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编号:10272872
免疫毒素去除脐血T细胞效率及对造血祖细胞的影响
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 1998年第3期
     作者:许蔓春 吕善根 沈倍奋 黎燕

    单位:100853 北京,解放军总医院小儿内科[许蔓春(现在 510010 广州军区广州总医院小儿科)、吕善根];军事医学科学院分子免疫室(沈倍奋、黎燕)

    关键词:胎血;免疫毒素类;T淋巴细胞;造血干细胞

    中华儿科杂志/980317

    【摘要】 目的 探讨抗T细胞免疫毒素(immunotoxin, IT)体外对脐血T细胞的清除效率及对造血干/祖细胞的影响。方法 (1)用碱性磷酸酶抗碱性磷酸酶桥联酶标技术法(APAAP)分别测定了脐血、骨髓、外周血标本CD+5、CD+8 T细胞的百分率;(2)用单向混合淋巴细胞培养(MLC)方法比较了外周血与脐血MLC增殖反应;(3)分别用MLC法和噻唑蓝(MTT)比色法,观察了两组抗人白细胞分化抗原的单克隆抗体(CD+5、CD+8)与完整蓖麻毒素(Ricin)偶联制备的两组免疫毒素(CD5:Ricin、CD8:Ricin) 对脐血T细胞增殖反应及对T淋巴细胞转化功能抑制的影响;(4)用造血祖细胞培养的方法观察两组免疫毒素对脐血粒单系祖细胞(CFU-GM)、早期红系祖细胞(BFU-E)及混合系祖细胞(CFU-Mix)的影响。 结果(1)脐血含有一定比例的CD+5及CD+8 T细胞亚群;(2)在MLC中外周血与脐血对异源抗原的增殖反应相似;(3) CD5:Ricin 10-10~10-8 mmol/L (M)、CD8:Ricin在10-9~10-8mmol/L浓度范围内均能有效降低脐血T淋巴细胞在MLC中的增殖反应,并能有效抑制T淋巴细胞转化功能;(4)两组IT在10-10~10-9mmol/L浓度下对三种造血祖细胞增殖反应无明显影响。结论 CD5:Ricin、CD8:Ricin在一定剂量范围内可以安全有效地去除脐血中T细胞,并且对造血祖细胞无明显影响。
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    Effects of immunotoxin on the depletion of T cells and on hematopoietic progenitor cells in human cord blood

    Xu Manchun, L Shangen, Shen Beifen, et al.

    * Department of Pediatrics, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853

    【Abstract】 Objective To study the selective toxicity of immunotoxin (IT) on T cells and to determine its effect on hematopoietic progenitor cells. Methods The percentage of CD+5 and CD+8 T cell subsets in cord blood (CB) and bone marrow (BM) as well as peripheral blood (PB) was measured by using alkaline phosphatase and monoclonal anti-alkaline phosphatase (APAAP) technique. One-way mixed lymphocyte culture (MLC) was performed to compare the proliferative response of CB with that of PB. The proliferative capability of cord blood T cells and T lymphocytes transformation capacity were evaluated in the presence of anti-CD8 or anti-CD5 immunotoxin by one-way MLC and colorimetric MTT (tetrazolium) assay, respectively. The effects of IT on the growth of hematopoietic progenitor cells of colony forming unit-granulocyte and macrophage (CFU-GM), burst forming unit-erythroid (BFU-E) and multipotential hematopoietic progenitors (CFU-Mix) from CB were estimated by colony-forming assays. Results (1) A certain proportion of CD+5 and CD+8 T cells existed in CB. (2) The alloproliferative capacity of CB was the same as that of PB. (3) CD5:Ricin at the dosage of 10-10~10-8 mmol/L (M) and CD8:Ricin at the range of 10-9~10-8 M could effectively decrease both the proliferative capability of CB and T cell transformation. (4) At the range of 10-10~10-9 M, both kinds of IT didn′t affect the growth of hematopoietic progenitor cells. Conclusion Graft versus host disease (GVHD) might occur after cord blood transplantation (CBT). CD5:Ricin and CD8:Ricin might effictively deplete T cell and might potentially be used to decrease and prevent GVHD in HLA-mismatched related and unrelated CBT.
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    【Key words】 Fetal blood Immunotoxins T-lymphocytes Hemotopoietic stem cells

    脐血是造血干细胞移植的又一重要供源。脐血移植(CBT)亦可发生不同程度的移植物抗宿主病(GVHD),尤其是人类白细胞抗原(HLA)配型不合的CBT[1]。已知GVHD与T细胞的数量和特性有极密切的关系。在异基因骨髓移植(BMT)中采用抗T细胞免疫毒素能安全有效地去除骨髓中T细胞,并已取得了预防和减轻重度GVHD的效果[2]。但有关用免疫毒素去除脐血T细胞的研究在国内外尚未见报道。对此,我们进行了一些研究,现报告如下。

    材料和方法

    一、标本

    1.脐血:采自正常分娩的健康产妇,胎盘未脱离母体前在脐带断端留取标本(5份),后加肝素25 U/ml抗凝。
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    2.外周血:采自健康献血员新鲜静脉血(4份)。

    3.骨髓:采自胸外科手术切除的非病理性肋骨(3份)。

    二、主要试剂及材料

    抗CD5、抗CD8单抗与蓖麻毒素(Ricin)组成的抗T细胞免疫毒素(CD5:Ricin, CD8:Ricin),重组人粒巨噬细胞集落刺激因子(rhGM-CSF)均为军事医学科学院三所分子免疫室研制;促红细胞生成素(EPO)为日本Toyobo公司产品;噻唑蓝(MTT)为Servar公司产品;3H-胸腺嘧啶核苷(3H-TdR)为中国原子能研究所生产;植物血凝素(PHA-P)、2-巯基乙醇(2-ME):购自Sigma公司;碱性磷酸酶抗碱性磷酸酶桥联酶标技术(APAAP)试剂盒由北京帮定生物医学公司提供。
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    三、实验方法

    1.APAAP法测脐血、外周血、骨髓中CD+5、CD+8 T细胞亚群。

    2.单向混合淋巴细胞(MLC)方法:按参考文献[3]的方法;免疫毒素去除T细胞的方法:按参考文献[4]的方法。MLC实验结果分别以每分钟脉冲数(cpm)、刺激指数(SI)值、相对反应(RR)值及增加cpm(Δcpm)表示。

    Δcpm=实验组平均cpm-对照组培养cpm

    以未用免疫毒素(IT)为对照组的增殖反应率为100%,经IT作用后:

    残留T细胞增殖反应率=
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    3.MTT法测定脐血T淋巴细胞转化功能:参考文献[5]。T淋巴细胞转化功能以SI值表示:

    以未用IT为对照组的T淋巴细胞转化功能为100%,则:

    IT对脐血T淋巴细胞转化功能的抑制率=

    4.造血细胞培养:经不同浓度免疫毒素处理后的脐血单个核细胞分别做粒单系祖细胞(CFU-GM)培养、早期红系祖细胞(BFU-E)培养:按参考文献[4]的方法及混合系祖细胞(CFU-Mix)培养:按参考文献[6]的方法。以未用IT为对照组的造血祖细胞增殖率为100%,经IT处理后:

    造血祖细胞增殖率=
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    5.统计学处理:实验数据以平均数±标准差(±s)、中位数(M)表示;两组比较采用t检验;方差不齐用秩和检验;多组比较采用F检验。

    结果

    一、脐血CD+5、CD+8细胞含量与外周血、骨髓比较

    我们观察脐血(5份)、外周血(4份)和骨髓(3份)的CD+5、CD+8细胞的百分率,结果脐血分别为47.0±7.6和19.9±5.1;外周血分别为59.4±7.2和23.9±3.3;骨髓分别为12.9±2.1和5.9±3.1。三组比较经F检验,P<0.01。提示脐血中含有一定比例的CD+5、CD+8细胞,其含量低于外周血,高于骨髓。
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    二、脐血与外周血在单向MLC中增殖反应的比较

    在MLC中,以RR值或Δcpm表示,经秩和检验脐血增殖反应与外周血无统计学差异。而脐血SI值低于外周血,差异有显著意义。原因是SI值易受自身对照增殖反应的影响,在MLC中,脐血自身cpm(5 815±3 053,中位数5 786)明显高于外周血cpm(2 035±1 644,中位数1 687),秩和检验u=2.8, P<0.01。因此结果提示脐血与外周血有同样的增殖反应能力(表1)。

    三、在MLC中观察IT对脐血T细胞增殖反应的影响

    通过MLC观察了2组IT分别在10-10、10-9、10-8 mmol/L剂量下对14份脐血T细胞增殖反应

    表1 脐血与外周血的单向MLC结果比较 组别
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    份数

    RR(%)

    SI

    Δcpm

    M±s

    M±s

    M±s

    对照组

    14

    74
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    69±25

    25

    35±27

    39 808

    43 551±24 014

    实验组

    19

    70

    66±24

    9

    10± 5

    39 116

    43 647±18 137
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    u值

    0.57

    3.46*

    0.25

    注:两组间比较用秩和检验,* P<0.01,M为中位数;表中对照组为外周血+外周血,实验组为脐血+外周血表2 不同浓度IT对脐血MLC增殖反应率的影响(%) IT

    份

    数

    10-10(mmol/L)

    10-9(mmol/L)

    10-8(mmol/L)
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    F值

    M±s

    M±s

    M±s

    CD5

    Ricin

    14

    23.5

    23± 8
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    1.0

    1.1±1.0

    0.6

    0.6±0.4

    121.8*

    CD8:Ricin

    14

    76.0

    77±11

    21.6

    24.0±9.9

    0.4
, 百拇医药
    0.5±0.3

    314.0*

    u值

    4.64**

    4.64**

    0.39

    注:三组间比较F检验:* P<0.01;两组间比较秩和检验 ** P<0.01;M为中位数表3 IT对脐血T淋巴细胞转化功能的抑制(±s,%) 免疫毒素

    份

    数
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    T细胞转化功能抑制率

    10-10

    (mmol/L)

    10-9

    (mmol/L)

    10-8

    (mmol/L)

    F值

    CD5:Ricin

    12

    55±12
, 百拇医药
    85± 4

    90±5

    4.8*

    CD8:Ricin

    14

    22± 8

    52±18

    82±8

    56.0**

    t值

    8.46

    6.33
, 百拇医药
    3.12

    注:三组间比较F检验,* P<0.05,** P<0.01;两组间比较t检验, P<0.01表4 不同浓度IT对造血祖细胞CFU-GM、BFU-E、CFU-Mix增殖反应的影响(±s,%) 浓度

    (mmol/L)

    CFU-GM (n=10)

    BFU-E (n=10)

    CFU-Mix (n=6)

    Ⅰ

    Ⅱ
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    t值

    Ⅰ

    Ⅱ

    t值

    Ⅰ

    Ⅱ

    t值

    10-10

    92± 6

    100±10

    2.27*

    89± 4

    83± 4
, 百拇医药
    93± 5

    3.79**

    10-9

    81± 8

    94± 4

    2.50*

    78± 7

    90± 8

    3.55**

    73± 7

    85± 9

    2.52*
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    10-8

    52±13

    65±14

    2.10*

    46±12

    59±14

    2.22*

    30±14

    45±12

    2.00

    F值

    33.1
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    25.21

    52.96

    6.0(t)

    66.1

    48.8

    注:Ⅰ、Ⅱ分别为CD5:Ricin、CD8:Ricin;n为每组样本数;t为t检验值两组间比较t检验,* P<0.05,** P<0.01;三组间比较, P<0.01的影响。 表2显示:CD5:Ricin在10-10~10-8 mmol/L、CD8:Ricin在10-9~10-8 mmol/L均能有效抑制脐血T细胞增殖反应(平均抑制率为76%以上,残留T细胞增殖反应率在24%以下);同时随着IT浓度的增加,对脐血T细胞增殖反应的抑制作用增强,残留T细胞增殖反应率下降。除10-8 mmol/L外,在相同浓度下(10-10或10-9 mmol/L),CD5:Ricin作用效果显著强于CD8:Ricin。
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    四、MTT法观察IT对脐血T淋巴细胞转化功能的抑制

    观察了2组IT分别在不同剂量下对12~14份脐血T淋巴细胞转化功能的抑制。

    表3显示:CD5:Ricin在10-10~10-8 mmol/L、CD8:Ricin在10-9~10-8 mmol/L能有效抑制脐血T淋巴细胞转化功能(平均抑制率大于50%)。随着IT浓度增加,其对T淋巴细胞转化功能抑制增强。相同剂量下CD5:Ricin对T淋巴细胞转化功能抑制作用显著强于CD8:Ricin。

    五、观察2种IT在不同浓度下分别对CFU-GM、BFU-E、CFU-Mix增殖反应的影响

    表4结果显示:(1)在10-9~10-10 mmol/L范围内,两组IT分别对三种造血祖细胞无明显的抑制作用,增殖率均大于70%。(2)两组IT的抑制作用均随着IT浓度增加而增强。(3)在相同剂量下,CD5:Ricin的抑制作用均强于CD8:Ricin,除在10-8 mmol/L浓度下,对CFU-Mix的抑制作用无统计学差异外,其余均有显著意义的差异。
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    此外,我们还初步观察了IT对CD+34细胞的影响,结果与上述情况相同。

    综上所述,CD5:Ricin在10-10~10-9mmol/L、CD8:Ricin在10-9 mmol/L,均能有效抑制脐血T细胞增殖反应及T淋巴细胞转化功能,而对三种造血祖细胞无显著非特异毒性作用。本研究中IT剂量可作为临床CBT中去T细胞时的参考。

    讨论

    一、脐血与外周血在MLC中增殖反应的比较

    MLC是骨髓移植前进行HLA组织配型的传统方法之一,用以检测供、受者的淋巴细胞Ⅱ类抗原表型相容的程度。MLC的观察指标以SI或RR为代表,由于SI值受自身刺激指数的影响,目前多用RR表示。国内一般以RR值大于10%为标准,超过上述值则被认为不相合,从而有可能发生GVHD。在无关供者选择中,MLC的结果(RR值)与GVHD发生有一定的相关性,能预测GVHD的发生,但不能评估GVHD的严重程度[6]
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    本实验以脐血与外周血作为供者,分别与接受照射的外周血(受者)进行单向MLC(相当于GVHD反应),受者与供者均为随机来源。结果显示脐血与外周血在单向MLC中的RR值无显著差异,RR均约为65%,说明配型不合脐血与外周血在MLC中能产生同样的增殖反应。这一结果与文献相符[7],预示配型不合的CBT可能会发生不同程度的GVHD。

    二、CD5:Ricin、CD8:Ricin去除脐血T细胞的剂量和效果

    近年来的研究结果表明:对于主要组织相溶性复合物(MHC)相合及次要抗原不合的BMT,CD+8 T细胞的去除能有效的预防重症GVHD,并易于植入,且仍保留移植物抗白血病(GVL)。临床报道CD5单克隆抗体免疫毒素可选择性杀伤携带CD5抗原的成熟T细胞保留无CD5抗原的未成熟T细胞,从而预防和减少GVHD发生,又不影响免疫系统发育。因此,我们选用了CD5:Ricin、CD8:Ricin两组免疫毒素,在剂量为10-9 mmol/L时能去除3个对数级T细胞(相当于清除99.9% T细胞),而对非靶细胞无毒性作用[6]
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    本实验结果还表明,两组IT随着剂量的增加,对T细胞清除效率提高的同时,对造血祖细胞抑制作用也增加,其原因是随着IT浓度的增加,尤其达到10-8 mmol/L时,IT中Ricin的β链产生了非特异细胞毒作用,难于在体外被100 mmol/L浓度的半乳糖完全阻断[8];其次,在相同剂量的IT作用下,CD5:Ricin的细胞毒作用强于CD8:Ricin。推测其原因:一方面可能是CD5:Ricin去除全部T细胞,而CD8:Ricin去除T细胞亚群。这与黎燕等[4]报道混合抗T免疫毒素(CD5:Ricin、CD27:Ricin及CD2:Ricin)对T细胞转化功能的抑制强于任何一种单一抗T免疫毒素结果相似;另一方面可能与CD8:Ricin去除了抑制脐血造血细胞增殖的T细胞亚群有关。这种现象在骨髓移植去除CD+8 T细胞的研究中也有类似报道。此外,CD5:Ricin类似抗OKT1单克隆抗体,当浓度高时与造血祖细胞可能有交叉反应[9]
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    上述结果提示:对于HLA配型不全相合的相关或无关供者的CBT,合理应用CD5:Ricin或CD8:Ricin去除脐血部分成熟T细胞或T细胞亚群,有可能有效预防或减轻重症GVHD发生,从而提高移植成功率。

    参考文献

    1 Rubinstein P, Carrier C, Adamson J, et al. New York blood center′s program for unrelated placental /umibilical cord blood transplantation 243 transplants in the first 3 years. Blood, 1996, (Suppl 1):142a.

    2 沈倍奋,黎燕,贺永怀,等.免疫毒素作用于自体骨髓移植治疗白血病的实验研究及初步临床.单克隆抗体通讯,1991,7:6-10.
, http://www.100md.com
    3 Mickelson EM, Longton G, Anasetti E, et al. Evaluation of the mixed lymphocyte culture (MLC) assay as a method for selecting unrelated donors for marrow transplantation. Tissue Antigens, 1996, 47:27-36.

    4 黎燕,沈倍奋,陈兴,等.抗T免疫毒素对骨髓T细胞清除效应及对造血祖细胞的影响.中国免疫学杂志,1989,5:197-200.

    5 Mosman T. Rapid colorimetric assay for celluar growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays. J Immunol Methods, 1983, 65:55-63.
, http://www.100md.com
    6 黎燕,贺永怀,陈兴,等.CD9、CD8单克隆抗体免疫毒素对白血病细胞的清除效率及对造血细胞的影响.中国免疫学杂志,1991,7:303-306.

    7 Keever CA, Abu-Hajir M, Graf W, et al. Characterization of the alloreactivity and anti-leukemia reactivity of cord blood mononuclears cells. Bone Marrow Transplant, 1995, 15:407-419.

    8 沈倍奋,姚志健,张建宗,等.免疫毒素Ⅱ抗人T细胞单克隆抗体和蓖麻毒素结合物的制备及其细胞毒性质.中华微生物和免疫杂志,1985,5:209-213.

    9 Champlin R, Jansen J, Ho W, et al. Retention of graft-versus-leukemia using selective depletion of CD8 positive T lymphocytes for prevention of graft-versus-host disease following bone marrow transplantation for chronic myelogenous leukemia. Transplant Proc, 1991, 23:1695-1696., 百拇医药