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编号:10227297
杀菌-通透性增加蛋白对烫伤大鼠脂多糖结合蛋白和CD14 mRNA表达的影响
http://www.100md.com 《中国医学杂志》 1999年第4期
     作者:方文慧 姚咏明 施志国 于燕 吴叶 陆连荣 盛志勇

    单位:100037 北京,中国人民解放军第三○四医院创伤外科中心(方文慧、姚咏明、施志国、于燕、陆连荣、盛志勇);中国人民解放军第二○八医院外四科(吴叶)

    关键词:灼伤;脂多糖类;抗原,CD14;肿瘤坏死因子;重组蛋白质类

    中华医学杂志/990421 【摘要】 目的 观察烫伤后重组杀菌-通透性增加蛋白(rBPI21)对内毒素增敏系统-脂多糖结合蛋白/脂多糖受体CD14(LBP/CD14)及肿瘤坏死因子-α(TNF-α) mRNA表达的影响及其意义。方法 采用大鼠35% Ⅲ°烫伤模型,动物分为正常对照组(8只)、烫伤组(12只)和rBPI21治疗组(12只)。烫伤组和rBPI21治疗组动物分别于伤后12和24小时活杀。留取组织和血标本采用半定量RT-PCR方法,分别检测组织LBP、CD14、TNF-α mRNA表达及器官功能指标。结果 rBPI21治疗可明显抑制局部组织LBP/CD14 mRNA表达(P<0.05-0.01),并不同程度抑制肝、肺及肾组织TNF-α mRNA表达水平(P<0.05-0.01)。同时,rBPI21治疗组动物血清谷丙转氨酶水平明显降低(P<0.01),而小肠组织二氨氧化酶活性显著高于烫伤组(P<0.05)。结论 烫伤早期应用rBPI21可部分减轻肠源性内毒素移位诱发的病理损害,其作用机理可能与rBPI21对体内多种组织LBP/CD14 mRNA表达的下调效应有关。
, 百拇医药
    The effect of bactericidal/permeability-increasing protein on lipopolysaccharide-binding protein and lipopolysaccharide receptor CD14 mRNA expression in rats after thermal injury FANG Wenhui, YAO Yongming, SHI Zhiguo, et al. Trauma Research Center, 304th Hospital of People′s Liberation Army, Beijing 100037

    100037

    【Abstract】 Objective To elucidate the possible mechanisms underlying beneficial effect of recombinant bactericidal/permeability-increasing protein (rBPI) on multiple organ damage secondary to major burns. Methods Wistar rats were subjected to a 35% full-thickness scald injury, and randomly divided into 3 groups:normal controls (n=8), thermal injury (n=21), and rBPI21 treatment (n=12). In thermal injury and rBPI21 treatment groups, animals were sacrificed at 12 and 24 hours after burn, respectively. Tissue samples from liver, kidneys, lungs and intestine were collected to measure lipopolysaccharide-binding protein (LBP)/lipopolysaccharide receptor CD14 and tumor necrosis factor-α (TNF-α) mRNA expression. In addition, blood samples were obtained for measurement of organ function parameters. Results Treatment with rBPI21 could significantly decrease tissue LBP and CD14 mRNA expression in various organs (P<0.05-0.01). Also, TNF-α mRNA expression in liver, kidneys and lungs were markedly inhibited by rBPI21 secondary to acute insults (P<0.05-0.01). Moreover, in the rBPI21 treatment group, significant reduction in serum GPT levels and elevation in intestinal DAO activities were found compared to those in the thermal injury group (P<0.05-0.01). Conclusions Treatment with rBPI21 is effective in attenuating multiple organ damage resulted from gut origin endotoxin translocation after thermal injury, which might be associated with down-regulation effect of tissue LBP and CD14 gene expression by use of rBPI21.
, 百拇医药
    【Key words】 Burns Lipopolysaccharide-binding protein CD14 Tumor necrosis factor-α Recombinant proteins

    (Natl Med J China, 1999, 79:289-291)

    有研究证实,严重创伤、烧伤、休克等应激状况均可导致肠源性内毒素移位的发生,进而引起体内炎症介质的大量合成、释放,最终诱发脓毒症、多脏器功能障碍综合征(MODS)[1]。另据报道,具有中和内毒素及杀灭G菌双重特性的重组杀菌-通透性增加蛋白(rBPI21)对休克所致肠源性感染具有明显的防护效应,但其详细的分子作用机制及其与内毒素增敏系统的关系尚不很清楚[2]。为此,我们观察了rBPI21对烧伤后肠源性内毒素病理损害的治疗效果。
, 百拇医药
    材料与方法

    一、材料

    1.动物模型和分组:雄性Wistar大鼠,体重250~300 g。动物经2%戊巴比妥钠腹腔麻醉后脱毛,将其背部浸于沸水中12秒造成35%体表总面积(TBSA)Ⅲ度烫伤。动物分为烫伤未治疗组(12只)和rBPI21 治疗组(12只),治疗组动物于伤后0.5、4小时静脉注射rBPI21(美国XOMA公司产

    品),总剂量为2 mg/kg。每组分别于伤后12、24小时活杀各6只。另取8只动物作为正常对照组。

    二、方法

    1.组织LBP、CD14、TNF-α mRNA表达:采用半定量RT-PCR检测。LBP和CD14引物参照文献合成[3,4],TNF-α引物购自北京医科大学病理学系。CD14、TNF-α以β-actin为内参对照,LBP以甘油醛-3-磷酸脱氢酶(G3PDH)为内参对照,分别与内参对照的比值作为基因表达的相对含量。
, 百拇医药
    2.血清谷丙转氨酶(GPT)、肌酐(Cr)水平:使用7170自动生化分析仪测定。

    3.肺组织髓过氧化物酶(MPO)活性:采用酶学分光光度法测定。

    4.小肠组织二胺氧化酶(DAO)活性:采用分光光度法测定。

    5.统计学处理:各项指标以平均值±标准误(±)表示,应用SAS(6.04版本)统计软件包进行t检验、方差分析及Wilcoxon′s检验。

    结果

    1.LBP mRNA的表达:伤后12小时,肝、肾组织LBP mRNA表达明显增多,至伤后24小时则逐渐下降。治疗组动物肝组织LBP mRNA表达明显抑制,与烫伤组相比伤后12、24小时差异有显著意义(P<0.05~0.01)。同样,治疗组肾组织LBP mRNA水平亦明显降低。但rBPI21对肺、肠组织LBP mRNA表达量无明显影响(表1)。
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    表1 rBPI21治疗对大鼠4种组织LBP mRNA

    表达的影响(灰度比值,±) 组别

    鼠数

    肝脏

    肺脏

    肾脏

    小肠

    正常对照组

    8

    0.23
, 百拇医药
    ±0.08

    0.21

    ±0.07

    0.031

    ±0.031

    0.008

    ±0.003

    烫伤12小时

    未治疗组

    6

    0.63

    ±0.07△△

, 百拇医药     0.21

    ±0.08

    0.136

    ±0.136

    0.002

    ±0.002

    治疗组

    6

    0.13

    ±0.07**

    0.15

    ±0.07

    0.017
, 百拇医药
    ±0.035

    0.030

    ±0.019

    烫伤24小时

    未治疗组

    6

    0.40

    ±0.11

    0.14

    ±0.08

    0.054

    ±0.045

    0.021
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    ±0.031

    治疗组

    6

    0.07

    ±0.05*

    0.13

    ±0.06

    0.069

    ±0.026

    0.000

    ±0.000

    注:与正常对照组比较,△△P<0.01,与烫伤未治疗组比较* P<0.05,**P<0.01
, 百拇医药
    2.CD14 mRNA的表达:伤后12小时各组织CD14 mRNA表达迅速增高,24小时略降低,但仍高于伤前水平。rBPI21治疗可显著降低局部组织CD14 mRNA水平。伤后12小时,治疗组动物肝、肾、肠组织CD14基因表达均恢复至伤前水平。致伤后24小时肺组织表达量亦降至正常范围(表2)。

    表2 rBPI21治疗对大鼠4种组织CD14 mRNA

    表达的影响(灰度比值,±) 组别

    鼠数

    肝脏

    肺脏
, 百拇医药
    肾脏

    小肠

    正常对照组

    8

    0.434

    ±0.110

    0.37

    ±0.17

    0.16

    ±0.10

    0.168

    ±0.106

    烫伤12小时
, 百拇医药
    未治疗组

    6

    1.215

    ±0.206

    1.72

    ±0.38△△

    0.55

    ±0.18

    0.810

    ±0.412

    治疗组

    6
, 百拇医药
    0.153

    ±0.104**

    0.74

    ±0.24*

    0.15

    ±0.15

    0.010

    ±0.010**

    烫伤24小时

    未治疗组

    6

    0.635
, 百拇医药
    ±0.164

    0.67

    ±0.27

    0.23

    ±0.13

    0.201

    ±0.059

    治疗组

    6

    0.016

    ±0.016*

    0.11

    ±0.11
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    0.18

    ±0.11

    0.050

    ±0.050*

    注:与正常对照组相比,P<0.05,△△P<0.01;与烫伤未治疗组比较,* P<0.05,**P<0.01

    3.TNF-α mRNA的表达:烫伤后肝、肺、肾组织TNF-α mRNA表达明显增多(P<0.05),24小时仍持续于较高水平。rBPI21治疗可明显抑制各组织TNF-α mRNA表达。与烫伤组相比,伤后12小时治疗组肝、肺组织TNF-α mRNA水平明显降低(P<0.01)(表3)。

, http://www.100md.com     表3 rBPI21治疗对大鼠4种组织TNF-α mRNA

    表达的影响(灰度比值,±) 组别

    鼠数

    肝脏

    肺脏

    肾脏

    小肠

    正常对照组

    8

    0.020
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    ±0.013

    0.048

    ±0.009

    0.028

    ±0.020

    0.108

    ±0.020

    烫伤12小时

    未治疗组

    6

    0.140

    ±0.032
, 百拇医药
    0.133

    ±0.029

    0.036

    ±0.024

    0.085

    ±0.060

    治疗组

    6

    0.008

    ±0.008**

    0.011

    ±0.011**
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    0.004

    ±0.004

    0.024

    ±0.024

    烫伤24小时

    未治疗组

    6

    0.046

    ±0.030

    0.161

    ±0.028△△

    0.142
, 百拇医药
    ±0.096

    0.040

    ±0.019

    治疗组

    6

    0.011

    ±0.011

    0.088

    ±0.088

    0.108

    ±0.069

    0.173

    ±0.159
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    注:与正常对照组比较,P<0.05,△△P<0.01;与烫伤未治疗组比较,**P<0.01

    4.脏器功能指标见表4。

    表4 rBPI21对烫伤大鼠脏器功能指标的影响(%,±) 组别

    鼠数

    功能指标

    GPT

    Cr

    MPO
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    DAO

    烫伤12小时

    未治疗组

    6

    576±56

    110±5

    317±38

    79±13

    治疗组

    6

    254±53**

    103±8

    292±47
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    109±5*

    烫伤24小时

    未治疗组

    6

    584±49

    107±7

    219±14

    90±5

    治疗组

    6

    316±81**

    154±30
, 百拇医药
    309±41

    120±25

    注:与烫伤未治疗组比较,* P<0.05,**P<0.01

    讨论

    杀菌-通透性增加蛋白(BPI)是一种普遍存在于人体及哺乳动物中性粒细胞嗜苯胺蓝颗粒中的蛋白质。BPI对内毒素的脂多糖分子具有高度亲和力,同时对许多G菌具有细胞毒效应。近年来,绝大多数动物实验显示,完整BPI及其活性片段对小鼠、大鼠、家兔、猪、狒狒等G-菌感染或内毒素攻击均可产生良好的保护效果[5]。本研究采用可有效中和烫伤后内毒素血症剂量(2 mg/kg)的rBPI21治疗,对其分子作用机制进行了初步探讨。本实验结果显示,烫伤后肝组织LBP mRNA表达显著增多,并且部分肝外组织(如肾组织)亦有表达。rBPI21处理组动物肝组织LBP mRNA表达明显抑制,与对照组相比伤后12、24小时差异有显著意义。但是,rBPI21对肺、肠组织LBP mRNA表达无明显影响,推测可能与不同脏器的组织特性有关(烫伤后肺、肠组织LBP基因表达改变不明显)。与此同时,烫伤后肝、肺、肾、肠组织CD14 mRNA表达均明显增多,rBPI21治疗则可有效抑制肝、肠等组织CD14 mRNA表达。以上结果表明,BPI可部分抑制烧伤后内毒素增敏系统表达上调,这在防治烧伤后机体过度炎症反应中可能具有一定意义。进一步分析发现,注射rBPI21可不同程度地抑制多种组织TNF mRNA表达上调,伤后12小时各组织TNF基因转录水平与伤前值相比差异无显著意义。同时,rBPI21治疗可显著减轻烧伤内毒素引起的肝脏功能损害,反映肠粘膜上皮细胞成熟度和完整性的DAO活性迅速恢复。因此,烧伤早期抗内毒素治疗可有助于减轻TNF-α等细胞因子的过量表达、释放,从而可能减轻机体的过度炎症反应和拮抗内毒素的病理损害效应。我们既往的研究亦证实,休克早期注射rBPI21后不仅能完全阻断肠源性内毒素血症的发生和不同程度地抑制伤后组织TNF、IL-6 mRNA表达,并且肺、肝、肾、肠等多脏器损害亦明显减轻,动物存活率由37.5%提高至69%[2,6]
, 百拇医药
    BPI作为体内LBP-内毒素相互作用的天然拮抗剂,其保护机理与直接中和内毒素、杀灭G 菌及竞争抑制LBP作用等多重效应有关。业已证明,BPI和LBP均为体内调控内毒素活性作用的蛋白,但BPI与脂多糖结合的能力比LBP强,因此它能竞争抑制LBP与脂多糖结合。但当LBP/BPI比值增高时,BPI不足以抑制脂多糖的激活细胞效应;提高BPI的浓度则可以拮抗LBP的效应[7]。严重烧伤打击可广泛激活机体多种组织LBP mRNA表达,因此,LBP/BPI比值明显增高,导致机体促炎和抗炎因子平衡发生失调。此时机体自身产生的BPI不足以抑制脂多糖的病理效应,因此给予外源性BPI以调节其平衡失调可能对改变机体的失控炎症反应状态及防止MODS的发生具有重要意义。

    本课题为全军九五医药卫生科研基金(96Q116)和中国工程科技奖励基金资助项目

    参考文献

    [1] Yao YM, Redl H, Bahrami S, et al. The inflammatory basis of trauma/shock associated multiple organ failure. Inflamm Res, 1998,47:201-210.
, 百拇医药
    [2] 姚咏明,盛志勇,施志国,等. 杀菌/通透性增加蛋白对休克大鼠肺组织mRNA表达的影响. 中华外科杂志, 1997,35:389-391.

    [3] Su GL, Freeswick PD, Geller DA, et al. Molecular cloning, characterization, and tissue distribution of rat lipopolysaccharide binding protein. J Immunol, 1994, 153:743-752.

    [4] Galea E, Reis DJ, Fox ES, et al. CD14 mediates endotoxin induction of nitric oxide synthase in cultured brain glial cells. J Neuroimmunol, 1996,64:19-28.
, 百拇医药
    [5] 姚咏明,吴叶,盛志勇. 杀菌-通透性增加蛋白防治革兰氏阴性菌脓毒症的研究现状. 中国危重病急救医学, 1997,9:759-762.

    [6] Yao YM, Bahrami S, Leichtfried G, et al. Pathogenesis of hemorrhage-induced bacteria/endotoxin translocation in rats: effects of recombinant bactericidal/permeability-increasing protein. Ann Surg, 1995,221:398-405.

    [7] Perira BJG, Sundaram S, Snodgrass B, et al. Plasma lipopolysaccharide binding protein and bactericidal/permeability increasing factor in CRF and HD patients. J Am Soc Nephrol, 1996,7:479-487.

    (收稿:1998-07-23 修回:1998-12-12), 百拇医药