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编号:10271395
AGE受体介导β2M-AGE对成纤维细胞的促增殖作用*
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第3期
     作者:侯凡凡 张训 任东璇

    单位:广州南方医院肾内科,中国人民解放军肾病中心(广州 510515)

    关键词:受体;成纤维细胞

    AGE受体介导β2M 摘 要 目的:探讨成纤维细胞是否为晚期糖基化终产物修饰的β2微球蛋白(AGE-β2M)生物学效应的靶细胞。方法:放射性配体结合实验;[3H]-TdR试验和直接密度计数。结果:[125]I-AGE-β2M能以特异、剂量依赖的方式与人成纤维细胞(HSF)结合,这一过程可被抗RAGE IgG所抑制。AGE-β2M能刺激HSFs的增殖,该反应可被抗RAGE IgG、但不被抗EGF中和抗体所抑制。结论:AGE-β2M可能通过与成纤维细胞RAGE的相互作用参与透析相关性淀粉样变的发生。
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    β2-microglobulin modified with advanced glycation end products modulates proliferation of human fibroblasts via a pathway mediated by rAGE

    HOU Fan-Fan, ZHANG Xun, REN Dong-Xuan

    Department of Nephrology,Nanfang Hospital,Guangzhou(510515)

    Abstract AIM:To test the hypothesis that fibroblast may be a target for the biological action of β2-microglobulin modified with advanced glycation end products(AGE-β2M).METHODS:Radioligand-binding study;[3H]-TdR and direct density quantification.RESULTS:125I-AGE-β2M bound to a human skin fibroblast cell line(HSF) in a specific,dose-dependent manner,a process inhibited in the presence of anti-RAGE IgG.HSFs exposed to AGE-β2M showed upregulation of proliferation which could be inhibited by anti-RAGE IgG,but not by anti-epidermal growth factor neutralizing antibody.CONCLUSION:AGE-β2M may play a role in the pathogenesis of dialysis-related amyloidosis via a pathway involving a fibroblast receptor for AGE.
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    MeSH Receptor; Fibroblasts

    蛋白质的氨基组经非酶性糖基化反应(Maillard 反应)被晚期糖基化终产物(advanced glycation end products,AGE)所修饰是透析相关性淀粉样变(dialysis-related amyloidosis,DRA)、糖尿病慢性并发症及某些老年疾病发生过程中的重要致病环节[1]。被AGE修饰的蛋白质具有病理生物学活性。已证实,DRA淀粉样沉积物中的主要成份是被AGE修饰的β2微球蛋白(AGE-β2M)[2]。AGE-β2M能通过刺激人单核/巨噬细胞产生促炎症细胞因子参与DRA的发生[3]

    晚近证实,AGE-β2M对单核细胞的上述生物学效应是由晚期糖基化终产物受体(receptor for AGE,RAGE)所介导的[4]。RAGE是新近从牛肺组织中分离出一种相对分子量35×103细胞表面AGE结合蛋白,存在于人单核细胞、牛内皮细胞及某些平滑肌细胞表面[5]。提示这种AGE结合蛋白属于一高度保留的受体家族。我们近期证实,人成纤维细胞表面表达RAGE[6],但其介导的生物学效应目前尚不清楚。本文拟探讨AGE-β2M对人成纤维细胞的生物学效应以及RAGE在其中所起的作用。
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    材料与方法

    一、成纤维细胞培养:

    正常人皮肤成纤维细胞系(GM05757A)购自NIGMS human gentic mutant cell repository(USA)。细胞在37℃、体积分数5%CO2条件下,培养于含10%胎牛血清(FCS)的Dulbecco's modified eagle medium中。第7~12代细胞用于实验。

    二、体外制备AGE-β2M[7]

    将纯化的人β2M(Cortex Biochem,USA)在含D-葡萄糖的磷酸缓冲液中孵育30 d。以同样条件、但不含葡萄糖的孵育液中培养的β2M作为对照。制备的样品均经透析,并经抗AGE抗体(South Carolina 大学 John Boynes教授惠赠)ELISA和荧光分光光度法鉴定。AGE-β2M样品中,AGE含量(荧光分光光度法)为26.4 U/mg 蛋白,对照为0.6 U/mg蛋白。所有样品均经E-toxate试剂盒(Sigma,USA)测定内毒素含量,均<0.2 μg/L。
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    三、AGE-β2M结合分析:

    按文献的方法[4]标记AGE-β2M。标记特异活性为2.5×104 counts.min-1.ng-1。将HSFs与不同浓度[125I]-AGE-β2M在有或无25倍摩尔过量的未标记AGE-β2M的PBS中培养3 h。在另一组实验中,HSFs与不同浓度兔抗人RAGE IgG(Columbia大学Schmidt博士惠赠)或非免疫兔IgG(Sigma,USA)在4℃下预培养2 h,洗涤后加入[125I]-AGE-β2M。反应结束时用4℃PBS洗涤。用含肝素的缓冲液洗脱结合于细胞上的放射物质。以总结合活性减去非特异结合活性(加入过量未标记蛋白孔的结合活性)作为特异结合活性。数据用Klotz和Hunston法分析。
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    四、成纤维细胞增殖试验:

    DNA合成分析按文献的方法采用[3H]-TdR法[8]。HSFs在含0.2%乳清蛋白的DMEM(DMEM-LH)中培养24 h,再与含各种浓度AGE-β2M或β2M的DMEM-LH培养66 h,加入[3H]-TdR,6 h后洗涤细胞,加入0.1 mol/L NaOH/0.1%SDS,用液闪仪测定β计数。

    直接密度计数法按文献的方法[9]。HSFs在10%FCS-DMEM中隔夜培养。洗涤后加入含50 mg/L AGE-β2M或β2M的DMEM-LH,在37℃下培养72 h后计数细胞。结果以对照(单纯培养基培养的细胞计数)的百分数表示。

    五、抗RAGE和抗EGF抗体对HSFs增殖反应的影响:
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    将生长至融合期或隔夜培养的HSFs与含不同浓度兔抗人RAGE IgG或非免疫兔IgG的DMEM-LH在37℃下预培养2 h。洗涤后加入50 mg/L的AGE-β2M培养72 h。用[3H]-TdR或直接密度计数法测定增殖反应。为确定抗EGF抗体对HSFs增殖反应的影响,在HSFs培养中同时加入50 mg/L的AGE-β2M和羊抗人EGF中和抗体(R&D System,USA)。再按上述方法测定HSFs的增殖。

    六、数据处理:

    实验均重复3次。数据以x-05.gif (98 bytes)±s表示。变量分析采用ANOVA。成对数据的比较采用Student-Newman-Keuls法。
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    结果

    一、AGE-β2M通过RAGE介导的作用与HSFs结合:

    125I-AGE-β2M与HSFs共同孵育后,呈现剂量依赖的特异性结合。kd≈86.5±9.5 mol/L(n=3)。非特异结合率均≤总结合率的25%。HSFs与抗RAGE IgG预孵育后,与125I-AGE-β2M的结合呈现剂量依赖的抑制现象,而与非免疫兔IgG预孵育对125I-AGE-β2M的结合无明显影响(图1)。09.gif (8651 bytes)

    Fig 1 Binding of [125I]-AGE-β2M to HSFs:effect of RAGE blockage.HSFs were pretreated with the indicated concentration of anti-RAGE IgG(c,d,e,f)or nonimmune IgG(b) for 2 h and then [125I]-AGE-β2M alone or in the presence of a 25-fold molar excess of unlabeled AGE-β2M was added and a binding assay was carried out.100% is defined as specific binding in the absence of anti-RAGE IgG(a).Data are expressed as x-08.gif (98 bytes)±s,n=3.ANOVA,P<0.0001,SNK:significant difference between c,d,e and f,P<0.01
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    图1 抗RAGE IgG对125I-AGE-β2M与HSFs结合能力的影响

    二、AGE-β2M通过RAGE介导的作用刺激HSFs增殖:

    DNA合成分析表明,经与AGE-β2M培养的HSFs,[3H]-TdR掺入量呈剂量依赖的增加,而经同样浓度β2M处理的HSFs,[3H]-TdR掺入量无明显增加(图2)。HSFs经与兔抗人RAGE IgG预培养后,由AGE-β2M引起的增殖反应受到抑制,而与非免疫兔IgG预培养无此作用(图3)。抗人EGF中和抗体对AGE-β2M引起的HSFs增殖反应无明显影响(图3)。

    直接密度计数进一步证实了上述现象。HSFs与AGE-β2M共同培养后的细胞计数(145.0%±5.4%,n=3)明显高于β2M培养组(101.8%±2.9%,n=3,P<0.01)。抗人RAGE预培养明显抑制AGE-β2M引起的细胞增殖(110.0%±7.1%,n=3)。抗人EGF对AGE-β2M的促增殖作用无明显影响(139.3%±7.9%,n=3)。10.gif (7965 bytes)
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    Fig 2 Mitogenic responses of HSFs to AGE-β2M or β2M.Confluent,quiescent cells in DMEM-LH were stimulated with AGE-β2M or β2M for 72h.[3H]Thymidine incorporation (counts*min-1) in control wells,to which no inducers were added,was set at 100%.Data are expressed as x-09.gif (98 bytes)±s,n=3.ANOVA,P<0.01;Presence of AGE,P<0.01 图2 AGE-β2M和β2M对HSFs增殖的影响11.gif (10593 bytes)
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    Fig 3 Proliferation of HSFs:effect of anti-RAGE and anti-EGF. Confluent,quiescent cells in DMEM-LH were incubated with 50 mg/L AGE-β2M(a) or 50 mg/L AGE-β2M+50 mg/L anti-human EGF(b) for 72 h.In other experiments,HSFs were pretreated with nonimmune IgG(c) or anti-human RAGE IgG(d,e,f) for 2 h,followed by incubation with 50 mg/L AGE-β2M for 72 h.[3H]Thymidine incorporation(counts.min-1) in control wells without inducers was set at 100%. Data are expressed as x-10.gif (98 bytes)±s,n=3.ANOVA,P<0.01.SNK:d,e and f significant different from a,b and c,P<0.01
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    图3 抗RAGE和抗EGF抗体对HSFs增殖反应的影响 讨 论

    AGE的形成和蓄积最常见于糖尿病。在高血糖状态下,蛋白质经历一连续非酶性糖基化氧化反应[1]。AGE的形成需数周甚至数月时间,因此通常只有半衰期较长的蛋白质可自发地不断形成AGE。然而当慢性肾功能衰竭时,由于清除障碍及其他目前尚不清楚的原因,体内一些短半衰期的血浆蛋白如β2M亦能被AGE所修饰并发生蓄积。

    DRA是长期透析病人严重的致残性并发症。淀粉样沉积主要发生于骨、关节组织[10],其发生机制目前尚不完全清楚。已经证实,DRA时淀粉样沉积物中的主要成分是AGE-β2M[2]。AGE-β2M能通过RAGE介导的作用刺激单核/巨噬细胞产生TNF-α等促炎症细胞因子[4]。因此目前认为,AGE-β2M可以通过单核/巨噬细胞启动的炎症反应,导致DRA时的骨关节病变。然而组织学观察表明,DRA时病变局部的炎症反应通常较弱,也并非所有病例均存在单核细胞浸润[11]。我们的研究第一次证实,AGE-β2M能通过RAGE介导的作用与人成纤维细胞结合,提示成纤维细胞也是AGE-β2M生物学作用的靶细胞。AGE-β2M刺激成纤维细胞增殖的作用可被抗RAGE抗体所抑制,表明其是由RAGE所介导的。以往曾有报告,人成纤维细胞FS4能与AGE修饰的白蛋白结合,这种结合使FS4的EGF和EGF受体mRNA的表达上调[1]。然而我们的结果中,AGE-β2M通过RAGE介导的HSFs增殖反应并不能被人EGF中和抗体所抑制。由于AGE结构上的异质性,特定分子被AGE修饰后可能具有不同的功能特性。细胞表面不同的AGE结合蛋白也可能介导着不同的生物学效应。
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    总之,我们的研究证实,AGE-β2M能通过RAGE介导的作用刺激成纤维细胞增殖。由于成纤维细胞及其相关间质细胞在结缔组织和骨的代谢与重建过程中具有重要作用,本研究结果提示,除单核/巨噬细胞外,AGE-β2M并可能通过与成纤维细胞的相互作用参与DRA的发病过程。

    *国家自然科学基金资助(No.39770349)

    参考文献

    1 Vlassara H.Recent progress on the biologic and clinical significance of advanced glycosylation end products.J Lab Clin Med,1994,124:1.

    2 Miyata T,Oda O,Inagi R,et al.β2-microglobulin modified with advanced glycation end products is a major component of hemodialysis-associated amyloidosis.J Clin Invest,1993,29:1243.
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    3 Miyata T,Inagi R,Lida Y,et al.Involvement of β2-microglobulin modified with advanced glycation end products in the pathogenesis of hemodialysis-associated amyloidosis.J Clin Invest,1994,93:521.

    4 Miyata T,Hori O,Zhang JH,et al.The receptor for advanced glycation end products(RAGE) is a central mediator of the interaction of AGE-β2-microglobulin with human mononuclear phagocytes via an oxidant-sensitive pathway.J Clin Invest,1996,98:1088.
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    5 Brett J,Schmidt AM,Yan SD,et al.Survey of the distribution of a newly characterized receptor for advanced glycation end products in tissues.Am J Pathol,1993,1436:1699.

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    7 Hou FF,Chertow GM,Kay J,et al.The interaction between β2-microglobulin and advanced glycation end products in the development of dialysis related-amyloidosis.Kidney Int,1997,51:1514.
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    11 Drueke T,Touam M,Zingraff J.Dialysis-associated amyloidosis.Adv Renal Repl Thera,1995,2:24.

    1997年8月28日收稿,1998年1月19日修回, http://www.100md.com