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编号:10269144
高氧性肺损伤大鼠骨髓巨核细胞集落形成能力与肺组织巨核细胞数目
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 1998年第7期
     作者:杨杰 杨默 霍泰辉 李桂霞 许峰 谷嘉禧

    单位:香港中文大学医学院儿科学系(第一作者现在510010 广东省妇幼保健院)

    关键词:巨核细胞;动物;新生;支气管肺发育不良

    中华儿科杂志/980705 【摘要】 目的 探讨支气管肺发育不良(BPD)肺损伤对巨核细胞的影响。方法 建立高氧性肺损伤新生大鼠动物模型,并使用血浆凝块巨核细胞集落培养方法和乙酰胆碱酯酶(AchE)染色法比较了高氧性肺损伤大鼠模型与正常对照的巨核细胞集落生成能力及肺组织巨核细胞数量。结果 高氧性肺损伤大鼠组骨髓巨核细胞集落形成能力(50.7±13.1/2×105细胞)与正常组(13.3±6.5/2×105细胞)比较,经配对t检验(P<0.01),高氧性肺损伤大鼠肺组织中巨核细胞数目为22.0±3.8/20个高倍视野(×80),较正常组38.2±4.5/20个高倍视野少(P<0.01)。结论 提示高氧性肺损伤造成血小板及巨核细胞破坏增多,肺中巨核细胞数目减少,而骨髓中巨核细胞增殖能力反馈性增加。
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    Effects of oxygen toxicity on megakaryocytopoiesis in neonatal rats: bone marrow cell CFU-MK formation and level of megakaryocytes in pulmonary tissues Yang Jie, Yang M, Fok Tai Fai, et al. Department of Paediatrics, The Chinese University of Hong Kong, Hong Kong

    【Abstract】 Objective Oxygen toxicity plays a major role in the pathogenesis of bronchopulmonary dysplasia (BPD)in neonates requiring ventilation. As thrombocytopenia is also prevalent in these newborns, our aims were to study the regulation of megakaryocytopoiesis associated with oxygen toxicity in a rat model. Methods The plasma clot method was used to quantify colony-forming-units-megakaryocytes (CFU-MK) in the bone marrow of newborn rats kept in a high oxygenated atmosphere. Frozen lung tissue sections were stained with acetyl-choline esterase (AchE) for megakaryocyte (MK) counts. Results CFU-MK were higher (P<0.01) in bone marrow samples obtained from oxygen-treated rats (50.7±13.1/2×105 cells). The MK cell lelvels in the lung sections were lower in oxygen-treated rats (22.0±3.8 cells vs. 38.2±4.5 cells, P<0.01). Conclusion Our preliminary data suggest that MK damage may occur in lung tissues as a result of oxygen toxicity and the up-regulation of MK-progenitor cells in the bone marrow may represent a repair mechanism for replenishing MK cells and platelets.
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    【Key words】 Megakaryocytes Animals, newborn Bronchopulmonary dysplasia

    支气管肺发育不良(bronchopulmonary dysplasia, BPD) 是一种因长期用氧,氧毒性使肺组织纤维化及肺萎陷的病变[1]。随着新生儿重症监护技术的日益提高及机械通气的广泛应用,BPD在新生儿重症监护中心越来越常见。BPD 多发于早产儿、呼吸窘迫综合征等需要长期机械通气治疗的患儿,而早产、 呼吸窘迫综合征均有较高的血小板减少症发生率[2~4],亦有报道58% 收住新生儿重症监护中心患儿合并血小板减少症[5]。血小板来源于骨髓的巨核细胞,每个巨核细胞大约可生成3 000个血小板,肺部可能是巨核细胞释放出血小板的场所[6,7]。巨核细胞-血小板的生长调节是一个复杂过程,主要通过血小板生长因子(thrombopoietin, TPO)的调节。已有报道BPD时IL-6水平增高[8]。以往关于BPD病理变化的研究很多,但有关血液学方面的研究较少。为了研究BPD病变对巨核细胞的影响,作者建立了高氧性肺损伤新生大鼠动物模型并比较高氧组与正常组骨髓巨核细胞集落形成能力及肺组织中巨核细胞数量。
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    对象及方法

    一、对象

    12只怀孕22天顺产分娩出的SD大鼠,出生后24小时内编号并随机分为两组,分别放在两个有机玻璃容器中,为了更好控制环境温度、湿度及氧气浓度,将两个容器放入新生儿培养箱中,两组温度均为25℃,湿度20%~50%,高氧性肺损伤组接受流量5L/min,浓度95%氧气,正常组接受常压下空气。为了避免大鼠母亲由于氧毒性致护理能力下降,进而影响两组实验结果可比性,每24小时将两组大鼠母亲更换一次。七天后高氧组大鼠出现明显呼吸困难,呻吟。此时,将两组大鼠腹腔内注射足量苯巴比妥钠,打开胸腔,取出右上叶肺组织,并取出两侧股骨。

    二、方法

    1.巨核细胞集落培养:将取出的大鼠股骨两端剪开,用21~23号针头插入尾端,并用2 ml伊思考夫改良杜尔贝可培养基(Iscove′s modified Dulbecco′s medium,IMDM)培养液将骨髓冲到离心管中,温度22℃,经离心1 200 r/min,10分钟,两次后,进行细胞计数,通常每只大鼠可获5~10×106骨髓细胞。将2×105骨髓细胞转移到petri培养基中(35mm,Lux),采用血浆凝块培养体系,其培养条件包括:0.34mg氯化钙,10%枸橼酸小牛血浆,100 U青霉素,50 μg链霉素,1%去铁牛血清白蛋白(BSA,Sigma),1×10-42-巯基乙醇,TPO 20ng(Genzyme, MA, USA)和IMDM培养液,使总量达到1ml,将培养基置于37℃,湿度100%,5% CO2培养箱中培养7天。7天后进行固定,干燥,使用乙酰胆碱酯酶(AchE) 染色法和苏木素复染识别巨核细胞集落,使用显微镜计算巨核细胞集落(CFU-MK)和单核-粒细胞集落(CFU-GM)。CFU-MK集落标准为大于或等于3个巨核细胞,CFU-GM集落标准为大于或等于40个细胞。
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    2.肺组织巨核细胞计数:大鼠肺组织置于液氮中保存, 取出后进行常规冰冻切片,厚度为6 μm,切片在1%福尔马林固定10分钟进行AchE染色及苏木素复染,并用显微镜计算每20个高倍视野(×80)中巨核细胞数目。

    3.AchE染色方法:标本先在10%福尔马林固定10分钟,然后用0.1 mol, pH 6.0磷酸溶液冲洗,AchE溶液室温下染色2~4小时,再以50%甲醇洗涤,苏木素复染,淡氨蓝染。

    三、统计方法

    数据输入电脑,采用t检验程序进行统计。

    结果

    一、肺组织中巨核细胞数目的比较

    大鼠肺组织经AchE染色及苏木素复染,鉴别巨核细胞,计算20个高倍视野(×80)中巨核细胞数目。结果显示高氧性肺损伤大鼠组肺组织中巨核细胞数目较正常少,每20个高倍视野分别为22.0±3.8和38.2±4.5,配对t检验P<0.01,差异有显著性,如附表所示。
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    附表 两组大鼠巨核细胞数目比较(±s) 组别

    例

    数

    CFU-MK

    (2×105细胞)

    CFU-GM

    (2×105细胞)

    肺组织中巨核细胞数量

    [(×80)/20高倍视野]

    高氧组
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    6

    50.7±13.1

    66.68±21.9

    22.0±3.8

    正常组

    6

    13.3± 6.5

    30.68± 7.9

    38.2±4.5

    P值

    0.001 6

    0.019 9
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    0.005 5

    二、骨髓巨核细胞集落形成能力

    骨髓细胞在血浆凝块培养体系中,经过7天培养后,进行AchE染色和细胞集落计数。结果如附表所示,高氧性肺损伤大鼠组(高氧组)巨核细胞集落形成与正常组比较,经配对t检验P<0.01,差异有显著性。同时,我们亦发现高氧性肺损伤大鼠组肺组织巨核细胞数目较正常组少,分别为配对t检验P<0.01,差异有显著性。

    高氧肺损伤大鼠肺组织巨核细胞见图1。图中可见橙黄色的巨核细胞,数目较正常组的肺中巨核细胞少(图2)。

    正常大鼠肺组织巨核细胞见图2。图中可见AchE染色阳性、呈橙黄色正常肺组织中的巨核细胞。

    大鼠的巨核细胞集落见图3。图中所示为一个AchE阳性的巨核细胞集落。讨论
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    一、巨核细胞-血小板生长调节因素

    巨核细胞-血小板的生长调节是一个复杂、多层面参与的细胞学和生物学过程。它包括造血干细胞通过增殖和分化形成巨核细胞,巨核细胞生成和释放血小板。巨核细胞的生长调节主要是由最近克隆和纯化出来的一个巨核细胞-血小板特异性生长因子——血小板生长素(TPO)调节[9]。此外还受白细胞介素3(IL-3),白细胞介素6(IL-6),白细胞介素11(IL-11)等多种细胞因子的影响[10~12]。同时,血小板数量可能对巨核细胞的生成,有一个反馈调节机制,但目前尚未清楚理想的巨核细胞生长发育需要生长因子、靶细胞和骨髓造血微环境的相互作用。血小板的数目、巨核细胞原始细胞增加或减少、造血生长因子水平的改变,都会导致巨核细胞生长异常[13]

    二、高氧性肺损伤与细胞因子的关系

    有报道指出BPD病变的发展与IL-6活性呈正相关,而IL-6有协同TPO增加巨核细胞生长和成熟的能力。另一个有关的细胞因子是血小板激活因子(PAF),有研究发现BPD的严重程度与PAF水平呈正相关[14],而PAF不仅可通过与成纤维细胞的受体结合,影响IL-6的转录,刺激成纤维细胞中IL-6的表达[15],而且也增加骨髓细胞DNA的合成[16],所以PAF在BPD大鼠骨髓巨核细胞增殖能力增强的过程中也起一定作用。
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    三、高氧性肺损伤对巨核细胞集落生成能力及对肺中巨核细胞的影响

    BPD是一种氧毒性使肺组织纤维化及肺萎陷的病变。常见于早产儿、呼吸窘迫综合征等需要长期机械通气治疗或氧疗法的病人,而早产、呼吸窘迫综合征、机械通气均可并发血小板减少症。有证据显示肺部可能是巨核细胞释放血小板的部位。BPD病变时肺内血管内皮细胞,支气管上皮细胞均受到损害,肺部巨核细胞亦受到损害,令巨核细胞在该部位释放血小板过程受阻,导致血循环中血小板减少。本研究观察肺组织中巨核细胞减少亦支持这一假设。此外,肺组织受损时,细胞新陈代谢增加,可能使血小板、巨核细胞的消耗或破坏增加。由于血循环中血小板减少,通过反馈调节机制使骨髓巨核细胞增殖能力增强。

    由于BPD临床上常合并血小板减少症,但该疾病的骨髓巨核细胞生长能力和肺部血小板释放研究尚少。作者建立了高氧性肺损伤的大鼠动物模型,并首次研究了高氧性肺损伤大鼠骨髓巨核细胞集落形成能力和肺组织中巨核细胞数目的改变。我们的结果证明了高氧性肺损伤造成血小板及巨核细胞增殖能力反馈性增加。
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    本研究证实高氧性肺损伤时肺组织中巨核细胞数目减少,而骨髓的巨核细胞增殖能力增加。提示肺部高氧损伤时巨核细胞的破坏增加,释放血小板能力减弱,引起血循环中的血小板减少,而血小板减少反馈刺激骨髓巨核细胞的增殖能力增加。本研究只是对高氧性肺损伤血液学变化的初探,我们将继续研究高氧性肺损伤时IL-6、TPO的变化及与巨核细胞数目及大小的关系。

    图1高氧性肺损伤大鼠肺组织巨核细胞,数目较正常组的肺中巨核细胞少。肺组织常规冰冻切片,经乙酰胆碱酯酶标已出巨核细胞,苏木素复染*100

    图2正常大鼠肺组织巨核细胞。图中风橙黄色的巨核细胞。肺组织常规冰冻切片,经乙酰胆碱酯标记巨核细胞,苏木素复染*100
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    图3大鼠的巨核细胞集落。图中见一个乙酰胆碱酯胆碱酶阳性的巨核细胞集落。大鼠骨细胞在浆凝块培养7天,固定。干燥和乙酰胆碱酯酶染色*100

    参考文献

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    10 Iahibashi T, Kimura H, Uchida T, et al. Human Interleukin-6 is a direct promoter of maturation of megakaryocytes in vitro. Proc Natl Acad Sci, 1989,86:5953-5957.

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