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编号:10275519
白介素-1对正常和受照射的NIH/3T3成纤维细胞增殖的影响
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 1999年第5期
     作者:崔玉芳 杨红 高亚兵 熊呈琦 夏国伟 王德文

    单位:100850 北京,北京放射医学研究所

    关键词:IL-1;成纤维细胞;MTT;AgNORS;Ⅲ型胶原;DNA合成

    中华放射医学与防护杂志/990514 【摘要】 目的 观察IL-1对成纤维细胞生长的影响及其作用机理,为从细胞因子角度开展抗纤维化研究提供依据。方法 用MTT比色、AgNORS银染和免疫组化技术,观察正常和受照NIH/3T3成纤维细胞(60Coγ源一次照射,吸收剂量30 Gy)生长增殖活性、AgNORS和DNA合成以及Ⅲ型胶原表达。结果 IL-1浓度为100×103U/L,培养第3天时,成纤维细胞数量和增殖活性(A值)为对照值的1.4和1.3倍(照射组A值为对照的1.1倍);AgNORS颗粒数和S期细胞比例分别升高至对照值的2.9和2.0倍;而Ⅲ型胶原表达阳性细胞数为对照值的1.9倍。结论 在一定浓度范围内,IL-1能促进成纤维细胞的增殖活性,DNA合成和Ⅲ型胶原表达。
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    Effects of interleukin-1 on proliferation of normal and irradiated NIH/3T3 fibroblasts

    CUI Yufang,YANG Hong,GAO Yabing,et al.

    Institute of Radiation Medicine,Beijing 100850,China

    【Abstract】 Objective Effects of interleukin-1(IL-1) on proliferation of fibroblasts and their mechanism were analysed in order to provide experimental basis for studying antifibrotic activity from the point of cytokines. Methods MTT colorimetry,a silver colloid techniqiue of AgNORS,and immuno-histochemical methods of anti-type Ⅲ collagen and anti-bromodeoxyuridine(BrdUrd) were used to observe the proliferative activity,AgNORS and DNA synthesis and expession of type Ⅲ collagen in normal and irradiatd (30 Gy single irradiation by60Co γ-rays) fibroblasts. Results When IL-1 of 100×103 U/L was used,the counts and optical density(A) value of normal fibroblasts were 1.4 and 1.3 times higher than those of control group respectively, at the third day after culturing.At the same time,the mean number of AgNORS and percentage of normal fibroblasts in S-phase were 2.9 and 2.0 times higher than those of control group,while the number of type Ⅲ collagen positive fibroblats increased by 1.9 times. Conclusion In a definite range of concentration,IL-1 could promote proliferative activity,AgNORS and DNA synthesis and expression of type Ⅲ collagen of fibroblasts.
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    【Key words】 Interleukin-1 Fibroblasts Gamma radiation Type Ⅲ collagen DNA synthesis

    近年研究表明,肥大细胞(mast cell,MC)与电离辐射等多种因素引起的器官纤维化有密切关系[1],特别是在研究MC参与器官纤维化作用机制时发现,MC分泌的与纤维化有关的细胞因子主要有IL-1,TNF-α[2]。本文作者着重观察了IL-1对成纤细胞增殖的影响,期望能从MC分泌的细胞因子角度对器官纤维化发生的机理和制定防治措施提供一些新的信息。

    材料和方法

    1.成纤维细胞培养:用DMEM和10%FCS+DMEM体系对NIH/3T3成纤维细胞进行体外培养。

    2.照射条件:60Co γ源一次照射,吸收剂量为30 Gy,照射量率为204.1 C.kg-1.min-1,样品距源2.5 m。
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    3.成纤维细胞计数和样品制备:在成纤维细胞指数生长期加入50、100、200和400×103U/L 4种浓度的IL-1(rhIL-1,北京四环医学生物高技术中心陈勇先生惠赠),于培养第1、3、5和7天进行细胞计数;在培养第3天收集细胞制成离心涂片,固定后进行各种染色。

    4.MTT比色[3]:将指数生长期的成纤维细胞接种于96孔板,每孔细胞数为2.5×104/200μl,加入不同浓度IL-1培养后第3天,每孔加1%浓度的MTT(噻唑盐,中山公司)15 μl,继续培养4小时,加盐酸异丙醇溶解液100 μl,震荡混匀,于B10-550型酶标仪在570 nm波长下测吸光度(A值)。

    5.AgNORS银染法[4]:将新鲜配制的1份2%明胶和2份50%硝酸银溶液均匀混合,滴加在离心涂片样品上,室温避光染色15分钟,经冲洗、脱水、透明后,树脂封片,每个样品计数300个细胞,计算每个细胞平均AgNORS颗粒数。
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    6.S期成纤维细胞检测[5]:于检测前2小时加入5-溴脱氧尿苷(BrdUrd,瑞士Fluka公司) 后收集细胞制成离心涂片,用抗BrdUrd单抗(德国Boeheringer Mannheim公司)ABC(Vector公司试剂盒)免疫组化法检测阳性细胞,每个样品计数300个细胞,计算S期成纤维细胞比例。

    7.Ⅲ型胶原染色:Ⅲ型胶原单抗购自中山公司,ABC试剂盒见前。用ABC免疫组化法进行染色,每个样品计数300个细胞,计算阳性细胞百分率。

    8.统计学处理:正文表中数据均为3次实验的平均值,用t检验进行统计学处理。

    结果

    1.IL-1对正常成纤维细胞增殖的影响(见表1)

    表1 IL-1对正常成纤维细胞增殖的影响(±s) IL-1(×103U/L)
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    成纤维细胞计数(×108/L,d)

    1

    3

    5

    7

    0

    14.2±2.78

    19.6±2.50

    10.2±1.02

    10.8±1.44

    50

    12.2±9.40
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    24.0±2.05**

    10.6±5.66

    9.7±6.64

    100

    13.2±8.70

    27.3±0.71**

    10.8±3.82

    14.2±7.99

    200

    20.4±0.07**

    29.6±0.92**
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    13.3±4.41

    13.8±4.31

    400

    18.7±1.98**

    25.9±3.71**

    16.0±12.40

    5.7±0.71

    注:每组样品数为9;与对照组相比*P<0.05;**P<0.01;下表同 从表1看出,加入IL-1培养后第1、3天,可观察到一定浓度的IL-1对成纤维细胞的促增殖作用。其中100×103 U/L在培养第3天、200×103 U/L在培养第1、第3天均显示出明显的促增殖作用(P<0.01)。
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    2.IL-1对正常和受照成纤维细胞增殖的影响

    本实验应用MTT比色法对正常和受照成纤维细胞增殖活性进行检测(表2)。结果指出,(50~400)×103 U/L浓度的IL-1在培养第3天,对正常和受照成纤维细胞均显示出一定程度的促增殖作用。其中以100和200×103 U/L浓度的IL-1显示出的作用较强,在正常成纤维细胞,与对照组比较差异有显著性(P<0.05),而在照射组,只有200×103 U/L的IL-1显示出差异有显著性(P<0.05)。

    表2 IL-1对正常和受照成纤维细胞增殖的影响(±s) IL-1(×103U/L)

    样品数

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    MTT(A值)

    IL-1

    IL-1+照射

    0

    9

    0.09±0.01

    0.10±0.01

    50

    9

    0.12±0.07

    0.11±0.03

    100
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    9

    0.12±0.01**

    0.10±0.01

    200

    9

    0.11±0.02*

    0.11±0.01*

    400

    9

    0.10±0.02

    0.11±0.02

    1000
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    9

    0.10±0.01

    0.09±0.01

    3.IL-1对正常成纤维细胞AgNORS的影响

    结果表明加入不同浓度IL-1培养后第3天,成纤维细胞AgNORS颗粒数均明显高于对照组,其中以100和200×103U/L浓度的IL-1所显示的作用最强,分别为对照值的2.9和2.6倍,见表3。

    表3 IL-1对正常成纤维细胞AgNORS的影响(±s) IL-1(×103U/L)

, http://www.100md.com     样品数

    AgNORS颗粒数(个/细胞)

    0

    9

    3.0±1.02

    25

    9

    4.6±0.19*

    50

    9

    4.8±0.07*

    100
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    9

    8.6±0.17**

    200

    9

    7.8±0.42**

    4.IL-1对正常成纤维细胞DNA合成的影响

    BrdUrd是胸腺嘧啶核苷的类似物,在DNA合成期可有效地掺入到细胞DNA中,经抗BrdUrd单抗染色后可检测出掺入BrdUrd(S期)的阳性细胞,结果见表4。从表4看出,加入100×103U/L浓度的IL-1培养第3天,IL-1组S期成纤维细胞比例明显高于对照值,升高至对照值的2倍。

    表4 IL-1对正常成纤维细胞DNA合成影响(±s) 组别
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    S期成纤维细胞(%)

    成纤维细胞

    21.0±1.00

    成纤维细胞+IL-1

    42.3±4.51*

    5.IL-1对正常成纤维细胞Ⅲ型胶原的影响

    结果表明:加入IL-1培养第3天,Ⅲ型胶原阳性细胞数明显高于对照组,在浓度为100×103 U/L时阳性细胞数升高至对照值的1.9倍,见表5。

    表5 IL-1对正常成纤维细胞Ⅲ型胶原的影响(±s)
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    IL-1(×103U/L)

    Ⅲ型胶原阳性细胞(%)

    0

    46.00±6.70

    12.5

    69.00±4.36*

    25

    77.00±9.64**

    50

    71.00±8.12*

    100
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    87.00±4.16**

    讨论

    最近有学者报道,在MC分泌的诸多因子中,IL-1和TNFα能通过直接或间接作用参与器官纤维化的形成[2],然而其作用机理尚不清楚。本文作者首先观察并证实了IL-1对成纤维细胞增殖的促进作用,并在此基础上通过对成纤维细胞AgNORS和DNA合成以及Ⅲ型胶原表达的研究,探讨了IL-1促成纤维细胞增殖的可能机理。

    1.IL-1能直接促进成纤维细胞增殖:由本文结果可看出,IL-1对成纤维细胞的增殖显示出一定程度的促进作用,细胞计数和MTT比色分析都证实了这一点。分析其促增殖机理,有学者发现,单层培养的成纤维细胞在指数生长期,其每个细胞表面具有5 000~15 000个IL-1(α和β)受体[6]。很显然IL-1可通过与成纤维细胞表面受体结合而发挥作用。另有学者认为IL-1可促进成纤维细胞DNA合成。本实验发现,加入100×103 U/L最佳浓度的IL-1培养后第3天,S期成纤维细胞数能升高至对照值的2倍;而且对AgNORS的分析结果也表明,100×103 U/L浓度的IL-1能使每个成纤维细胞AgNORS的颗粒数增加至对照值的2.9倍。已知核仁组成区(NORS)是细胞核所必需的组成部分,它与细胞核DNA合成及与转录有关的蛋白质的合成有密切关系。很显然加入IL-1后细胞AgNORS数量的明显增加,必然促进与DNA复制和与转录有关的蛋白质的合成,加速DNA复制,进而促进成纤维细胞增殖。作者认为这可能是IL-1能直接促进成纤维细胞增殖进而参与器官纤维化的原因之一。
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    2.IL-1促成纤维细胞增殖的间接作用:Raines等人研究IL-1和PDGF对成纤维细胞的作用,提出了IL-1通过PDGF可间接诱导成纤维细胞增殖[7]。他们认为IL-1与成纤维细胞表面受体作用,能促使其分泌PDGF A链同源二聚体(PDGF-AA),后者可直接刺激成纤维细胞增殖;而且还发现PDGF还可上调成纤维细胞膜表面IL-1受体的数量[7],以此级联反应维持成纤维细胞和内皮细胞迅速增殖,进而在器官纤维化的发生和形成中起重要作用。

    3.IL-1促成纤维细胞胶原合成的作用:目前多数学者认为,IL-1能促进成纤维细胞胶原基因的表达,如Canalis等人认为IL-1能增加Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原基因转录,进而增加胶原合成[8]。本实验也发现,100×103 U/L浓度的IL-1能明显促进成纤维细胞Ⅲ型胶原的形成。

    总之,器官纤维化的发生,除了多种细胞成分参与以外,各种细胞因子单独的或协同效应也在其中起着不可低估的作用。因而作者认为,在抗纤维化作用的研究中,最有效的措施应放在阻止细胞因子对靶细胞作用的环节上。本实验结果为今后从细胞因子角度,研究抑制成纤维细胞增殖和胶原形成,并采取有效的对抗措施,提供了重要依据。
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    参考文献

    1 崔玉芳.肥大细胞与纤维化.中国病理生理杂志,1995,11:328-331.

    2 Kovacs EJ.Fibrogenic cytokines:the role of immune mediators in the development of scar tissue.Immunol Today,1991,12:17-23.

    3 Hansen MB,Nielsen SE,Berg K.Re-examination and further development of a precise and rapid dye method for measuring cell growth/cell kill.J Immunol Methods,1989,119:203-207.

    4 Egan MJ,Reafat F,Crocker J.Nucleolar organiser regions in fibrous proliferations of childhood and infantile fibrosarcoma.J Clin Pathol,1988,41:31-33.
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    5 崔玉芳,朱宝珍,汝小美.巨噬细胞对小鼠骨髓肥大细胞增殖的调节作用.中国病理生理杂志,1995,11:166-169.

    6 Raines EW,Dower SK,Ross R.Interleukin-1 mitogenic activity for fibroblasts and smooth muscle cells is due to PDGF-AA.Science,1989,243:393-394.

    7 Chiou WJ,Bonin PD,Harris PKW,et al.Platelet-derived growth factor induces interleukin-1 receptor gene expression in Balb/c 3T3 fibroblasts. J Biol Chem,1989,264:21442-21445.

    8 Canalis E.Interleukin-1 has independent effects on deoxribonucleic acid and collagen synthesis in cultures of rat calvariae.Endocrinology,1986,118:74-81.

    (收稿:1998-07-26 修回1998-09-14), 百拇医药