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编号:10281866
放烧复合伤小鼠骨髓细胞IL-3R与造血调控的研究
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 2000年第1期
     作者:黄定德 程绍钧 罗成基 粟永萍

    单位:黄定德(重庆,第三军医大学医学检验系核医学教研室 400038);程绍钧(重庆,第三军医大学医学检验系核医学教研室 400038);罗成基(复合伤研究所);粟永萍(复合伤研究所)

    关键词:放射损伤;烧伤;放烧复合伤;造血调控;白细胞介素;3受体;骨髓有核细胞;小鼠

    中华放射医学与防护杂志000110 【摘要】 目的 研究放烧复合伤小鼠骨髓有核细胞(BMNC)IL-3R的蛋白表达及功能的变化,探讨放烧复合伤后IL-3R在造血调控中的作用。方法 小鼠随机分为正常(N)、放射损伤(R)、烧伤(B)及放烧复合伤(C)共4组,分别于伤后1、3、7和14 d观察BMNC IL-3R α阳性率、平均含量及功能的变化,及其与BMNC计数的相关性。结果 ① R、C组IL-3R α阳性率及功能明显降低,伤后14 d无明显恢复。② R、C组IL-3R α的平均含量明显降低,伤后14 d开始回升,且与BMNC计数间存在明显正相关。③ B组IL-3R α阳性率、平均含量及功能无显著改变。结论 ① IL-3R α表达量在放烧复合伤小鼠造血损伤及造血恢复中起一定作用。② IL-3R 的功能在放烧复合伤小鼠造血损伤中起一定作用,但其恢复晚于表达量的恢复。③ 15% Ⅲ度烧伤对IL-3R的作用不明显;放烧复合伤基本上表现出放射损伤的特点。
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    Relationship between IL-3R of BMNC and hematopoietic

    regulation in combined irradiation-burn injury in mice

    HUANG Dingde CHENG Shaojun LUO Chengji, et al

    (The Third Military Medical University,Chongqing 400038,China)

    【Abstract】 Objective To study the changes of expression and function of IL-3R of BMNC and explore the role of IL-3R in the hematopoietic regulation in combined irradiation-burn injury in mice. Methods Mice were randomized into normal (N),irradiation (R),burn (B) and combined irradiation-burn injury (C) groups. Changes of positive rate,mean contents and function of IL-3R α subunit were determined on the 1st,3rd,7th and 14th days post injury. Relationships between BMNC counts and positive rate,mean contents, function of IL-3R were also evaluated. Results ① Compared with Group N the positive rate and function of IL-3R α subunit of BMNC were significantly decreased in groups R,C,and maintained low during the first 14 days. ② The mean contents of IL-3R α subunit of BMNC were significantly lower in groups R,C than that in group N at first ,and then began to increase on the 14th day but did not reach the normal level. There was a significant positive correlation between mean contents of IL-3R α subunit and BMNC counts in all groups. ③ No significant changes in positive rate,mean contents and function of IL-3R were found in group B. Conclusions ① Expression of IL-3R α of BMNC plays an important role in the damage and recovery of hematopoiesis in combined irradiation-burn injury in mice. The funciton of IL-3R of BMNC is also important in the damage of hematopoiesis,but its functional recovery occurs later than that of its content in combined irradiation-burn injury in mice. ② There are no significant changes in IL-3R of BMNC after Ⅲ degree burn with 15% TBSA,so combined irradiation-burn injury might exert a similar effect on IL-3R as irradiation alone does.
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    【Key words】 Irradiation; Burn; Combined irradiation-burn injury; Hematopoietic regulation; Interleukin-3 receptor; Bone marrow; Nucleated cells; Mice▲

    IL-3刺激造血的功能能否发挥及其强弱,在很大程度上取决于靶细胞膜上白细胞介素-3受体(IL-3R)的质和量的状况。国内对IL-3R的研究仅见一篇报道[1]。罗成基等发现:放烧复合伤能抑制小鼠IL-3基因的表达,IL-3治疗能明显刺激小鼠伤后骨髓造血[2,3];国外对IL-3R的研究始于80年代。但放射损伤对IL-3R的影响及IL-3R在放射损伤后造血调控中的作用尚未见报道。本文作者观察了放射损伤、烧伤、放烧复合伤小鼠BMNC IL-3R α的表达及功能的变化,旨在探讨放烧复合伤后IL-3R在造血调控中的作用。

, http://www.100md.com     材料和方法

    1.实验动物及致伤:昆明种健康小鼠150只,雌雄各半,体重20~30 g,由第三军医大学实验动物中心提供。随机分为以下4组:① 正常对照组(N,n=10);② 单纯放射损伤组(R,n=40):60Co γ射线6 Gy一次性全身照射,吸收剂量率为11.31~12.31 Gy*min-1;③ 单纯烧伤组(B,n=50):动物背部剪毛,3%凝固汽油烧7 s,致15% Ⅲ度烧伤(病理切片证实);④ 放射损伤复合烧伤组(C,n=50):放射损伤后30 min内烧伤。除N组外均分为伤后1、3、7和14 d共4个时相点,每个时相点动物数10~13只。

    所有动物伤后立即腹腔注射无菌生理盐水2 ml*d-1,连续3 d。

    2.主要试剂:兔抗小鼠IL-3R α多抗:美国Santa Cruz公司产品;过氧化物酶标记的链霉卵白素染色试剂盒(Streptavidin/Peroxidase,SP试剂盒):北京中山生物技术有限公司产品;RPMI 1640细胞培养基:GIBCO产品;健马血清:北京放射医学研究所产品;转染mIL-3 cDNA的NIH3T3细胞培养上清(简称含mIL-3的上清):本校分子生物学教研室刘昕教授惠赠;3H-TdR:中国原子能研究院产品。
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    3.骨髓有核细胞的初步分离:无菌条件下RPMI 1640冲洗小鼠股、胫骨骨髓于培养皿,置37℃体积分数为5%的CO2孵箱中2 h,小心吸取悬浮液并离心,沉淀用RPMI 1640稀释并计数,待用。

    4.粒-单系祖细胞(CFU-GM)培养:参照文献方法进行[4],刺激因子为含mIL-3的上清。第5天计数CFU-GM,以>50个细胞为一集落。

    5.BMNC的3H-TdR掺入实验:细胞培养条件同上,总培养时间72 h,终止培养前8 h加入3H-TdR 37 kBq/孔。8 h后收集细胞,液闪仪测计数率,换算成衰变率(Bq)。

    6.免疫组织化学法:BMNC涂片,参照SP试剂盒及文献方法[5]进行IL-3R α的免疫组化染色。分别计数阳性率、测定阳性细胞单位目标面积的平均光密度(简称平均光密度,可反映每个阳性细胞IL-3R α的平均含量,真彩色医学图像分析系统中进行)。用阳性率及平均光密度对IL-3R α的蛋白表达半定量。
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    7.统计分析:数据以±s表示。采用Microsoft excel 97软件中的单因素方差分析法进行统计学分析。

    结 果

    1.小鼠伤后IL-3R α阳性率的变化

    R组(n=7)受照射后立即降低,与对照组比,差异有显著性(P<0.05),伤后14 d(n=7)仍未开始恢复;B组(n=7)差异无显著性;C组(n=7)明显降低(P<0.05),3~7 天(n=7)顿挫上升,但伤后14 d(n=7)仍明显低于N组。组间比较:R、C组间差异无显著性,但均明显低于B、N组,见表1。

    表1 小鼠伤后BMNC IL-3R α阳性率(%)

    的变化(±s,n=7) 伤后时间(d)
, 百拇医药
    BMNC IL-3R α阳性率

    R组

    B组

    C组

    1

    39.3±12.6*

    58.4±11.0

    42.5±6.2*

    3

    42.0±"8.6*

    57.0±"7.0
, 百拇医药
    48.9±6.7

    7

    42.7±"7.7*

    59.5±"8.7

    46.2±6.2

    14

    43.4±"7.8*

    57.1±"5.1

    41.6±6.5*

    注:N组为:52.3%±11.7%;与N组比*P<0.05;与R、C组比#P<0.01 2.小鼠伤后IL-3R α平均光密度的变化
, 百拇医药
    R、C组(n=7)受照射后立即降低,与对照组比,差异有非常显著性(P<0.01),伤后14 d(n=7)开始回升,但仍未达到正常水平(P<0.05);B组(n=7)无明显变化。组间比较:R、C组间差异无显著性,但均明显低于B、N组,见表2。

    表2 小鼠伤后BMNC IL-3R α平均光密度

    的变化(±s,×10-2,n=7) 伤后时间(d)

    BMNC IL-3R α平均光密度

    R组

    B组

    C组

, 百拇医药     1

    2.86±1.22**

    5.33±1.23△△

    3.10±1.41**

    3

    2.71±1.50**

    5.86±1.95△△

    2.86±0.90**

    7

    3.14±0.90**
, 百拇医药
    5.14±1.14

    3.29±1.70**

    14

    5.07±1.30*##

    6.59±1.57

    4.94±1.70*#

    注:N组为:0.0658±0.0151;与N组比,*P<0.05,**P<0.01;与同组1、3、7 d比,#P<0.05,##P<0.01;与R、C组比,△P<0.05,△△P<0.01

    表3 小鼠伤后BMNC 3H-TdR掺入量及CFU-GM产率的变化(±s,n=7)
, 百拇医药
    伤后时间

    (d)

    3H-TdR掺入量(Bq)

    CFU-GM产率

    R组

    B组

    C组

    R组

    B组

    C组

    1

    167.3±"70.5*
, 百拇医药
    659.8±116.2&

    154.7±"56.6*

    51.3±22.9*

    151.5±34.7&

    41.7±21.8*

    3

    127.5±"20.3*

    703.8±217.5&

    147.5±"67.0*
, 百拇医药
    32.8±"8.6*

    190.3±43.3&

    41.5±"8.5*

    7

    123.0±"60.7*

    585.3±"81.5&

    192.0±"89.1*

    68.8±17.8*

    195.7±61.4&
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    58.8±25.0*

    14

    284.7±137.1*#

    756.5±189.2&

    283.7±109.4*

    100.2±23.1*#

    222.8±78.6&

    87.0±42.3*

    注:N掺入量=700.5±168.5,NCFU-GM产率=200.8±87.7;与相应的N组比,*P<0.01;与同组1,3,7天比,#P<0.05;与R,C组比,&P<0.05
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    3.小鼠伤后BMNC CFU-GM产率及3H-TdR掺入量的变化

    R、C组(n=7)受照射后立即降低,与对照组比,差异有非常显著性(P<0.01),R组伤后14 d(n=7)开始回升,但仍未达到正常水平(P<0.01);B组(n=7)无明显变化。组间比较:R、C组间差异无显著性,但均明显低于B、N组,见表3。

    4.小鼠伤后IL-3R α功能的变化

    R、C组BMNC的Bq/平均光密度的比值明显降低(P<0.01),伤后14 d仍未开始恢复;B组无明显变化。组间比较:R、C组间差异无显著性,但均明显低于B、N组,见表4。用CFU-GM产率/平均光密度的值表示受体功能所得结果与前基本一致,见图1。

    图1 小鼠伤后CFU-GM产率/平均光密度的变化(n=7)
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    表4 小鼠伤后BMNC Bq/平均光密度

    的变化(±s,×10-3,n=7) 伤后时间(d)

    BMNC的Bq/平均光密度比值

    R组

    B组

    C组

    1

    5.0±0.7*

    12.2±3.1

    4.7±0.8*
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    3

    4.6±0.6*

    13.8±2.9

    4.9±1.3*

    7

    4.4±1.1*

    11.3±1.8

    5.2±0.9*

    14

    5.5±1.3*

    11.9±1.4
, 百拇医药
    5.3±1.1*

    注:N组为:11.2±1.9,与N组比,*P<0.01;与R、C组比,#P<0.01 5.伤后BMNC计数的变化及其与IL-3R α平均光密度的关系

    伤后BMNC计数(以每10 g小鼠体重含BMNC计数表示,下同)的改变与IL-3R α平均光密度的改变一致(见图2),且存在明显正相关。N、R、B、C组相关系数分别为0.894、0.550、0.737、0.513,P值均小于0.01。

    图2 小鼠伤后每10 g体重BMNC计数的变化

    讨 论

    IL-3R 位于髓系细胞、淋巴细胞、血管内皮细胞等胞膜上,含α、β 2个亚单位。α为IL-3R 特有,能与IL-3特异结合。β为IL-3、GM-CSF和IL-5共用,参与受体后信号转导[6,7]。免疫组化证实IL-3R α的阳性染色主要位于胞膜。在射线作用下,富含IL-3R且对射线敏感的造血干细胞及祖细胞的大量死亡,及IL-3R蛋白表达的受抑是放射损伤及放烧复合伤后IL-3R α阳性率及平均含量下降的主要原因。同时IL-3R α阳性率及平均含量的下降也进一步加重造血损伤。
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    单放组、复合伤组IL-3R α平均含量与BMNC计数间存在明显的正相关,表明放射损伤及放烧复合伤后小鼠IL-3R α平均含量的下降及回升可能在造血损伤及恢复过程中起一定作用;小鼠致伤后,激活或抑制了诸多相关因子掺入造血调控,部分抵消了造血细胞的增殖分化对IL-3R α含量的依赖,表现为单放、单烧及复合伤各组中,BMNC计数与IL-3R α平均含量的相关系数均较正常组下降,即造血调控的网络化决定了IL-3R α含量在伤后小鼠骨髓造血功能损伤和恢复中只起部分作用;伤后14 d IL-3R阳性率的变化在骨髓造血恢复中所起作用不明显,关键在于每个阳性细胞表面IL-3受体的平均含量。

    在定量mIL-3的作用下,CFU-GM产率或3H-TdR掺入量与IL-3R平均含量的比值(CFU-GM产率/平均光密度或Bq/平均光密度)可间接反映IL-3R 的功能。本研究表明伤后14 d,单放组及复合伤组动物BMNC计数的开始恢复主要取决于IL-3R 平均含量的恢复,即伤后IL-3R 功能在造血损伤中起一定作用,但其功能的恢复可能晚于表达量的恢复(功能的变化可能也是造成IL-3R 平均含量与BMNC计数间相关系数降低的原因之一);烧伤后细菌毒素可致IL-3基因的表达增强[8],但15% Ⅲ度烧伤对小鼠BMNC IL-3R的表达及功能无明显影响。
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    综上所述,IL-3R α表达量及功能在放射损伤、放烧复合伤小鼠造血损伤及恢复中起一定作用,其功能的恢复可能晚于表达量的恢复,放烧复合伤对IL-3R α的影响表现出明显的放射损伤特点。但受体后信号转导如何变化尚有待进一步研究。■

    基金项目:军队医药卫生“九五”指令性攻关项目(96L045)

    参考文献

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, 百拇医药
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    收稿日期:1999-03-05, 百拇医药