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编号:10276877
尾部悬吊对小鼠脾脏淋巴细胞功能及c-fos原癌基因表达的影响
http://www.100md.com 《航天医学与医学工程》 1999年第6期
     作者:张 虹 胡 平 温秀兰 黄 宾

    单位:航天医学工程研究所,北京100094

    关键词:模拟失重;淋巴细胞转化;白细胞介素2;c-fosmRNA表达

    航天医学与医学工程990608摘要:目的 探讨7d和14d尾吊对小鼠脾脏淋巴细胞转化、IL-2产生及c-fos基因表达。方法 采用尾部悬吊小鼠模型模拟失重,MTT法检测淋巴细胞转化,生物活性法检测IL-2产生,点杂交检测c-fos基因表达。结果 尾吊14d,脾淋巴细胞转化刺激指数显著降低,IL-2产生明显减少;c-fos表达在悬吊7d,14d均明显升高。结论 尾吊可能对淋巴细胞调控基因产生影响。

    中图分类号:R852.22 文献标识码:A 文章编号:1002-0837(1999)06-0423-03

, 百拇医药     The Effect of Simulated Weightlessness on

    the Function of Spleen Lymphocytes and

    the Expression of c-fos Proto-oncogene

    in Tail-suspended Mice

    ZHANG Hong,HU Ping,WEN Xiu-lan,HUANG Bin

    Address reprint requests to:Institute of Space

    Medico-Engineering ,Beijing 100094,China
, 百拇医药
    Abstract: Objective To investigate the effect of simulated weightlessnes s on pr oliferation of spleen lymphocyte, production of interleukin-2 and expression of c-fos proto-oncogene in mice. Method Mice were tail-suspend ed for 7 or 14 days to simulate the effect of weightlessness; proliferation of l ymphocyte was measured by MTT method, production of IL-2 was determined by bio log ical activity and expression of c-fos proto-oncogene was determinded by dot bl otting. Result As compared with the control, the proliferatio n of spleen lymphocyte and the production of IL-2 were significantly decreased i n 14 d suspended group, but the expression of c-fos proto-oncogen was increased in both 7 d and 14d suspended groups. Conclusion This result su ggested that simulated weightlessness could interfere with the genes regulating the lymphocyte.
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    Key words:simulated weightlessness;proliferation of lymphocyte; interleukin-2;expression of c-fos

    研究指出,航天因素对人体免疫有抑制作用[1~3]。这种变化可以认为是一种免疫缺陷状态的形成,这代表空间飞行中会增加感染性疾病的发生,影响航天员的健康与工作效率。由于免疫功能改变的机理未被充分认识,很难提出积极有效的,有针对性的防护措施。因此,研究航天因素对免疫系统功能的影响及其机制是极其重要的。

    受无创性人体实验和缺少航天实践的限制,实验研究广泛采用地面动物模拟模型。动物尾吊模拟失重模型是迄今能够较好模拟航天飞行对机体免疫功能影响的一种常用模型。T淋巴细胞增殖能力和IL-2的产生是评价T淋巴细胞功能的两个重要指标。司少艳[4]等研究发现,模拟失重14d,小鼠脾淋巴细胞增殖能力和IL-2的产生明显降低,IL-2基因转录水平降低。从细胞受刺激到IL-2mRNA表达还需一系列基因的活化表达。本文对IL-2基因的转录调控因子AP-1的重要组分c-fos原癌基因表达进行研究,以期对T淋巴细胞功能改变的可能机制有所了解,为深入研究航天中免疫功能改变的机制及其防护提供一定的依据。
, 百拇医药
    方 法

    实验动物

    采用6~7周龄雄性BABL/c纯系小鼠(北京医科大学动物实验室提供)32只,随机分为四组:7d对照组,7d悬吊组;14d对照组,14d悬吊组,每组8只。采用尾部悬吊法,头低位30°,对照组小鼠于笼中喂养,自由活动。各组小鼠分别于实验的第7天,第14天快速拉断颈椎处死,无菌取脾,制备细胞悬液,同体同步进行各指标的测定。

    实验程序

    T淋巴细胞增殖能力(MTT比色法) 2.5×106/ml细胞悬液加入ConA,ConA的终浓度为5μg/ml,37°C,5%CO2培养箱66h掺MTT,继续培养4h,生成的蓝紫色结晶用DMSO溶解,测570nm处的OD值。

    IL-2生物学活性的测定(生物学测定法) 5×106/ml细胞悬液加入ConA溶液,ConA的终浓度为5μg/ml,37°C,5%CO2培养箱48h,收集上清,采用CTLL-2依赖株测定上清的IL-2生物学活性。
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    c-fosmRNA的测定 1×107/ml细胞悬液加入ConA,ConA的终浓度为5μg/ml,37°C,5%CO2培养箱30min,收获细胞,用异硫氰酸胍一步法抽提细胞总RNA。用琼脂糖电泳鉴定提取的总RNA纯度并观察降解情况,分光光度法测定RNA含量;RNA样品加RNA稀释液后,采用加样器点样法点于预先用灭菌水和20×SSC浸湿的阳离子尼龙膜上,120°C烤膜30min;预杂交和杂交时间分别为2h和6h,杂交温度为42°C,c-fos,β-actin裸探针由北京医科大学病理教研室提供。探针用B.M.公司地高辛系统标记;洗膜完毕后,进行显色,用扫描仪扫描,作半定量比较。结果以β-actin为内参,表示为c-fos与β-actin积分的比值。

    结 果

    T淋巴细胞增殖能力 由表1可以看出尾吊14d,小鼠脾淋巴细胞转化显著降低。悬吊7d肉眼观察淋巴细胞转化降低,但由于酶标仪故障,数据舍去。
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    表1 尾吊14d对脾淋巴细胞转化的影响(±s)

    Table1 Spleen lymphocyte proliferation under

    14d simulated weightlessness(±s) 组别(groups)

    刺激指数(index of stimulation)

    对照组(control)

    3.299±0.269(8)

    悬吊组(suspended)
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    2.513±0.290(8)*

    注:*P<0.05,与对照组比较

    Note:*P<0.05,as compared with control

    IL-2生物学活性 由表2可看出, 尾吊7d脾IL-2产生出现降低趋势;尾吊14d显著降低。

    表2 模拟失重对IL-2产生的影响(±s)

    Table 2 IL-2 production under simulated weightlessness(±s) 组别(groups)
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    IL-2产生( IL-2 production)

    7d

    14d

    对照组(control)

    3.590±0.001(8)

    4.282±0.622(8)

    悬吊组(suspended)

    1.762±0.998(8)

    3.414±0.125(8)*

    注:*P<0.05,与对照组比较

    Note:*P<0.05,as compared with control
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    不同细胞总RNA提取结果和鉴定 细胞经ConA作用30min后,用异硫氰酸胍一步法提取总RNA,所得RNA用紫外分光光度计检测其A260和A280比值,结果比值均在1.6~2.0范围。琼脂糖凝胶电泳可见5S,18S,28S三条特征带,上样孔周围无EB染色出现,表明既未发生降解也无DNA污染,纯度符合要求(图1)。图1 总RNA电泳图

    Fig.1 The electrophoresis of total RNA

    c-fos mRNA的表达 由表3可看出, 尾吊7d脾细胞c-fos mRNA表达显著升高; 尾吊14d极显著升高。

    表3 模拟失重对c-fos mRNA表达的影响(±s)
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    Table 3 The expression of c-fos mRNA under stimulated weightlessness(±s) 组别(groups)

    c-fos mRNA表达

    (expression of c-fos mRNA)

    7d

    14d

    对照组(control)

    0.491±0.043(8)

    0.156±0.007(8)

, http://www.100md.com     悬吊组(suspended)

    0.762±0.041(8)*

    0.349±0.003(6)**

    注:*P<0.05,**P<0.01,与对照组比较

    Note:*P<0.05,**P<0.01,as compared with control讨 论

    免疫系统的功能是建立在不同细胞,受体及可溶性介质间相互作用过程而呈现的免疫细胞功能。主要的细胞有淋巴细胞和单核细胞系。可溶性介质主要有细胞因子和抗体。空间飞行和地面模拟实验结果表明,以T淋巴细胞为主的细胞免疫功能飞行及模拟失重后发生变化。包括T淋巴细胞增殖能力下降和T淋巴细胞产生IL-2活性降低[1~4]。本实验的结果表明:模拟失重14d,脾T淋巴细胞增殖能力显著降低,与国内外的研究结果一致。
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    IL-2及其受体基因的表达是淋巴细胞活化的关键步骤[7]。实验证明[3,4],模拟失重使脾细胞产生的IL-2生物学活性降低。从T细胞受到刺激,活化信号的转导,基因的调控,IL-2mRNA表达,到IL-2分子的合成与分泌是一个非常复杂的过程,任何一个环节都会影响IL-2的产生。司少艳等[4]发现,模拟失重抑制小鼠脾淋巴细胞中IL-2mRNA的表达。IL-2mRNA的表达又需一系列基因的启动。c-fos是活化T淋巴细胞转录的早期基因,其产物c-fos蛋白和c-Jun蛋白以色氨酸拉链形式组成转录因子AP-1同IL-2基因调控区相应的顺式作用元件作用,启动IL-2mRNA表达[8]。我们的实验发现,模拟失重小鼠胸腺和脾淋巴细胞经ConA刺激半小时后,c-fosmRNA表达增高,与IL-2活性变化不一致。由此推测,可能还存在以下几种变化:(1)IL-2基因转录因子AP-1是由fos和jun家族成员组成的同源或异源二聚体。Jun蛋白可形成同源二聚体,而Fos必须与Jun形成异源二聚体才能发生作用。fosmRNA表达增高,而IL-2活性降低,可能由于jun表达降低;(2)fos家族除c-fos外,还包括fosB,fra-1,fra-2等。Fra-1和c-Fos蛋白具有相似的DNA结合区和亮氨酸拉链区,但c末端缺乏一个转录活性区,因此,Fra-1倾向于抑制c-fos功能。可能模拟失重使fos家族mRNA表达发生变化,从而c-fos功能受到抑制。(3)AP-1复合物的形成还受到转录后和翻译后水平的调节,如Fos,Jun蛋白的磷酸化和去磷酸化,与抑制性蛋白的结合,都将影响AP-1的形成及活性,进而影响IL-2mRNA的表达。(4)c-fos转基因鼠实验证明,c-fos过量表达造成胸腺损伤[9],作者认为,c-fos蛋白的过量表达使T细胞正常发育出现紊乱。我们的结果出现c-fos表达增高是否与T淋巴细胞增殖能力降低和IL-2活性降低有直接的关系还需实验进一步验证。总之,要全面了解模拟失重引起IL-2活性降低,需了解调控因子AP-1的变化,需对AP-1各组分进行更深入的研究。
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    我们的实验还可看出,c-fos基因变化对模拟失重条件很敏感。尾吊14d,淋巴细胞转化和IL-2活性才有明显变化,而c-fosmRNA表达在7d明显升高。从基因水平进行研究,即有助于解释和理解模拟失重对免疫功能的影响,也为寻找有利的防护措施提供依据和敏感指标。动物尾吊模拟失重模型主要模拟航天飞行中制动和各器官所受向下重力的减小或消失,即与失重状态下的受力类似.免疫器官在这种非正常受力状态下,即可能发生直接变化,也会产生一些继发改变.尾吊模型和所有模拟失重模型一样不能完全模拟航天失重变化,航天免疫的研究还需要改进模型及开展相应的离体实验。

    参考文献

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    收稿日期:1999-02-05, 百拇医药