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编号:10284960
碱性成纤维细胞生长因子对小鼠脾脏细胞凋亡的抑制作用
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 2000年第2期
     作者:洪岸 许艳丽 李校坤 林剑 刘树铮

    单位:洪岸 许艳丽 李校坤 林剑(暨南大学生物工程研究所,广东 广州 510632);刘树铮(白求恩医科大学放射生物教研室,吉林 长春 130021)

    关键词:成纤维细胞生长因子,碱性;脾;细胞;小鼠

    中国病理生理杂志000210

    [摘 要] 目的和方法:X射线照射结合无血清培养诱导小鼠脾细胞凋亡,采用流式细胞术定量分析碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)对脾细胞凋亡的抑制作用,并采用淋巴细胞转化试验[3H]-TdR掺入法检测bFGF对脾细胞的增殖效应。结果:小鼠经过不同剂量X射线照射,脾细胞再经过不同时程无血清培养,都出现了典型的亚二倍体Ap峰,1 μg/mL和2 μg/mL 的bFGF均可降低Ap峰中的细胞数(细胞凋亡率),并能显著增强脾细胞的增殖反应能力。结论:bFGF可抑制外周免疫器官脾细胞的凋亡,并促进其增殖,增强机体免疫力。
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    [中图分类号] R392.12 [文献标识码] A

    [文章编号] 1000-4718(2000)02-0131-04

    Effect of basic fibroblast growth factor on radiation-induced splenocytic apoptosis of mice

    HONG An,XU Yan-li,LI Xiao-kun,LIN Jian

    (Bioengineering Institute of Jinan University,Guangzhou 510632)

    LIU Shu-zheng

    (Department of Radiation Biology,Norman Bethune University of Medical Sciences,Changchun 130021, China)
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    [Abstract] AIM: To investigate the effect of basic fibroblast growth factor (bFGF) on radiation-induced splenocytic apoptosis of mice. METHODS: At 14 h after whole body irradiation with 0.5 Gy and 1.0 Gy,splenocytes were cultured with and without bFGF,and splenocytic apoptosis was quantitatively analysed by flow cytometry. Cell proliferation was determined by the method of [3H]-TdR incorporation. RESULTS: bFGF(1 μg/mL and 2 μg/mL) could reduce the rate of cell apoptosis ,and promote the proliferation of splenocytes. CONCLUSION: bFGF could inhibit radiation-induced splenocytic apoptosis and promote the proliferation of splenocytes and then enhance body immunity.
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    [MeSH] Fibroblast growth factor,basic; Spleen; Cells; Mice

    碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)作为一种多肽类生长因子,具有广泛的生理功能。对来源于中胚层和神经外胚层的细胞具有促有丝分裂作用;在胚胎发育和组织分化中,是形态形成、促细胞分裂和诱导细胞分化不可缺少的因子。此外,bFGF具有改变细胞趋化性,诱导或抑制细胞特殊蛋白合成或分泌,调节内分泌和神经活动等功能[1~3]。bFGF在免疫系统方面,有研究表明bFGF能明显促进巨噬细胞的吞噬作用,并发现巨噬细胞可分泌多种细胞因子,包括bFGF,但其生物学意义还不清楚。近几年来,体外实验结果表明体外许多因素可诱发细胞凋亡,如去除血清或某些细胞因子(如bFGF)等,培养的细胞将发生凋亡[4,5]。因此认为bFGF与细胞凋亡关系密切。本文试图研究bFGF对X射线照射结合无血清培养诱导的小鼠脾细胞凋亡的作用,一方面了解它对免疫系统细胞凋亡的影响,另一方面对阐明bFGF与凋亡异常疾病的关系及bFGF对凋亡的调控机制具有重要意义。
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    材 料 和 方 法

    一、动物照射

    昆明系雄性小鼠购自白求恩医科大学实验动物部,体重(20±2)g。应用Philips深部X射线治疗机进行单次全身照射,电压200 kV,电流10 mA,滤板铜0.5 mm, 铝1.0 mm,照射源距靶中心垂直距离50 cm, 剂量率0.287 Gy/min,总剂量分别为0 Gy,0.5 Gy,1.0 Gy。

    二、脾细胞悬液制备和培养

    小鼠照射14 h后断头处死,无菌条件下取脾脏置于RPMI 1640培养液中研磨制成单细胞悬液,调整细胞浓度5×106个细胞/mL于24孔培养板中,分3组:对照组(不加bFGF),给药组(1 μg/mL和2 μg/mL bFGF),于37℃ 5% CO2培养箱中无血清培养0 h,18 h,24 h,36 h。
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    三、流式细胞术[6]

    收集培养的细胞于测量管中,取沉淀细胞快速注入75%冷乙醇中固定,PBS洗2次,离心,弃上清,加0.1 mg/mL RNase 100 μL,37℃水浴30 min,PBS洗2次,加PI染液0.5 mL,4℃避光30 min。采用美国B-D公司生产的FACScan流式细胞仪,激发光源为15 mW,氩离子激光,波长488 nm,细胞凋亡用Cellfit软件分析,收集10 000个细胞。数据用Lysys软件,采用t检验分析。

    四、脾细胞增殖效应

    将脾细胞(1×106个细胞/mL)悬液50 μL加入96孔平底培养板中,每孔加50 μL ConA(浓度为20 μg/mL),再加不同剂量bFGF 100 μL(终浓度0.25 μg/mL,0.50 μg/mL),三复孔培养,37 ℃ 5% CO2培养箱培养72 h,终止培养前6 h,每孔加入20 μL[3H]-TdR 18.5 kBq,将细胞收集于49型玻璃纤维滤膜上,液闪法测定[3H]-TdR掺入量。
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    结 果

    一、流式细胞术定量分析结果

    如图1,2,3所示,小鼠经过不同剂量照射,再经过不同时程细胞培养,都可出现典型的亚二倍体Ap峰,bFGF(1 μg/mL和2 μg/mL)均可降低小鼠脾细胞中Ap峰中的细胞数。经过不同剂量照射而未经过培养的新鲜脾细胞未出现Ap峰。

    Fig1 Sham-irradiation: Effects of bFGF on splenocytic

    apoptosis with different cultured time

    A: Control:fresh splenocytes
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    B: Cultured for 18 h;B1:control;B2:1μg/mL bFGF;B3:2μg/mL bFGF

    C: Cultured for 24 h; C1:control; C2:1μg/mL bFGF; C3:2μg/mL bFGF

    D: Cultured for 36 h; D1:control; D2:1μg/mL bFGF; D3:2μg/mL bFGF

    图1 假照组:bFGF对不同时间培养的脾细胞凋亡的作用

    经统计学分析,假照组脾细胞经过18 h,24 h,36 h培养,随着培养时间延长,细胞凋亡率逐渐上升,bFGF对此的抑制作用不显著。

    0.5 Gy照射组,如表1所示,细胞凋亡率较假照组即仅仅是无血清培养引起的细胞凋亡率明显增强。bFGF对脾细胞凋亡有抑制作用,1 μg/mL bFGF对培养各时间段的细胞效果显著(P<0.05),对培养24 h的细胞,抑制作用极其显著(P<0.01),2 μg/mL bFGF的抑制作用不显著。
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    Fig 2 0.5 Gy-irradiation: Effects of bFGF on splenocytic

    apoptosis with different cultured time

    A': Control:fresh splenocytes

    B': Cultured for 18 h;B1':control;B2':1 μg/mL bFGF;B3':2 μg/mL bFGF

    C': Cultured for 24 h; C1':control;C2':1 μg/mL bFGF;C3':2 μg/ml bFGF

    D': Cultured for 36 h; D1':control;D2':1 μg/mL bFGF;D3':2 μg/mL bFGF
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    图2 0.5 Gy照射组:bFGF对不同时间培养的脾细胞凋亡的作用

    表1 0.5 Gy照射后不同培养时间bFGF

    对脾细胞凋亡率的影响

    Tab 1 Effects of bFGF on the rate of splenocytic apoptosis

    with 0.5 Gy-irradiation(±s,n=5) Time

    Apoptosis(%)

    Control

    bFGF(1 μg/mL)
, 百拇医药
    bFGF(2 μg/mL)

    0 h

    0.79±0.39

    0.79±0.39

    0.79±0.39

    18 h

    26.36±4.16

    24.78±4.32*

    24.62±3.95

    24 h

    32.06±5.96

    30.22±5.72**
, 百拇医药
    30.57±7.30

    36 h

    40.34±4.82

    38.07±3.29*

    37.94±3.57

    *P<0.05,**P<0.01,vs control

    Fig 3 1.0 Gy-irradiation: Effects of bFGF on splenocytic

    apoptosis with different cultured time
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    A″': Control:fresh splenocytes

    B″: Cultured for 18 h;B1″:control;B2″:1 μg/mL bFGF;B3″:2 μg/mL bFGF

    C″: Cultured for 24 h;C1″:control;C2″:1 μg/mL bFGF;C3″:2 μg/mL bFGF

    D″: Cultured for 36 h;D1″:control;D2″:1 μg/mL bFGF;D3″:2 μg/mL bFGF

    图3 1.0 Gy照射组:bFGF对不同时间培养的脾细胞凋亡的作用 1.0 Gy照射组,如表2所示,细胞凋亡率较假照组、0.5 Gy照射组的细胞凋亡率都显著增加。 bFGF(1 μg/mL)只对培养18 h的脾细胞有显著抑制作用(P<0.05),对于培养24 h,36 h的细胞,未见其显著效果。
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    表2 1.0 Gy照射后不同培养时间bFGF

    对脾细胞凋亡率的影响

    Tab 2 Effects of bFGF on the rate of splenocytic apoptosis

    with 1.0 Gy-irradiation(±s,n=5) Time

    Apoptosis(%)

    Control

    bFGF(1 μg/mL)

    bFGF(2 μg/mL)

    0 h

    0.83± 0.40
, 百拇医药
    0.83± 0.40

    0.83± 0.40

    18 h

    42.00± 5.21

    39.41±4.38*

    42.13±5.18

    24 h

    47.45± 4.05

    47.98±3.79

    49.22±3.85

    36 h

, 百拇医药     48.22±2.05

    50.32±1.46

    50.02±0.77

    *P<0.05, vs control

    二、细胞增殖效应

    如表3所示,ConA诱导的脾细胞增殖反应能力随X射线照射剂量增加而下降,bFGF处理组与对照组相比,脾细胞的增殖反应能力增强,其中,0.5 Gy照射组,bFGF两个剂量的效应都较对照组显著,大剂量的更为显著;假照组和1.0 Gy照射组,只有大剂量bFGF的效应较对照组显著。

    表3 bFGF对脾细胞的增殖效应

    Tab 3 Effects of bFGF on the proliferation of
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    splenocytes(±s,n=5) Time

    Counts.min-1

    Control

    bFGF(0.25μg/mL)

    bFGF(0.50μg/mL)

    Sham-irrad

    27744±5982

    30496±8831

    34590±9946*
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    0.5 Gy

    23722±1507

    29789±4059*

    31424±2530**

    1.0 Gy

    19135±15057

    19433±11276

    24773±16818*

    *P<0.05,**P<0.01,vs control讨 论

    一、细胞凋亡模型的建立
, 百拇医药
    当细胞发生凋亡时,由于DNA裂解最终形成凋亡小体,在细胞分裂G0/G1期峰前的Ap区形成一个亚峰(亚二倍体峰),该亚峰可用于凋亡细胞定量测定。

    小鼠经过不同剂量照射后,脾细胞再经过不同时程无血清培养,都出现了典型的亚二倍体峰,这是细胞凋亡的典型标志,表明该细胞凋亡模型的建立是成功的。

    本研究结果显示假照射再加无血清培养也出现细胞凋亡,但凋亡程度较0.5 Gy,1.0 Gy照射加无血清培养要轻得多,说明X射线照射与无血清培养造成细胞凋亡具有协同作用。

    二、bFGF对脾细胞凋亡的作用

    脾脏细胞组分较复杂,除B淋巴细胞外,还有大量巨噬细胞等其他细胞,因此对辐射诱导的细胞凋亡不如胸腺细胞敏感,所以我们采用在无血清培养基中延长培养时间至18 h,24 h,36 h来观察bFGF对细胞凋亡的作用。
, 百拇医药
    结果显示bFGF具有抑制X射线辐射加无血清培养诱导的小鼠脾细胞凋亡的作用,1 μg/mL的bFGF效果更为显著,它对0.5 Gy照射组培养18 h,24 h,36 h的细胞凋亡具有显著抑制作用,2 μg/mL的bFGF有抑制作用,但不显著。这说明bFGF对细胞凋亡的抑制作用存在一个最佳工作浓度,具体的浓度剂量效应关系还有待做进一步研究。 对于1.0 Gy照射组,1 μg/mL的bFGF只对培养18 h的细胞凋亡有显著抑制作用,对培养24 h,36 h的细胞以及2 μg/mL的bFGF对培养各时间段的细胞凋亡均没有抑制作用。这可能是由于大剂量照射,无血清培养时间愈长,细胞损伤愈严重,终致bFGF失去保护作用。

    三、bFGF对脾细胞的增殖效应

    ConA是一种促有丝分裂原,激发淋巴细胞转化为淋巴母细胞,发生转化时,伴有大量DNA合成,[3H]-TdR是DNA合成的前体,则以DNA的原料摄入细胞,测定细胞内的放射性能反映淋巴细胞对刺激物的应答水平,从而也反映了机体的细胞免疫功能状态。实验结果表明bFGF对脾细胞增殖效应显著。
, 百拇医药
    综上所述,bFGF通过抑制X射线辐射加无血清培养诱导的细胞凋亡达到保护细胞免受辐射损伤的作用,这在辐射防护中具有重要的现实意义;此外,bFGF可以促进淋巴细胞增殖,抑制其凋亡,从而增强机体的免疫力。有关bFGF免疫增强效应的调控机制还有待进一步探讨。

    (致谢:感谢生物工程研究所和白求恩医科大学放射生物实验室的全体老师的大力协助)

    [基金项目] 国家“九五”攻关资助项目(96-C02-01-03)

    [参 考 文 献]

    [1] 金曼林,童坦君.成纤维细胞生长因子研究进展 [J].生理科学进展,1994,25(2):157~160.

    [2] 薛沿宁,王会信.成纤维细胞生长因子的结构与功能研究进展 [J].生物化学与生物物理进展,1993,20(4):258~263.
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    [3] 林 剑,许 雁.碱性成纤维细胞生长因子 [J].暨南大学学报,1993,14(1):99~104.

    [4] 孙志贤,罗 瑛.细胞生长因子对程序性细胞死亡的调控 [J].国外医学肿瘤学分册,1994,21(5):257~261.

    [5] Jonathan LT,Hakan B,Kim I,et al.Epidermal growth factor and basic fibroblast growth factor suppress the spontaneous onset of apoptosis in cultured rat ovarian granulosa cells and follicles by a tyrosine kinase-dependent mechanism [J]. Mol Endocrinol,1992,6:1942~1950.

    [6] Hotz MA,Gong J,Traganos F,et al. Flow cytometric detection of apoptosis:Comparison of the assays of in situ DNA degradation and chromatin changes [J]. Cytometry,1994,15(3):237~240.

    [收稿日期] 1998-12-02 [修回日期] 1999-04-12

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