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编号:10271659
重组人白细胞介素-1β对人胚胎胰岛分泌白细胞介素-6及对胰岛分泌功能的影响
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 2000年第2期
     作者:孙汭 田志刚 张建华 张捷

    单位:(山东省医科院基础所山东肿瘤生物治疗研究中心,山东 济南 250062)

    关键词:人类;胚胎;胰岛;白细胞介素6;白细胞介素1

    中国病理生理杂志000205

    [摘 要] 目的:探讨rhIL-1β对人胚胎胰岛分泌IL-6以及对胰岛分泌功能的影响。方法:采用常规消化方法分离人胚胎胰岛并对其进行原代培养,加入不同浓度的rhIL-1β培养48 h取其上清,测定IL-6、胰岛素、胰高血糖素含量和IL-6 McAb中和试验,对rhIL-1β刺激和对照组胰岛RNA进行IL-6 RNA斑点杂交。结果:(1)经rhIL-1β刺激后胰岛培养上清IL-6含量显著升高,在一定范围内呈剂量依赖关系(74~294 mU/胰岛);(2)IL-6 McAb对上清中IL-6有很强的中和效应;(3)斑点杂交结果显示rhIL-1β刺激的胰岛RNA中IL-6 mRNA含量升高;(4)上清胰岛素和胞内胰岛素含量降低(分别为0.78~0.48 IU/胰岛和0.79~0.45 IU/胰岛);(5)上清胰高血糖素分泌能力明显升高(1.0~3.2 pg/胰岛),分泌趋势与IL-6相似。结论:胰岛的分泌功能及产生IL-6的能力受IL-1的调节。
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    [中图分类号] Q487 [文献标识码] A

    [文章编号] 1000-4718(2000)02-0113-04

    The effects of rhIL-1β on human fetal islets function and IL-6 production

    SUN Rui, TIAN Zhi-gang, ZHANG Jian-hua, ZHANG Jie

    ( Shandong Cancer Biotherapy Center, Shandong Academy of Medical Sciences, Jinan 250062, China)

    [Abstract] AIM: To study rhIL-1β effects on fetal islet function and IL-6 production in vitro. METHODS: Islets from fetal pancreas was separated by collagenase type V (0.5 mg/mL) and cultured in vitro. The islets were exposed to culture medium alone for 48 h or with different concentration of rhIL-1β. The supernatants of culture of human fetal islets were assayed for IL-6, insulin and glucagon. RESULTS:(1) IL-6 activity was increased 4.0 folds (74-294 mU/islet) when islets were exposed to rhIL-1β(20U/mL); (2) IL-6 McAb significantly reduced IL-6 activity in islet supernatants from control group or islet exposed to rhIL-1β treated group; (3)IL-6 mRNA in human fetal islet exposed to rhIL-1β is higher than control in dot hybridization; (4) Soluble insulin and cellular insulin within islet released to supernatants was slightly decreased (0.48~0.78 IU/islet and 0.65~0.79 IU/islet); (5) Glucagon secretion was significantly increased 3.2 folds (1.0~3.2 pg/islet). CONCLUSION: Pancreatic islets produce IL-6 is up-regulated by rhIL-1β. On the other hand, Il-6 produced by the islet may act as a costimulator for autoreactive B and T lymphocytes in autoimmune diabetes.
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    [MeSH] Human; Embryo; Islets of langerhans; Interleukin-6; Interleukin-1

    体外实验表明白细胞介素1(interleukin-1, IL-1)能显著地升高胰岛β细胞的凋亡,并引起胰岛素分泌下降[1]。实验又发现IL-1刺激小鼠胰岛β细胞分泌白细胞介素6(interleukin-6, IL-6),提示二者在胰岛功能和胰岛依赖型糖尿病(insulin dependent diabetes mellitus, IDDM) 的发病中起不同作用。为了进一步探讨正常人胰岛在IL-1β作用下对IL-6的分泌状况以及对胰岛功能的影响,以便为研究IL-1β和IL-6在IDDM中的可能作用提供依据,我们选择了胚胎期胰岛进行研究。

    材 料 和 方 法

    一、样品的采取和胰岛细胞的分离培养
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    实验所用样品为自然死亡2 h以内的早产胎儿。按常规方法无菌取出胰腺,胰岛细胞的制备同文献[2]。胶原酶V型为Sigma 公司产品,活性为510 U/mg。

    二、人胚胎胰岛细胞培养上清的制备

    将胰岛细胞悬液调细胞浓度为5×105/mL,种入24孔板,加入不同浓度重组人白细胞介素1β(recombinant human interleukin-1β,rhIL-1β,1~35 U/mL,购自北京邦定生物医学公司),同时设相应的对照组,培养48 h后收获上清,测定上清中IL-6、胰岛素和胰高血糖素的含量。

    三、胞内胰岛素抽提实验

    将新鲜分离的胰岛细胞用Hanks液洗涤后,反复冻融3次,加入酸化乙醇(0.18 mol HCl:无水乙醇=1∶3),置4℃过夜后离心取上清,测定胰岛素含量。
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    四、IL-6生物活性检测

    IL-6生物活性检测为国际通用方法,按文献[3]进行。IL-6依赖细胞株MH 60.BSF-2由日本大阪大学细胞工学中心惠赠。rhIL-6为本室产品,纯度为99%,已用IL-6标准品(美国NIH产品)进行标定。用MTT比色法测定A570-630值,用概率单位法计算各样品不同稀释度的生物反应率,最终计算出IL-6的生物效价(mU/mL)。

    五、胰岛素和胰高血糖素测定

    用北京原子能研究所提供的125I-胰岛素放射免疫分析药盒和胰高血糖素放射免疫测定盒测定。胰岛素的标定单位为mIU/mL,胰高血糖素的标定单位为pg/mL。

    六、IL-6单克隆抗体中和活性测定

    IL-6单抗为本室建立的杂交瘤细胞株,经过纯化后纯度为98%以上,经实验证明与rhTNF、rhIFN、rhGM-CSF、rhG-CSF和rhIL-2均无交叉反应。用IL-1β刺激的胰岛培养上清,加入不同浓度的IL-6 McAb(0.2~25 μg/mL),同时设rhIL-6 40 U/mL作为阳性对照。每个样品设3个平行孔,用MTT法测定中和活性,中和活性以中和百分数(%)表示。
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    七、胰岛细胞IL-6 RNA斑点杂交

    IL-6 cDNA探针的制备及标记, 胰岛细胞RNA的提取及RNA斑点杂交均按文献[2]进行。

    结 果

    一、rhIL-1β对胚胎胰岛IL-6产生的影响

    图1所示,经rhIL-1β刺激的人胚胎胰岛分泌IL-6的能力明显增强,各剂量组与对照组相比IL-6升高的程度均达到显著性水平。当rhIL-1β浓度在10 U/mL时,上清IL-6含量为对照组的2.4倍。 当rhIL-1β的浓度在20 U/mL时上清IL-6的含量达高峰,为对照组的4.0倍。当rhIL-1β剂量升高至25 U/mL时,上清IL-6的含量开始下降,提示经rhIL-1β刺激的人胚胎胰岛培养上清IL-6含量在一定范围内表现出明显的剂量依赖关系。
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    Fig 1 Effects of 48 h culture with rhIL-1β on human fetal islets IL-6 production

    P<0.05,P<0.01,vs control group(0 U/mL)

    图1 不同浓度rhIL-1β作用48 h后人胚胎胰岛IL-6的分泌状况

    二、rhIL-1β对胚胎胰岛分泌胰岛素的影响

    图2所示,经rhIL-1β刺激的人胚胎胰岛培养上清中胰岛素含量有所下降,当rhIL-1β的浓度在35 U/mL时,上清胰岛素和胞内胰岛素含量均低于对照组,分别为38.56%和18%。

    三、rhIL-1β对胚胎胰岛分泌胰高血糖素的影响
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    图3所示,经rhIL-1β刺激的人胚胎胰岛培养上清中胰高血糖素含量明显升高,当rhIL-1β浓度为10 U/mL时,胰高血糖素分泌量已增加至3.1倍,当rhIL-1β浓度为20 U/mL时,胰高血糖素含量达高峰,为对照组的3.23倍,当rhIL-1β浓度再增高时,胰高血糖素含量开始下降,提示rhIL-1β可呈剂量依赖性促进胰高血糖素分泌,其分泌趋势与IL-6相似。

    Fig 2 Effects of 48 h culture with rhIL-1β on human fetal islet insulin release and islet insulin

    P<0.05,P<0.01, vs control group(0 U/mL)

    图2 不同浓度rhIL-1β作用48 h后人胚胎胰岛胰岛素释放和胞浆胰岛素含量
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    Fig 3 Effects of 48 h culture with rhIL-1β on human fetal islets glucagon secretion

    P<0.05,P<0.01,vs control group(0 U/mL)

    图3 不同浓度rhIL-1β作用48 h后人胚胎胰岛胰高血糖素的分泌状况

    四、IL-6 McAb对rhIL-1β刺激后的人胚胎胰岛培养上清中IL-6的中和效应(图4)

    用IL-6 McAb对rhIL-1β刺激的胰岛和对照组胰岛的培养上清中IL-6的中和试验证明IL-6 McAb可以特异性中和上清中IL-6对依赖细胞株的促增殖效应,并且反证rhIL-1β刺激组中IL-6含量高于对照组。
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    Fig 4 Neutralization of IL-6 in islet supernatant from control group or rhIL-1β-treated group by IL-6 monoclonal antibody

    图4 IL-6 McAb对rhIL-1β处理和对照组人胚胎胰岛培养上清中IL-6的中和效应

    五、IL-6 cDNA探针与rhIL-1β刺激的胚胎胰岛RNA的斑点杂交

    用生物素标记的IL-6 cDNA探针分别与体外培养的胰岛细胞和rhIL-1β刺激的胰岛细胞RNA的斑点杂交,结果显示rhIL-1β刺激的胰岛RNA中IL-6 mRNA含量高于对照组,进一步提示在rhIL-1β刺激情况下胰岛细胞转录IL-6 mRNA的量增高(图5)。
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    Fig 5 Dot hybridization of human fetal islets with IL-6 cDNA probe

    图5 生物素标记的IL-6 cDNA探针与胰岛细胞RNA和rhIL-1β刺激后的胰岛细胞RNA的斑点杂交

    讨 论

    IL-1β一直被认为与胰岛依赖型糖尿病(IDDM)的发病有关,但其机理尚不清楚。近来有人报道小鼠胰岛暴露到IL-1β 40 h, 引起细胞凋亡百分数明显升高[1]。另有报道IL-1β刺激小鼠胰岛β细胞分泌IL-6,而胰岛素分泌下降。用免疫抑制剂梭链孢酸钠(fusidic acid, FA)可以阻断IL-1β刺激胰岛β细胞产生IL-6过程[3]。提示IL-6和IL-1在IDDM的发病过程中可能起协同作用,从而引起自身免疫糖尿病,而这种作用又可以用免疫抑制剂FA阻断,从而防止糖尿病的自身免疫过程的发生。本实验结果表明,人胚胎胰岛培养中加入不同浓度的rhIL-1β培养48 h后,培养上清中IL-6在一定范围内表现出明显的剂量依赖关系。在促IL-6分泌增加的同时,引起胰岛素分泌的下降, 与文献报道一致。我们已发现IL-6可促进胰岛素分泌,故rhIL-1β所引起的IL-6的分泌升高,有可能是机体保护胰岛的生理反应。另外我们还发现,当rhIL-1β处理胰岛后,胰高血糖素明显升高,而且表现出与IL-6同样的趋势。IL-1促胰高血糖素升高尚未见文献报道。在胰岛内胰岛素、胰高血糖素、生长抑素是岛内互相制约、保持平衡分泌的3个因素。当rhIL-1β刺激胰岛后,引起胰高血糖素升高的同时,引起IL-6的升高,IL-6可以促进胰岛素分泌来拮抗胰高血糖素的升高,也许这也是机体维持平衡的另一种生理反应。IL-6是一种免疫调节因子,功能十分广泛,胰岛IL-6的分泌升高,不仅是对rhIL-1β损伤的一个应激保护反应,很可能也是对胰高血糖素升高的一个生理平衡反应。但在病理情况下,由于浸润的炎性细胞分泌大量IL-1, 从而使IL-6的分泌过多,可能会导致自身反应性T细胞和B细胞过度激活和扩增,从而造成T细胞对自身胰岛细胞的破坏,或过量产生Ig而引起Ⅲ型变态反应, 加重IDDM的进程,因此,IL-6、IL-1、胰岛素、胰高血糖素等因子在胰岛行使生理功能和病理反应中有多种生物学意义,有待进一步研究。
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    [基金项目]国家自然科学基金资助(39370638)

    [参 考 文 献]

    [1] Dunger A, Augstein P, Schmidt S. Identification of interleukin 1-induced apoptosis in rat islets using in situ specific labelling of fragmented DNA [J]. J Autoimmun, 1996, 9(3):309~313.

    [2] 孙 氵内,田志刚,张建华,等.人胚胎胰岛IL-6基因表达与胰岛素分泌的关系 [J]. 中华医学杂志,1993,73: 524~527.

    [3] Bendtzen K, Diamant M, Horn T, et al. Effect of fusidic acid on interleukin-1(IL-1) and IL-6 induced pancreatic beta-cell functions in rats [J]. J Endocrinol, 1992,132:345~352.

    [收稿日期]1999-01-05 [修回日期]1999-04-20, 百拇医药