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编号:10226774
多种细胞因子单独及协同作用对肝坏死影响的实验研究
http://www.100md.com 《中国医学杂志》 1996年第4期
     作者:于岩岩 斯崇文 田秀兰 何群 薛海鹏

    单位:100034 北京医科大学第一医院感染疾病科(于岩岩、斯崇文、田秀兰),病理科(何群、薛海鹏)

    关键词:肝疾病;感染;肿瘤坏死因子;白细胞介素类;干扰素

    中华医学杂志960407

    目的 探讨肚炎合并感染后加重肝坏融会贯通的机制,及多种细胞因子在肝坏死的作用。方法 选择96只Ballb/c小鼠,分别用重组肿瘤坏死因子(rTNF)α、r白细胞介素(rIL)-1、rIL-6、r干扰素(rIFN)γ等多种细胞因子单独或同时与D-氨基半乳糖(GAL)腹腔注射,通过测定血清总胆红素(TBIL)观察肝功能的变化,同时病理检查肝死的程度。结果 单独或合用rIL-1、rIL-6、rIFNγ及rTNFα对小鼠正常肝脏均无明显影响;但在由D-GAL制成的小鼠肝死模型上,单独或合用rtnfαγ,均可增加肝坏死的程度,使小鼠血清TBIL水平分别升至46.2±10.6μmol/L、44.6±12.9μmol/L和41.9±14.9μmol/L,较不加细胞因子时TBIL26.7±9.6μmol/L明显升高(F=11.16,P<0.01)。单独用rIL-1不能加重小鼠的肝坏死程度(TBIL29.7±9.6μmol/L),但却能加重rTNFα所致的肝坏死,TBILGAL+rTNFα组46.2±10.6μmol/L,D-GAL+rTNFα+rIL-1组66.3±18.7μmol/L。rIL-6也可能加重rTNFα所致的肝坏死,使TBIL升至69.3±18.9μmol/L(F=20.68,P<0.01)。同时各组的肝脏病变程度与TBIL的变化一致。结论 多种细胞因子单独及协同作用对小鼠正常肝肘无明显影响,但可以加重D-GAL引起的肝坏死病变。
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    The effect of cytokines on the liver necrosis Yu Yanyan, Si Cjhongwen, Tian Xiulan, et al. Department of In fectious diseases, First Hospital, Beijing Medical University, Beijing 100034

    Objective To investigate the effect of cytokines on liver necrosis.Methods We injected IL-1 IL-6, IFNγ, TNFα with or without D-galactosamine (D-GAL) into the abdominal cavity of mice sparately. Results There was no effect on hepatocyte of normal mice after injection of IL-1,IL-6, IFNoγalone or together. The serum total bilirubin (TBIL) and liver necrosis of mice increase nore markedly by using of TNFα , IL-6or IFNγ separately with D-GAL (TBIL: 46.2±10.6μmol/L, 44.6±12.9μmol/L,41.9±14.9μmol/L) . than by D-GAL alone (TBIL: 26.7±9.6μmol/L) also the serum TBIL of mice and liver necrosis also increased after injection of IL-1, IL-6 with D-GAL and TNFα.Conclusion Cytokin es like IL-1, IFNγ and TNFα joineed the process of hepatocyte necrosis. They can enhance the degree of live necrosis induced by D-GAL.
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    Key owrds Liver disease Infection Tumor necrosis factor Interleukins Interferon

    (Natl Med J China, 1996, 76:258-261)

    机体的免疫系统是一个复杂的网络系统,任何单一的细胞因子在机体中的作用也呈网络现象,都会受到这个网络中的其他细胞因子的影响,细胞因子之间互相促进又互相制约的。肿瘤坏死因子(TNF)α可加重肝坏死[1],其对机体的作用也会受到其他细胞因子的影响。在肝炎患者发生感染时,体内白细胞介素(IL)-1、IL-6,干扰素(IFN)γ的水平都是升高的[2~6]。因此,仅研究单一细胞因子如TNFα的肝坏死的影响,与人体实际发生的病理生理过程是不符的。为了了解这些细胞因子与TNFα在肝炎肝坏死中的作用,我们进行了多种细胞因子单独和协同作用对肝坏死影响的实验研究。
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    材料和方法

    一、材料

    1.实验动物:Ballb/c雄性小鼠96只,均重20g,由中国医学科学院实验动物繁殖场供给。

    2.试剂:重组(r)IL-1 10万U/ml、rIL-6 10万 U/ml、rIFNγ50万U/ml、rTNFα50万U/ml,均由中国人民解放军军事医学科学院供给。D-氨基半乳糖(D-GAL,简称D)源自重庆医科大学化学教研室。

    二、方法

    1.rIL-1、rIL-6、rIFNγ和rTNFα对正常小鼠肝脏的影响:先将30只小鼠均分为5组。实验组分别为rIL-1、rIL-6各100万U/kg,rIFNγ500万U/kg,rTNFα50万U/kg腹腔注射,正常对照组采用生理盐水0.2ml腹腔注射。48小时后取血测血清总胆红素(TBIL)、丙氨酸转氨酶(ALT),同时取肝组织病理检查。
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    2.rIL-1、rIL-6、rIFNγ分别与rTNFα的联合作用对正常小鼠肝功能的影响:另取18只小鼠,每组6只。将rTNFα50万U/kg分别与rIL-1、rIL-6及rIFNγ(剂量同上)给此3组小鼠腹腔注射,48小时后取血测TBIL、ALT,同时取肝组织作病理检查,结果与对照组及单用rTNFα组比较。

    3.rIL-1、rIL-6、rIFNγ加重肝坏死的作用:再取30只小鼠平均分为5组,用D1.5g/kg,及D分别与rIL-1 5万U/kg、rIL-6 5万U/kg、rIFNγ 25万U/kg、rTNFα 1万U/kg腹腔注射,48小时后将TBIL和病理结果与正常对照组比较。

    最后18只小鼠再分为3组,每组将D联合rTNFα分别与rIL-1、rIL-6、rIFNγ(剂量同前)给小鼠腹腔注射,结果与正常对照组和D+rTNFα组比较。

    4.ALT、TBLL检测:用我院Beckman生化分析仪检测。
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    5.肝脏病理检查方法[7]:取肝组织固定于Bovin液中,常规脱水,以石蜡包埋并切片,经HE染色。肝脏病变的表示方法:“-”或“±”为正常所见或轻微肝细胞变性;“+”为肝细胞呈点状坏互,汇管区炎症细胞浸润;“++”为肝细胞呈小灶坏死;“+++”为肝组织亚大块出血坏死;“++++”为肝组织大块出血坏死。

    6.统计学方法:多组间的比较采用差分析。

    结果

    一、各种细胞因子单用对正常小鼠肝脏的影响

    我们分别用rTNFα、rIL-1、rIL-6、rIFNγ单独给正常小鼠腹腔注射,观察其肝功能变化,结果见表1。同时所作肝组织学检查结果,上述各组的肝组织学病变均为“-”或“+”,与正常对照小鼠无差别;各组之间,TBIL及ALT差异均无显著意义,说明单用rTNFα、rIL-1、rIL-6、rIFNγ对正常小鼠肝脏功能及肝组织学无明显影响。
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    表1 各种细胞因子单独注射对正常小鼠肝脏的影响(±s) 组别

    鼠数

    TBIL

    (mmol/L)

    ALT

    (IU/L)

    对照

    6

    7.3±4.8

    46±4

    rTNFα
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    6

    8.2±3.6

    49±10

    rIL-1

    6

    7.9±2.1

    40±4

    rIL-6

    6

    9.6±3.5

    31±1

    rIFNγ

    6
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    9.1±3.5

    31±5

    注:各组之间比较F=0.4,P均>0.05。

    二、rTNFα分别与rIL-1、rIL-6、rIFNγ合用对正常小鼠肝脏的影响

    用rTNFα分别与rIL-1、rIL-6、rIFNγ联合给正常小鼠做腹腔注射,其肝功能变化结果见表2。各组TBIL及ALT差异均无显著意义,同时肝病理学检查结果,各组肝组织学病变均为“-”或“+”,与正常对照小鼠无差别。以上说的rTNFα与rIL-1、rIL-6或rIFNγ合用,对正常小鼠肝功能及肝组织学无明显影响。

    表2 rTNFα分别与rIL-1、rIL-6、rIFNγ合用对正常小鼠肝功能的影响(±s) 组别
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    鼠数

    TBIL

    (mmol/L)

    ALT

    (IU/L)

    对照

    6

    7.3±4.8

    46±4

    rTNFα

    6

    8.2±3.6

    49±10
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    rTNFα+rIFNγ

    6

    8.4±4.6

    32±3

    rTNFα+rIL-1

    6

    9.9±5.0

    42±11

    rTNFα+rIL-6

    6

    11.2±2.4

    36±5

, http://www.100md.com     注:各组之间比较F=0.8,均P>0.05。

    三、不同细胞因子加重肝死的作用

    我们用D分别和各种细胞因子联合给小鼠腹腔注射,观察其对肝功能和肝脏病变的影响(表3)。可见各组较正常对照给TBIL明显升高,D+rIL-6、D+rIFNγ及D+rTNFα较单独用D组血清TBIL有明显升高,肝脏病变也有加重。而D+rIL-1和D组比较,血清TBIL和肝脏病变均无明显差别。

    表3 D-GAL分别与各细胞因子合用对TBIL(±s)和肝脏病变的影响 组别

    鼠娄

    TBIL

    (mmol/L)
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    肝脏病变(鼠数)

    +

    ++

    +++

    对照

    6

    7.3±4.8

    6

    D-GAL

    6

    26.7±11.1

    6

    D+IL-1
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    6

    29.7±9.6

    6

    D+IL-6

    6

    45.6±12.9*

    1

    5

    D+IFNγ

    6

    41.9±14.9*

    2

    4
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    D+TNFα

    6

    46.2±10.9*

    2

    4

    注:(1)与D-GAL组相比较*F=11.06,P<0.01

    (2)未发现+++和++++病变,故省略

    用D和rTNFα分别与rIL-1、rIL-6、rIFNγ联合给小鼠腹腔注射,观察其对肝功能和肝脏病变的影响(表4)。可见D+rTNFα+rIL-1及D+rTNFα+rIL-6两组TBIL与肝脏炎症坏死程度,较D+rTNFα组均有升高。D+rTNFα+rIFNγ与D+rTNFα比较,差异无显著意义。说明D+rTNFα可能明显升高小鼠血清TBIL水平,加重肝脏坏死的程度,在此基础上加用rIL-1与rIL-6均可以进一步升高小鼠TBIL水平,加重肝脏损伤,而加用rIFNγ却不能进一步加重肝脏损伤。
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    表4 D-GAL和rTNFα分别与rIL-1、rIL-6、rIFNγ合用对小鼠TBIL(±s)及肝脏病变影响 组别

    鼠数

    TBIL

    (mmol/L)

    肝脏病变(鼠数)

    +

    ++

    +++

    ++++

    对照

    6
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    7.3±4.8

    D+TNFα

    6

    46.2±10.6

    2

    4

    D+TNFα

    +IL-1

    6

    66.3±18.7*

    3

    3*

    D+TNFα
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    +IL-6

    6

    69.3±18.9*

    2

    4*

    D+TNFα

    +IFNγ

    6

    36.8±14.6

    2

    4

    注:(1)与D+TNFα比较*F=20.68,P<0.01
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    (2)对照组小鼠肝脏病理变化均为“-”或“±”

    讨论

    本验实验研究结果显示:多种细胞因子如TNFα、IL-1、IL-6、IFNγ单独或协同作用,对正常肝脏无损伤作用,但在已有肝损伤的基础上,TNFα、IL-6、IFNγ均可使肝脏病变加重,IL-1、IL-6还可协同TNFα的肝坏死作用。

    细菌内毒素脂多糖是多种细胞因子有力的诱生剂,可以刺激机体产生IL-1、IL-6、TNFα及rIFNγ等多种细胞因子[8,9]。如乙型肝炎病毒感染可诱导肝细胞产生TNFα[10];而在病毒性肝炎患者体内,除TNFα水平升高外,还有其他多种细胞因子水平的升高[2~6],如IL-1、IL-6及IFNγ。任何一种细胞因子在机体中的作用又会受到其他细胞因子影响,如IFNγ可以诱导TNFα的产生[1]。TNFα还可诱导IL-1、IL-6等细胞因子的产生。因此感染对肝病患者肝功能的影响,不局限在TNFα一种细胞因子,可能会有多种细胞因子的参与。我们的结果证实了多种细胞因子在肝坏死中的作用。
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    肝炎时多种细胞因子的产生加重了肝损伤的作用机制可能有多种途径。肝脏局限性Shwartzman反应可能是重型肝炎的发病机制之一,TNFα与LPS既可作为致敏剂,也可作为激发剂诱Shwartzman反就[12],TNFα与IL-1、IL-6等细胞因子合用时,肝脏出血、坏死更严重,病理变化更明显。另外,TNFα等细胞因子可通过刺激机体产生内源性丝氨酸类蛋白酶而间接损伤肝细胞[13];还可通过激活磷脂酶A2,破坏细胞脂膜,参与肝细胞的损伤。但是,在肝功能政党的情况下,应用细胞因子并不能引起明显的肝损害,当细胞因子与D-GAL合用时,肝细胞对细胞因子毒性作用的敏感性明显提高。有报道D-GAL、放线菌素D、丝裂霉素C均为RNA和蛋白质合成的抑制物质,影响细胞的代谢过程,与细胞因子合用时毒性作用可提高上万倍[14],肝病时,肝细胞代谢和合成蛋白的机制受到影响,细胞因子的毒性作用明显地表现出来。

    可以设想,在病毒性肝炎患者,一旦出现诱生大量细胞因子的病变,如其他病毒感染、细菌内毒素血症等,在已有肝脏损伤的情况下,可诱生多种细胞因子,并发生综合协同作用,使肝脏炎症坏死病变加重、肝功能严惩受损,导致重型肝炎的发生。探讨多种细胞因子在病毒性肝炎肝坏死的作用对于了解肝坏死的发生机制,寻找有效的预防和治疗手段有重要意义。
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    本课题为国家自然学基金资助项目

    参考文献

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    10 Gozalez AR, Garcia MC, Garcia BL, et al. Induction of tumor necrosis factor αproduction by human hepatocytes in chronic viral hapatitis. J Exp Med, 1994, 179: 841.
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    12 边中启,汪伟业,秦一中,等。肿瘤坏死因子诱发鸭乙型肝炎病毒感染雏鸭急性肝坏死的实验研究。中华传染病杂志,1992,10:88。

    13 Suffys P, Be4yaert R, Vanvoy F, et al. Involvement of a serine protease in tumor necrosis factor mediated cytosicity. Eur J Biochem, 1988, 178: 257.

    14 Alcorn JM, Fierer J, Chojkier M, et al. The acute phaseresponse protects mice from D-GAL sensitization to endotoxin and tumor necrosis fator-α. Hepatology, 1992, 15: 122.

    (收稿:1995-10-26 修回:1996-01-19), 百拇医药