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编号:10280462
细胞间粘附分子-1在内耳免疫反应中的表达
http://www.100md.com 《中华耳鼻咽喉头颈外科杂志》 1998年第3期
     作者:龚树生 曾新力 汪吉宝 黄翔

    单位:430022 武汉 同济医科大学附属协和医院耳鼻咽喉科

    关键词:迷路;;自身免疫;;胞间粘附分子-1;;内淋巴囊

    中华耳鼻咽喉科杂志980309 【摘要】 目的 探讨细胞间粘附分子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)在内耳免疫反应中的作用。方法 采用钥孔血蓝蛋白激发已全身致敏的26只大鼠内耳,诱发其内耳免疫反应,然后通过免疫组化技术检测内耳的ICAM-1的表达。结果 内耳激发后6小时,螺旋轴静脉及其回流小静脉即有ICAM-1表达,12小时内淋巴囊及其囊周区出现ICAM-1表达,在24~48小时内耳各部位ICAM-1表达达最高峰。72小时各种炎性细胞浸润到内耳的各个部位。随后ICAM-1表达逐渐减弱,28天完全消失。结论 内耳免疫反应时,ICAM-1在炎性细胞从循环系统进入内耳的过程中发挥着重要作用,调控ICAM-1表达的细胞因子也可能还来自内淋巴囊以外的其他细胞。
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    Expression of intercellular adhesion molecule-1 in immune response of the inner ear Gong Shusheng,Zeng Xinli,Wang Jibao, et al. Union Hospital, Tongji Medical University,Wuhan 430022

    【Abstract】 Objective To understand the role of intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1) in the immune response of the inner ear. Methods Inner ear immune response was induced in rats by inoculation of keyhole limpet hemocyanine(KLH)into the scala tympani of animals who had been systemically sensitized.Then the expression of ICAM-1 in the inner ear was examined by immunohistochemistry. Results ICAM-1 was found in the epithelium of the spiral modiolar vein (SMV) with its collecting venules(CV) as early as 6 hours postchallenge. Expression of ICAM-1 was observed on the epithelium of the endolymphatic sac(ES) and perisaccular region at 12 hours. The intensity of ICAM-1 staining reached a maximum by 24 or 48 hours in these sites of the inner ear. By day 28, most specimens were devoid of significant staining for ICAM-1. Conclusion The study elucidates the important role of adhesion molecules in extravasation of inflammatory cells from the systemic circulation during an inner ear immune response. It also shows that cytokines controlling expression of adhesion molecules may be released by cells located outside of ES besides those cells in the ES.
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    【Key words】 Labyrinth Autoimmunity Intercellular adhesion molecule-1 Endolymphatic sac

    大量的研究表明自身免疫反应可致内耳功能的损害。内耳免疫反应的特征性表现是大量免疫活性细胞在内耳的聚集和外淋巴中的抗体逐渐升高[1]。但循环血中的免疫活性细胞必须先粘附在血管内皮上并在内皮细胞表面移动,然后通过内皮细胞间隙和基质进入炎症部位,参与内耳局部的反应。这一过程需要特异的细胞表面分子的介导[2]。研究表明,细胞间粘附分子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)影响免疫活性细胞和内皮细胞间的相互作用,在诱导免疫活性细胞离开循环系统的过程中起重要作用[3]。为探讨ICAM-1在内耳免疫反应中作用,我们采用免疫组织化学技术观察内耳免疫反应过程中,内耳不同部位在不同时间ICAM-1的表达情况。
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    材料和方法

    1.动物:选用清洁级雌性、健康、体重150~180 g的SD大白鼠26只。动物由同济医科大学实验动物部提供。动物麻醉剂用1%戊巴比妥钠液,按35 mg/kg行腹腔注射。

    2.抗原:选用钥孔血蓝蛋白(keyhole limpet hemocyanine,KLH)[4]作为免疫动物的抗原(Sigma ,美国)。用0.01 mol/L磷酸盐缓冲液(PBS,pH值为6.4)稀释KLH,浓度为50 g/L备用。

    3.免疫方法:所有实验鼠用500 μg的KLH加等量完全弗氏佐剂(Sigma,美国)混合后,行动物左后大腿内侧皮下致敏,2周后再用500 μg的KLH加等量不完全弗氏佐剂(Sigma,美国)在同一部位行第二次强化免疫。第3周后待在免疫动物血液中可检测到抗KLH抗体(酶联免疫吸附试验法1∶10)后,处死2只鼠作对照。再用250 μg的KLH(5 μl)激发动物右侧内耳(即内耳抗原注射)作实验耳组;用PBS(5 μl)注射左侧内耳为对照耳组。内耳抗原注射的手术操作在无菌条件下于手术显微镜下进行,经外耳道下切口,暴露听泡外下后侧壁,将鼓膜切开向前翻卷,松脱砧镫关节,咬除部分下后侧听泡骨壁后,可清楚暴露耳蜗。在镫骨下方耳蜗底回部用0.3 mm三角针钻孔打开鼓阶骨壁。用微操纵固定器将10 μl微量注射针头(上海医用激光仪器厂)插入鼓阶中,连接微量注射泵(B.Braun,德国)注入KLH或PBS,注射速度为100 μl/min。随后用牙用水泥(北京牙用材料厂)封闭骨孔,局部放置浸有青霉素液的明胶海绵以预防感染,缝合切口。于内耳激发后6、12、24、48、72小时和7、14、28天以每次3只处死动物。
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    4.标本制作:将上述模型动物麻醉后,用多聚甲醛(北京化学试剂厂)、赖氨酸盐(上海生物试剂厂)、高碘酸盐(periodatelysin paraformaldehyde,PLP,上海化学试剂厂)配制灌注液,进行心脏灌注。取出动物颞骨(注意保留内淋巴囊及其周围硬脑膜)及颈深部淋巴结放在PLP液中4℃下过夜。然后将修剪后的颞骨放入乙二胺四乙酸二钠(EDTA,pH 6.8,北京化学试剂厂)4℃下脱钙10天。标本在冰冻制片前先分别放入10%和15%蔗糖中4小时,再入20%蔗糖中4℃下过夜。确定内淋巴囊的参照轴后用OCT包埋剂包埋标本,在冰冻切片机(Reichert Jung 1800,德国)上先行耳蜗中轴切片,每5张取1张做HE染色,当切到中轴后再以内淋巴囊参照轴行内淋巴囊切片,切片厚6~8 μm。粘在涂有多聚赖氨酸(Sigma,美国)玻片上,室温下晾干后,放入-20℃冰箱中备用。

    5.免疫组织化学染色:免疫组化技术参考Shi氏SP法[5]:①冰冻切片用PBS(0.01 mol/L,pH 7.5)漂洗;②30%羊血清(Sigma,美国)孵育,以阻断内源性生物素所引起的非特异性着色;③加一抗:单克隆小鼠抗大鼠ICAM-1抗体(Seikagaku,日本)滴度1∶100(10 mg/L),在4℃下孵育12小时,而用普通小鼠IgG(10 mg/L,Sigma,美国)做对照;④加二抗:生物素标记的羊抗小鼠IgG(Sigma,美国)滴度1∶200,室温下孵育;⑤加三抗:链霉菌抗生物素蛋白-过氧化酶(horseradish peroxidase streptavidin SP,Vector,美国)滴度1∶400,孵育;⑥在二氨基联苯胺(diaminobenzidine,DAB,0.5 g/L,Sigma,美国)显色后,苏木素染核、脱水透明,然后用中性树胶封固,观察照像。
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    结果判定:用MPIAS 500多媒体彩色病理图文分析系统分析内耳切片ICAM-1表达强度。以同一部位组织细胞阳性结果平均灰度值判断强弱分级标准。平均值<20为阴性,21~60为+,61~100为++,101~140为+++,>140为++++。

    结果

    切片经免疫组织化学染色后用彩色病理图文分析系统分析,间接测定内耳组织不同部位在不同时间ICAM-1的表达强度,其结果见附表。

    当KLH激发实验耳的鼓阶后6小时,耳蜗的螺旋轴静脉及其回流小静脉、螺旋韧带ICAM-1染色明显强于各对照组,特别是螺旋轴静脉及其回流小静脉的染色较强(图1)。12小时内淋巴囊及其囊周区组织出现了ICAM-1表达(图2)。24~48小时迷路各部位的ICAM-1染色平均灰度值最高。72小时耳蜗内出现炎性细胞浸润(图3),以后ICAM-1染色逐渐变弱。14天基本消失,只是在外淋巴间皮仍有表达。28天所有动物标本均缺乏有意义的ICAM-1染色。内淋巴囊及囊周组织ICAM-1表达迟于迷路其他部位。
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    当PBS注射对照耳的鼓阶后,18耳在72小时内仅有弱(+)的ICAM-1表达,包括螺旋轴静脉及其回流小静脉、螺旋韧带、内淋巴囊上皮及外淋巴间皮都有弱的染色。有2个标本的螺旋韧带、螺旋轴静

    附表 实验组动物内耳各部位不同时间(各测3耳)每耳ICAM-1的表达强度 部 位

    标本总数

    6h

    12h

    24h

    48h

    72h

    7d

    14d
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    28d

    螺旋轴静脉及其回流静脉

    24++++
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    - - -

    - - -

    外淋巴间皮

    24+++
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    ++

    -+

    - - -

    螺旋韧带

    24+-
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    -

    +--

    - - -

    - - -

    内淋巴囊及囊周区组织

    24

    - - --
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    -

    -+-

    - - -

    - - -

    脉及其回流小静脉在24小时有中度(++)染色。7天时内耳标本的ICAM-1染色均消失。内耳未行注射的4耳中,在耳蜗螺旋韧带及外淋巴区间皮有弱(+)的ICAM-1染色,内淋巴囊上皮及其囊周组织无染色。螺旋轴静脉及其回流小静脉的内皮亦无染色。而用于阳性对照的颈深部淋巴结的高内皮微静脉(high endothelial venule,HEV)皆有强的染色。当用普通鼠的血清IgG替代一抗(抗ICAM-1单抗)与KLH激发的实验组内耳切片孵育,结果无阳性反应。
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    讨论

    在感染或免疫反应中,ICAM-1作为淋巴细胞相关抗原、单核细胞和中性粒细胞3型补体受体(Mac 1)的反应配体,在介导免疫细胞与活化内皮细胞的粘附过程中起着重要的作用。在静息的内皮细胞表面ICAM-1表达微弱,但在多种细胞因子如白介素1、肿瘤坏死因子和干扰素-γ等的作用下,内皮细胞活化,ICAM-1表达量可迅速升高[6],促进免疫活性细胞自血管内游出至血管外基质。

    本研究结果表明,在内耳免疫反应中,ICAM-1不仅在螺旋轴静脉及其回流小静脉、内淋巴囊及其囊周区组织表达,而且也在内耳的螺旋韧带、外淋巴间皮等部位表达。当KLH注入鼓阶,立即被循环系统进入外淋巴的抗KLH抗体结合,形成免疫复合物。这种免疫复合物一旦出现就可激活居住的免疫监视细胞,产生细胞因子,它可有效地调控内皮细胞的ICAM-1表达[7]。在细胞因子的作用下,螺旋轴静脉发生形态结构上的变化,形成类似淋巴样组织的高内皮微静脉结构,其内皮细胞表面表达粘附分子,促进免疫活性细胞的粘附及迁移[8],进一步说明了螺旋轴静脉在炎症反应时是免疫细胞进入耳蜗的门户[9]。螺旋韧带含有许多后毛细静脉和纤维细胞,有报道这两者在炎症状态下都表达ICAM-1[7]。本实验中发现内淋巴囊上皮和囊周区组织粘附分子表达滞后于耳蜗的螺旋轴静脉及螺旋韧带等部位,抗原在内淋巴囊的逐渐增多才使得居住的巨噬细胞受到刺激,所产生的细胞因子较晚于其他部位。但所诱发的ICAM-1逐渐的高表达及囊周部位和内淋巴囊腔出现炎性细胞的聚集,说明内淋巴囊区域是引发内耳免疫反应的重要部位[1]。而螺旋轴静脉及其回流小静脉、螺旋韧带的ICAM-1首先表达,说明了产生细胞因子的免疫活性细胞也可能还来自内淋巴囊的以外的其他部位。
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    本研究结果表明在内耳免疫反应中,当免疫活性细胞与内耳不同部位粘附时,该组织就有ICAM-1表达。在粘附分子的作用下,循环系统中的大量免疫细胞进入内耳,所以ICAM-1的表达在内耳炎症反应中同样起到关键性的作用。因此通过封闭粘附分子而减少或阻止炎性细胞介导的组织损伤的方法是非常有价值的。可以认为阻断ICAM-1受体在内耳炎症反应中的作用,将防止炎症细胞的浸润及释放对内耳有损害作用的炎性介质。单克隆抗ICAM-1抗体已用于其他实验模型研究,以抑制或减弱内皮细胞和淋巴细胞的作用[10]。所以封闭粘附分子可望成为防治自身免疫性内耳病的有效方法之一。

    参考文献

    1Gloddek B,Harris JP. Role of lymphokines in the immune response of the inner ear .Acta Otolaryngol,1989,108:68-75.
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    2Springer T,Galfre G,Secher DS, et al. Mac 1:a macrophage differentiation antigen identified by monoclonal antibody. Eur J Immunol,1979,9:301-306.

    3Jalkanen ST,Bargeatze RF,Herron LR, et al. A lymphocyte surface glycoprotein involved in endothelial cell recognition and lymphocyte in man. Eur J Immunol,1986,16:1195-1202.

    4Harris JP. Immunology of the inner ear: response of the inner ear to antigen challenge. Otolaryngol Head Neck Surg,1983,91:18-23.
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    5Shi ZR,Itzrowitz SH,Kim YS.A comparision of three immunoperoxidase techniques for antigen detection in colorectal carcinoma tissues. J Histochem Cytochem,1988,36:317-322.

    6Bennett CF,Condon TP,Grimm S,et al. Inhibition of endothelial cell adhesion molecule expression with antigense oligonucleotides. J Immunol,1994,152:3530-3540.

    7Dustin ML,Rothlein R,Bhan AK,et al. Induction by IL-1 and interferon-γ: tissue distribution, biochemistry and function of natural adherence molecule (ICAM-1).J Immunol,1986,137:245-254.
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    8Stearns GS,Keithley EM,Harris JP. Development of high endothelial venule like characteristics in the spiral modiolar vein induced by viral labyrinthitis.Laryngoscope,1993,103:890-898.

    9Harris JP,Fukuda S, Keithley EM. Spiral modiolar vein: its importance in inner ear inflammation. Acta Otolaryngol,1990,100:357-365.

    10Harning R, Pelletier J, Van G, et al. Monoclonal antibody to MALA-2(ICAM-1) reduces acute autoimmune nephritis in kdkd mice. Clin Immunol Immunopathol,1992,64:129-134.

    本研究为国家自然科学青年基金资助项目(39400146)

    (收稿:1997-12-08 修回:1998-03-21), 百拇医药