th2定向分化,诱导免疫耐受形成,可能减轻aFGF引起GVHD的副作用,值得进一步研究。

    致谢:本研究中aFGF的分离纯化得到本研究室张爱兵博士的帮助

    本课题受国家自然科学基金资助(项目号:39600077)

    参考文献

    1 Gospodarowica D. Purification of a fibroblast growth factor from bovine pituitary.J Biol Chem,1975,25:2515-2356.
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    2 Bohem P,Bairs A,Gospodarowica D.Acidic FGF from bovine brain:amino-terminal sequence and comparison with basic FGF.EMBO J,1985,4:1951-1967.

    3 项莺松,杨如俊,张明华,等.-80℃直接保存骨髓细胞及其在程序移植中应用.第二军医大学学报,1998.

    4 唐佩璇,杨天楹,主编.造血细胞培养技术.西安:陕西科学技术出版社.1985.

    5 Lowry PA,Deacom D, Witefield P, et al.Stem cell factor induction of in vitro murine hemopoietic colony formation by “subliminal” cytokine combinations:the role of “angiopoiesis factors”.Blood,1992,80:663-669.
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    6 项莺松,杨如俊,闵锐,等.胎肝基质细胞强化骨髓移植治疗急性放射病.中华放射医学与防护杂志,1998,18:249-252.

    7 Zhao XM,Byrd VM,Mckeehan Wl,et al.Costimulation of human CD+4 T cells by fibroblast growth factorl-1(acidic fibroblast growth factor).J Immunol,1995,155:3904-3928.

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    9 Tavassoli M,Konno M,Shiota,Y,et al.Enhancement of the grafting efficiency of transplanted marrow cells by preincubation with interleukin-3 and granulocyte-macrophage colony-stimulatory factor.Blood,1991,77:1599-1607.

    (收稿:1998-07-31 修回1998-10-14), http://www.100md.com