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编号:10281439
TNF-α、IL-1β、LPS对人多核白细胞、脐静脉内皮细胞血小板内皮细胞粘附分子-1表达的影响
http://www.100md.com 《微循环学杂志》 2000年第1期
     作者:王建春 毛宝龄 钱桂生

    单位:王建春(中国人民解放军第三军医大学新桥医院呼吸内科研究所, 邮政编码 重庆 400037);毛宝龄(中国人民解放军第三军医大学新桥医院呼吸内科研究所, 邮政编码 重庆 400037);钱桂生(中国人民解放军第三军医大学新桥医院呼吸内科研究所, 邮政编码 重庆 400037)

    关键词:血小板内皮细胞粘附分子-1;多核白细胞;人脐静脉内皮细胞

    微循环学杂志000106

    目的: 初探炎性刺激对人多核白细胞(PMN)和脐静脉内皮细胞(HUVEC)的血小板内皮细胞粘附分子-1(PECAM-1)表达的影响和PECAM-1的可能作用。 方法: 使用流式细胞仪和免疫组化法, 观察脂多糖(LPS)、 白介素(IL)-1β和肿瘤坏死因子(TNF)-α对PMN和HUVEC PECAM-1表达的变化。 结果: LPS、 IL-1β和TNF-α可引起PMN表达PECAM-1蛋白减少, 而对HUVEC PECAM-1的表达无显著影响, 但组化显著在HUVEC连接部的PECAM-1染色变淡。 结论: 上述炎性刺激物不仅可引起PMN表达PECAM-1减少、 激活PMN, 而且可改变内皮细胞PECAM-1的分布, 因此PECAM-1在炎症中可能起重要作用。
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    TNF-α、 IL-1β、 LPS Affects of Expression of Platelet Endothelial Cell Adhesion Molecule-1 in Human Polymorphonuclear and Umbilical Vein Endothelial Cells

    Wang, Jianchun, Mao Baoling, Qian Guisheng

    (Xinqiao Hospital of Chinese PLA Third Military Medical University, Chongqing 400037)

    Objective: Preliminarily effect of inflammation stimuli on platelet endothelial cell adhesion molecule-1(PECAM-1) in polymorphonuclear(PMN) and human umbilical vein endothelial cells(HUVEC) and potential roles of PECAM-1 were explored. Method: Changes of PECAM-1 expression in PMN and HUVEC stimulated by lipopolysaccharide(LPS)、 interleukin-1β(IL-1β) and tumor necrosis factor-α(TNF-α) by flow cytometry and immunohistochemistry were observed. Results: LPS、 IL-1β and TNF-α induced PECAM-1 protein expression reduction in PMN, but did not affect significantly PECAM-1 expression in HUVEC. Immunohistochemistry revealed reduced PECAM-1 staining in HUVEC junctions stimulated by inflammation stimuli. Conclusion: Inflammation stimuli above can cause not only reduction of PECAM-1 expression for activating PMN but also PECAM-1 redistribution on HUVEC, these imply PECAM-1 maybe play an important role during inflammation.
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    Key words: Platelet endothelial cell adhesion molecule-1; Polymorphonuclear; Human umbilical vein endothelial cells

    多核白细胞(PMN)和血管内皮细胞是免疫和炎症反应中的重要细胞, 是近年来人们关注的焦点 。 PMN是炎症中的主要效应细胞, 能分泌多种物质, 可引起炎症反应的扩大、 加重和组 织损伤。 血管内皮细胞既是一种效应细胞, 又是一种靶细胞, 在炎症反应中易受到损害 。 血小板内皮细胞粘附分子-1(PECAM-1)主要分布于血细胞和血管内皮细胞, 不仅参与 粘附分子的信号传导和炎症中白细胞的渗出, 而且参与内皮细胞完整性的维持, 对内皮细 胞屏障功能具有一定的调节作用[1]。 为此, 本文观察了脂多糖(LPS)、 白介素( IL)-1β、 肿瘤坏死因子(TNF)-α等炎性刺激对人PMN、 人脐静脉内皮细胞(HUVEC)PECAM -1蛋白表达的调控作用, 以探讨炎性刺激对PECAM-1表达的影响。
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    1 材料与方法

    1.1材料

    由: (1) 淋巴细胞分离液(上海试剂二厂); (2) LPS(O111∶B4, Sigma); (3) 重组TNF-α、 IL-1β(北京邦定); (4) 免疫组化染色SP试剂盒、 抗Ⅷ: von Wille br and因子抗体(北京中山); (5) PECAM-1单克隆抗体(Newman PJ博士惠赠); (6) FITC标记 的二抗(北京邦定)等组成。

    1.2 方法

    1.2.1 人PMN的分离和培养: 取健康献血员静脉血150 ml, 3.8%枸橼 酸钠抗凝, 以Hank's液(含5%小牛血清)二倍稀释后, 加于淋巴细胞分离液层上, 室温1 000 r/min离心20 min, 小心吸弃上层的血浆和单个核白细胞, 向下层的粒细胞和红细 胞中加入5倍体积的红细胞溶解液, 在0 ℃溶解红细胞15 min, 然后800 r/min室温离心10 min, 再以Hank's液漂洗2次、 离心, 沉淀细胞以DMEM培养基悬浮, 显微镜下用血细胞 计数器计数, 台盼蓝活力判断, 显示PMN活力大于95%。
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    1.2.2 HUVEC的分离和培养: 采用胰蛋白酶消化法。 培养一周后, HUVEC 融合成单层, 经Ⅷ: von Wille brand因子组化鉴定证实, 供本实验使用。

    1.2.3 LPS、 TNF-α、 IL-1β对人PMN、 HUVEC PECAM-1表达的影响: 将106/ml PMN和2.5×106/ml呈单层融合状态的HUVEC, 均分设LPS组、 TNF-α 组、 IL-1β组和对照组, 分别予LPS 10 μg、 IL-1β 1 000 U、 TNF-α 1 00 0 U刺激24 h。 培养24 h后, 收集细胞, 将细胞4 ℃离心(1 000 r/min×10 min) 后, 加入4%多聚甲醛固定细胞, 并制成单细胞悬液备流式细胞仪检测。 HUVEC同时作盖玻 片培养备组化分析用。

    1.2.4 PECAM-1的流式细胞仪检测: 用FACS 420型流式细胞仪(光源 为2 W的氩离子激光器, 工作功率为300 mW), 分别进行单参数分析, 测量的数据、 图形 同时输入HP-300 Consort 30计算机处理, 采用免疫荧光间接标记法进行检测。 以表示荧 光强度变化的平均荧光道数(Mode), 反映PECAM-1表达情况。
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    1.2.5 HUVEC PECAM-1组化观察: 采用SP法。

    1.2.6 统计分析: 采用Excel 97软件进行t检验, 结果以均数± 标准差(±s)表示, 以P<0.05为相差显著。 2 结 果

    2.1PMN和HUVEC PECAM-1表达的变化

    经流式细胞仪检测发现, 在PMN, 给予LPS、 IL-1β、 TNF-α刺激后, PECAM-1表达 均较对照组显著减少; 而在HUVEC, LPS、 TNF-α、 IL-1β刺激后, PECAM-1虽有降 低, 但均未达到显著水平。 见附表。

    附表 LPS、 TNF-α、 IL-1β对PM N、 HUVEC、PECAM-1表达的影响(n均=6, Mode, [ AKx-D ±s) 组 分
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    PMN

    HUVEC

    对照组

    7.83±1.30

    6.85±0.57

    LPS组

    6.13±0.291)

    6.63±1.11

    TNF-α组

    6.16±0.951)

    6.29±0.50

    IL-1β组
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    5.87±0.591)

    6.21±0.57

    注: 1) 与对照组比较: P<0.05

    2.2 HUVEC免疫组化

    在未受刺激的HUVEC, PECAM-1主要位于内皮细胞之间的连接部, 该部位呈深棕色, LPS 、 TNF-α、 IL-1β刺激后, 在细胞连接部PECAM-1的染色明显变淡。 见图1、 2。

    图1 静息状态下PECAM-1主要位于HUVEC细胞连接部×400
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    图2 TNF刺激后,PECAM-1D在HUVEC连接部染变浅×400

    3 讨 论

    PECAM-1是粘附分子中免疫球蛋白基因超家族的一个成员, PECAM-1可在血小板、 粒细胞 、 T淋巴细胞、 内皮细胞表达。 研究显示, 该分子在心脏发育、 血管完整性的维持、 炎症中白细胞渗出等病理生理过程中具有重要作用[1,2]。 本研究发现, PMN受L PS、 TNF-α、 IL-1β刺激后, 流式细胞仪检测显示PMN表面PECAM-1表达显著降低。 有人在FLMP刺激的人粒细胞和体外循环病人的白细胞、 血小板也观察到PECAM-1表达降低 [3,4]; 由于PECAM-1活化后, 可引起细胞释放活性氧和TNF、 IL-1、 IL-8 等细胞因子[3], 因此PMN PECAM-1表达减少, 可能反映白细胞功能的激活, 以利于白细胞的游走、 渗出, 参与免疫和炎症反应。 PECAM-1表达减少可能与以下因素 有关[5,6]: (1) PMN受上述致炎因子刺激而激活, PECAM-1从细胞表面大量释 放。 (2) PECAM-1转录水平下降、 稳定性降低, 导致蛋白表达减少。 (3) PECAM-1激活 后发生磷酸化, 引起蛋白分解加快。
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    内皮细胞间的连接是维持血管完整性、 调节白细胞渗出和血管通透性的结构基础。 研究发 现, PECAM-1主要位于内皮细胞之间的连接部, 且PECAM-1参与HUVEC单层结构完整性的 维持, 在内皮细胞间的连接中起作用[1,7]。 本文在HUVEC研究发现, 给予LPS 、 TNF-α、 IL-1β刺激后, 虽然流式细胞仪检测显示HUVEC PECAM-1表达无显著降 低, 但组化显示细胞连接部PECAM-1的染色明显变淡, 提示内皮细胞之间的连接可能减弱 , 由此可能导致血管通透性增加。 Ferrero和Rival分别在TNF-α刺激的HUVEC, 用流式 细胞仪和免疫印迹技术观察到PECAM-1的表达基本无变化[8,9], 与本文结果基 本一致。 HUVEC的PECAM-1组化染色变浅可能与以下原因有关[9,10]: 内皮细胞 被激活后, 可引起PECAM-1的酪氨酸、 丝氨酸磷酸化, 然后与细胞骨架发生作用, 导致 PECAM-1从内皮细胞连接部聚集状到弥散状排列, 而使连接中染色变淡。 内皮细胞的这种 改变可能具有以下意义: 在炎症初期, 内皮细胞结构性表达的PECAM-1有助于白细胞的识 别和结合; 当受炎性因子持续刺激后, 内皮细胞连接部
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    PECAM-1减少, 可能通过增加血管通透性, 促进大量的血浆蛋白渗出而有助于体液免疫, 同时对白细胞的渗出也可能具有一定的调节作用。

    本研究提示, 炎性刺激物LPS、 TNF-α、 IL-1β不仅可引起PMN表达PECAM-1减少, 激 活PMN功能, 而且可改变内皮细胞PECAM-1的分布, 从而参与白细胞渗出和血管通透性的 调节。 因此, PECAM-1在炎症调节中可能具有重要作用。

    

    本文作者简介:王建春(1965~), 男, 汉族, 副教授, 博士

    参考文献

    1,Newman PJ. The biology of PECAM-1. J Clin Invest, 1997, 99(1):3~8
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    5,Zehnder JL, Hirai K, Shatsky M, et al. The cell adhesion molecule CD31 is phosphorylated after cell activation. Down-regulation of CD31 in activated T lymphocytes. J Biol Chem, 1992, 267(8):5 243~5 249.

    6,Christofidou SM, Nakada MT, Williams J, et al. Neutrophil platelet e ndothelial cell adhesion molecule-1 participates in neutrophil recruitment at i nflammatory sites and is down-regulated after leukocyte extravasation. J Immuno l, 1997, 158(10):4 872~4 878.
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    7,Ferrero E, Ferrero ME, Pardi R, et al. The platelet endothelial cell a dhesion molecule-1(PECAM-1) contributes to endothelial barrier function. FEBS Lett, 1995, 374(3):323~326.

    8,Ferrero E, Villa A, Ferrero ME, et al. Tumor necrosis factor alpha-in duced vascular leakage involves PECAM-1 phosphorylation. Cancer Res, 1996, 56(1 4):3 211~3 215.

    9,Rival Y, Del-Maschio A, Rabiet MJ, et al. Inhibition of platelet endo thelial cell adhesion molecule-1 synthesis and leukocyte transmigration in endo thelial cells by the combined action of TNF-alpha and TNF-gamma. J Immunol, 19 96, 157(3):1 233~1 241.

    10,Romer LH, McLean NV, Yan HC, et al. INF-gamma and TNF-alpha induce redistribution of PECAM-1(CD31) on human endothelial cells. J Immunol, 1995, 15 4(12):6 582~6 592.

    本文1999-09-14收到, 1999-11-22修回, 2000-01-20接受, 百拇医药