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编号:10280854
大鼠创伤-失血性休克后腹腔巨噬细胞功能受损与百日咳毒素敏感的G蛋白的关系
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 2000年第11期
     作者:刘靖华 陈惠孙 胡德耀 刘良明

    单位:刘靖华(第三军医大学附属西南医院麻醉科,重庆 400038);陈惠孙(附属大坪医院野战外科研究所第二研究室,重庆 400042)

    关键词:创伤;失血性休克;巨噬细胞;G蛋白

    第三军医大学学报001103 提 要:目的 探讨创伤-失血性休克后巨噬细胞功能受损的机制。方法 以大鼠创伤(右后肢骨折)-失血性休克[(35±5)mmHg(4.67±0.667 kPa),维持60 min]为模型,分别在创伤-失血性休克后1、3 d收集腹腔巨噬细胞,用不同浓度(10 ng/ml,100 ng/ml)的百日咳毒素(Pertussis toxin,PTX)或霍乱毒素(Cholera toxin,CTX)预处理后,测定巨噬细胞的MHC-Ⅱ类抗原表达能力及TNF-α的释放水平。结果 创伤-失血性休克后巨噬细胞MHC-Ⅱ类抗原表达降低,TNF-α的释放减少;PTX预处理后,巨噬细胞的MHC-Ⅱ类抗原表达及TNF-α释放均增加;CTX预处理对巨噬细胞的功能无明显影响。结论 PTX敏感的G蛋白可能参与了对创伤-失血性休克后巨噬细胞抗原提呈能力及TNF-α释放的抑制作用。
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    中图法分类号:R392.2;R605.971;R641 文献标识码:A

    文章编号:1000-5404(2000)11-1026-03

    The relationship of functional damage of peritoneal macrophages after traumatic-hemorrhagic shock and pertussis toxin-sensitive G-protein

    LIU Jing-hua,CHEN Hui-sun,HU De-yao,LIU Liang-ming

    (Department of Anesthesia,Southwest Hospital,Third Military Medical University,Chongqing 400038,China)
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    Abstract:Objective To investigate the mechanism of the damage of peritoneal macrophage function following traumatic-hemorrhagic shock.Methods Peritoneal macrophages were harvested at the first and third day after the establishment of rat model with closed bone fracture and hemorrhagic shock (arterial blood pressure (35±5) mmHg for 60 min).The macrophages were pretreated with pertussis toxin (PTX) or cholera toxin (CTX) at the concentration of 10,100 ng/ml respectively.The expression of major histocompatibility complex class Ⅱ(MHC Ⅱ)antigen in the cells and the release of TNF-α from the cells were determined.Results The expression of MHC Ⅱ antigen was decreased in the peritoneal macrophages,and TNF-α had a declined release from them following traumatic-hemorrhagic shock.The PTX pretreatment enhanced the expression of MHC-Ⅱ antigen and TNF-α release while the CTX pretreatment had no effect on these two subjects.Conclusion PTX-sensitive guanine-nucleotide-binding protein (G-protein) might participate in the presentation of macrophage antigen and the inhibition of TNF-α release following traumatic-hemorrhagic shock.
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    Key words:trauma;hemorrhagic shock;macrophage;guanine-nucleotide-binding protein

    巨噬细胞是体内主要的免疫调节细胞之一,在细胞和体液免疫反应的诱发、调节与表达过程中起重要的作用,其中抗原提呈和免疫活性因子的释放是巨噬细胞参与免疫调节的主要环节。研究表明,创伤-失血性休克后机体的免疫功能处于紊乱状态,巨噬细胞的免疫功能受损[1],机体的防御能力下降,使机体倾向于脓毒症和感染的发生。目前关于创伤-失血性休克后巨噬细胞功能受损的原因尚不清楚。鸟嘌呤核苷酸结合蛋白(Guanine-nucleotide-binding protein,G-protein),简称G蛋白,是偶联于细胞表面受体和细胞内效应器的桥梁,是细胞外信息进入细胞内的门户,G蛋白的水平及活性变化对维持和控制细胞正常状态都是非常重要的。本实验通过体外干预的方法探讨了G蛋白在创伤-失血性休克后巨噬细胞功能变化中的作用,对深入了解创伤-失血性休克后免疫功能紊乱的发生机制具有极其重要的意义。
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    1 材料与方法

    1.1 动物 Wistar雄性大鼠,体重200~280 g,由第三军医大学野战外科研究所实验动物中心提供。

    1.2 模型

    乙醚麻醉大鼠后,分别经颈内动脉和颈外静脉插管。前者用于放血及监测血压,后者用于复苏。插管完毕并待动物清醒后,钳夹折断其右后肢(局部无明显出血),然后经颈内动脉放血,10 min内使血压下降到(35±5)mmHg[(4.67±0.667)kPa]。维持60min后复苏,复苏液为失血及2倍于失血的林格氏液。

    1.3 试剂 PTX和CTX购自Sigma公司,ConA和LPS(Escherichiacoli,0111∶B4)购自Sigma公司,OX6和OX17(分别为FITC和PE标记的小鼠抗大鼠I-A和I-E抗原的单克隆抗体)购自英国Serotec公司,TNF-α检测试剂盒购自第四军医大学免疫学教研室。
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    1.4 实验设计 将动物随机分为正常对照、伤后1、3d3个组,每组8只。将动物以过量乙醚处死后,无菌条件下分离并纯化腹腔巨噬细胞。将纯化的细胞分别用不同浓度(10ng/ml、100ng/ml)的百日咳毒素(PTX)或霍乱毒素(CTX)预处理4h,然后按下述方法步骤测定各指标。

    1.5 腹腔巨噬细胞的分离 过量乙醚处死大鼠,腹腔内注入无菌预冷的PBS30~50ml,按摩腹部1min,吸出腹腔液,离心1000r/min×10min,用RPMI-1640培养液悬浮细胞,于37°C、5%CO2培养箱中培养2h,洗去未贴壁细胞,轻轻刮下贴壁的巨噬细胞,调细胞浓度为1×106/ml备用。经瑞氏染色法鉴定Mφ细胞纯度>90%;台盼蓝染色,细胞存活率>95%。

    1.6 腹腔巨噬细胞MHC-Ⅱ类抗原表达的测定[2] 取腹腔巨噬细胞悬液3ml,分装在3支试管中,1ml/支,加入OX6、OX17(荧光素标记)各10μl/支,4°C避光放置30min,其间混悬细胞1次。用PBS洗涤细胞2次,上流式细胞仪进行测定。最后取3支平行管的平均值。
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    1.7 TNF-α的测定 按试剂盒说明书操作。

    1.8 统计学处理 实验所得数据以±s表示,分别用t检验进行统计学处理。

    2 结果

    2.1 创伤-失血性休克对大鼠腹腔巨噬细胞免疫功能的影响

    与正常对照组相比,创伤-失血性休克后1 d腹腔巨噬细胞MHC-Ⅱ类抗原表达减少,LPS刺激引起的TNF-α释放减少(P<0.01);创伤-失血性休克后3 d巨噬细胞MHC-Ⅱ类抗原表达及TNF-α释放有所增加,但仍未恢复到正常对照水平,见表1。

    表1 PTX对大鼠腹腔巨噬细胞MHC-Ⅱ类抗原表达及TNF-α释放的影响
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    Tab 1 Effect of PTX on the expression of MHC-Ⅱ antigen and release of TNF-α in rat Group

    PTX(ρB/ng*ml-1)

    I-A(%)

    I-E(%)

    TNF-α(ρB/pg*ml-1)

    Control

    0

    68.8±1.57

    71.3±1.22
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    281.2±25.6

    10

    71.5±2.09

    74.5±2.87

    332.0±27.1

    100

    73.8±3.47

    77.9±2.65&

    372.2±21.4&

    THS 1 d

    0
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    38.3±5.99* *

    35.6±5.96* *

    130.7±10.2* *

    10

    45.9±7.30* *

    41.5±7.02* *

    144.8±9.6* *

    100

    56.2±4.06* * & &

, http://www.100md.com     51.6±3.93* * & &

    163.0±5.7* * & &

    THS 3 d

    0

    58.7±3.15

    55.7±3.14

    170.3±22.3

    10

    62.38±2.39* *

    60.48±1.71* *
, 百拇医药
    190.0±25.8* *

    100

    67.13±2.88* * &

    65.30±1.82* * &

    244.2±36.6* * &

    THS:Trauma-hemorrhagic shock;*:P<0.05,* *:P<0.01 vs control; &:P<0.05,& &:P<0.01 vs PTX 10 ng/ml group

    2.2 百日咳毒素(PTX)体外预处理对大鼠创伤-失血性休克腹腔巨噬细胞免疫功能的影响
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    用不同浓度的PTX预处理巨噬细胞4 h后发现,PTX可使正常和创伤大鼠巨噬细胞的MHC-Ⅱ类抗原表达增强,TNF-α释放增加,并呈剂量效应,见表1。

    2.3 霍乱毒素(CTX)体外预处理对创伤-失血性休克大鼠腹腔巨噬细胞免疫功能的影响

    CTX体外预处理对巨噬细胞功能无明显影响(数据未列出)。

    3 讨论

    研究业已表明,创伤-失血性休克后机体的特异性和非特异性免疫功能均处于紊乱状态,使机体对感染的易感性和因感染而发生的死亡大为增加。但是目前对创伤-失血性休克后机体免疫功能紊乱的发生机制尚不清楚,因而缺乏有效的防治措施。巨噬细胞是体内主要的免疫调节细胞之一,在特异性和非特异性免疫功能中均发挥重要的作用。其中抗原提呈和免疫活性因子的释放是巨噬细胞参与免疫调节的主要环节。本研究发现,创伤-失血性休克后巨噬细胞的抗原提呈能力下降,腹腔巨噬细胞TNF-α分泌减少。目前研究认为,影响创伤和/或失血性休克后巨噬细胞抗原提呈能力及其活性因子分泌的主要因素除缺血、缺氧外,与一些前炎性介质如PGE2、PAF、IL-8、IL-10等释放增加有关[3];与应激状态下产生的一些具有免疫抑制作用的激素和神经肽如糖皮质激素、ACTH、雄激素、β-内啡肽等的释放增加有关[4~6]。但是何者为始动或关键因子很难判断。随着分子生物学和免疫学的飞速发展,人们了解到尽管参与免疫功能紊乱的介质繁多,但这些介质需要通过与膜受体结合后发挥作用,而大多数膜受体是与G蛋白相偶联。G蛋白作用于其效应器如腺苷酸环化酶或离子通道引起第二信使如cAMP、IP3/DAG和Ca2+等变化,最终导致细胞功能的改变。因此G蛋白的活性和水平对维持细胞功能正常有重要作用,在创伤-失血性休克后G蛋白在巨噬细胞功能调控中的地位尚未见报道。
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    基于上述认识,本实验用CTX和PTX体外干预研究了G蛋白在巨噬细胞功能调节中的作用。CTX和PTX均可与G蛋白亚基相结合并能催化其发生ADP-核糖基化。所不同的是CTX可催化NAD+分子ADP-核糖基转移到Gsα亚基的精氨酸残基上,使修饰后的Gsα失去GTP酶活性,而不能催化GTP水解为GDP,结果Gsα被持续活化,使腺苷酸环化酶(AC)被长久剌激,细胞内cAMP水平大大升高。百日咳毒素可催化Giα进行核糖基化,使G蛋白与受体和效应器脱偶联,从而使Gi蛋白介导的抑制信息传递中断。本实验发现,无论是正常巨噬细胞还是创伤后的巨噬细胞均对PTX敏感,表现在巨噬细胞经PTX预处理后其I-A、I-E阳性细胞数明显增加,TNF-α释放增多,并呈剂量效应;而CTX预处理对巨噬细胞的功能无明显影响。上述结果提示PTX敏感蛋白的G蛋白对巨噬细胞MHC-Ⅱ类抗原分子表达、TNF-α释放在生理和病理状态下均有调节作用(下调作用)。

    Schwacha等[7]发现,将烧伤小鼠的腹腔巨噬细胞用PTX预处理后TNF-α的释放增加,与本实验结果一致。但PTX敏感的G蛋白如何调节巨噬细胞对TNF-α的释放尚不清楚。关于PTX敏感的G蛋白参与对巨噬细胞MHC-Ⅱ类分子表达的调节作用尚未见报道,有待于进一步的研究明确。
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    本实验结果为阐明创伤-失血性休克后免疫功能紊乱提供了新思路,同时也提示通过控制G蛋白的活性和水平有可能纠正免疫细胞的功能紊乱。

    作者简介:刘靖华(1965-),女,陕西省富平县人,博士,主治医师,主要从事休克与免疫方面的研究,发表论文11篇。

    参考文献:

    [1]刘靖华,陈惠孙,胡德耀,等.创伤-失血性休克对机体免疫功能的影响[J].第三军医大学学报,2000,22(1):81-84.

    [2]Ayala A,Perrin M M,Chaudry I H.Defective macrophage antigen presentation following hemorrhage is associated with the loss of MHC class II(Ia)antigens[J].Immunology,1990,70(1):33-38.
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    [4]Celada A,Mckercher S,Maki R A,et al.Repression of major histocompatibility complex I-A expression by glucocorticoids:The glucocorticoid receptor inhibits the DNA binding of the X box DNA binding protein[J].J Exp Med,1993,177(3):691-698.

    [5]Khansari D N,Murgo A J,Faith R E.Effect of stress on the immune system[J].Immunol Today.1990,11(2):170-175.
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    [6]Angele M K,Ayala A,Monfils B A,et al.Testosterone and/or low estradiol:Normally requried but harmful immunologically for males after trauma-hemorrhage[J].J Trauma,1998,44(1):78-85.

    [7]Schwacha M G,Somers S D.Thermal injury induces macrophage hyperactivity through pertussus toxin-sensitive and insensitive pathways[J].Shock,1998,9(4):249-255.

    收稿日期:2000-01-26

    修回日期:2000-08-29, 百拇医药