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编号:10497339
癫痫患者脑组织TNF-α mRNA、IL-6 mRNA以及HLA-Ⅱ抗原表达的改变*
http://www.100md.com 《同济大学学报(医学版)》 2000年第2期
     作者:杜静 方敏 龚非力 李卓娅 黄家强 徐勇 熊平 李龄

    单位:杜静 方敏 龚非力 李卓娅 黄家强 徐勇 熊平(同济医科大学基础医学院免疫学教研室,武汉 430030);李龄(同济医科大学附属同济医院神经外科,武汉 430030)

    关键词:癫痫;肿瘤坏死因子;白细胞介素6;HLA-Ⅱ类 抗原;原位杂交;免疫组织化学

    同济医科大学学报000207 摘要:为探讨肿瘤坏死因子(TNF-α)、白细胞介素6( 1L-6)以及HLA-Ⅱ抗原表达在癫痫免疫学发病机制中的作用,采用地高辛标记cDNA探针技 术组织原位杂交方法研究癫痫患者TNF-α mRNA和IL-6 mRNA在脑组织中的表达与分布;同 时借助免疫组织化学技术检测癫痫患者脑组织中HLA-Ⅱ抗原的表达水平。结果发现:癫痫 患者脑组织中星形胶质细胞异常高表达TNF-α mRNA和IL-6 mRNA;星形胶质细胞和小胶质 细胞异常高表达HLA-Ⅱ类抗原。结果提示:脑组织局部自分泌或旁分泌的细胞因子(TNF- α和IL-6)水平以及胶质细胞表面HLA-Ⅱ类抗原表达的异常可能通过多种机制共同参与癫 痫的发病。
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    中图法分类号:R742.1, R730.3, R392.12

    Change of TNF-α mRNA,IL-6 mRNA and E xpression of Class Ⅱ Antigen in Brain Tissue from Epileptics

    Du Jing, Fang Min, Gong Feili et al

    Department of Immunology,Tongji Medical University,W uhan 430030

    Abstract:To study the roles of TNP-α,lL-6 as well as the expression of HLA-Ⅱ antigen in immunollogical etiology of epilepsy,the expression and distribution of HLA class Ⅱ antigen,TNF-α mRNA and IL-6 mRNA in brain tissues from epile ptics were examined by using immunohistochemical and in situ hybridization techn iques respectively. The results showed that TNP-α mRNA and lL-6 mRNA were exp ressed in abnormally high densities on astrocytes as well as HLA class Ⅱ ant igen on both astrocytes and microglias in epileptics,as compared with controls .The data of the present study lend further support to the hypothesis that im munological mechanisms may be involved in epilepsy in such a way that anomalies in autocrine and paracrine cytokines secretion from the brain tissues as well a s disorders of HLA class Ⅱ antigen expression on neuroglias may act synergetica lly in the mechanisms underlying the pathogenesis of epilepsy.
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    Key words:epilepsy; tumor necrosis factor; interleukine-6; HLA class Ⅱ antigen; in situ hybridization; immunohistochemistry

    作者以前的研究发现,癫痫患者外周血单个核细胞(PBMC)HLA-Ⅱ类抗原表达增强,PBMC经L PS刺激后分泌的TNF-α和IL-6水平也明显升高[1]。为获得癫痫患者中枢神经系 统免疫学异常的直接证据,本文进一步研究了癫痫患者TNF-α mRNA和IL-6 mRNA以及HLA -Ⅱ类抗原在脑组织中的表达与分布,并探讨其在癫痫发病中的意义。

    1 材料与方法

    1.1 材料来源

    癫痫组10例脑组织标本由同济医科大学附属同济医院病理科提供,患者均经临床和脑电图确 诊为癫痫,在皮层脑电图监测下行额叶病灶切除。对照组标本取自同济医科大学法医系意外 死亡者相应部位的脑组织尸检材料。所有病理标本用100 ml/L甲醛固定,石蜡包埋,制备5 μm和10 μm厚的切片。
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    1.2 原位杂交法检测脑组织IL-6、TNF-α mRNA表达

    cDNA探针由比利时Biogent大学W.Fiers教授惠赠,其中hIL-6 cDNA探针长度为1.6 k b,hTNF-αcDNA探针长度为0.6 kb。地高辛标记及检测试剂盒购自德国Boehringer Mann heim公司。

    (1)地高辛-cDNA探针标记:模板DNA变性方法为5 μl DNA(约100 ng)用11∶1双蒸水 稀释,置沸水加热10 min,迅速放入冰乙醇中3 min;再加入Dig-High-Primer 4 μl,短 暂离心,37℃温育过夜(约20 h);取出后置65℃水浴10 min,终止反应,-20℃保存。

    (2)组织原位分子杂交: ①标本预处理:切片脱蜡水化,0.2N HCl室温作用30 min 后,3.75 μg/ml蛋白酶K溶液37℃温育15 min;0.2%甘氨酸-PBS振洗;乙醇梯度脱水 ,自然干燥。 ②杂交:按文献[2]报道的方法,湿盒内42℃杂交36 h[2]。依次 用SDS及2×SSC多次振洗;用3% BSA 37 ℃封闭30 min;以1∶1000稀释抗Di8-AP复合物, 37 ℃ l h;振洗10 min;加入底物显色剂NBT,避光显色l~4 h;显色后加入TE缓冲液终止 显色;脱水透明,中性树胶封片,光镜下观察结果。
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    1.3 间接免疫组化方法检测脑组织HLA-Ⅱ类抗原表达

    抗HLA-DR/DQ多克隆抗血清由德国ESSEN大学Grosse-Wilde教授惠赠,HRP标记的羊抗人IgG购自武汉生物制品研究所,反应后用3,3’-二氨基联苯胺(DAB)-双氧水显色,苏木 素衬染,脱水透明,封片,光镜下观察结果。

    2 结果

    2.1 IL-6 mRNA、TNF-α mRNA在脑组织的表达与分布

    借助原位杂交检测癫痫患者及对照组脑组织hTNF-α mRNA表达,低倍镜下可见患者有TNF- α mRNA阳性杂交反应物,胞核浅淡(未见杂交反应物标记);高倍镜下可见着染细胞显示少 量不规则的蓝色颗粒,多集中于胞浆,核大,在HE染色上符合星形胶质细胞形态学特征。对 照脑组织标本经分子杂交显示细胞轮廓清晰,周围背景浅淡,未见明显阳性颗粒状物,但可 见胶质细胞广泛分布。
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    hIL-6cDNA探针杂交结果类似上述TNF-α检测结果,患者脑组织星形胶质细胞异常高 表达hIL-6 mRNA。

    2.2 HLA-Ⅱ类抗原在脑组织的表达与分布

    癫痫患者脑组织切片中有散在的棕黄色HLA-Ⅱ类抗原阳性细胞(图1左)。高倍镜下观 察,阳性细胞胞体较大,周围有突起,胞核呈蓝色,与HE染色比较,证明阳性细胞多为星形 胶质细胞和小胶质细胞;对照组标本未发现明显的HLA-Ⅱ类抗原阳性细胞(图1右)。

    图1 癫痫病人脑组织切片

    3 讨论

    3.1 正常情况下脑组织局部TNF-α表达的改变与癫痫 的发生
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    正常情况下,外周来源的TNF-α一般不能通过血脑屏障。在CNS疾病过程中,由于血脑 屏障受损,外周的细胞因子可能进入神经中枢。此外,CNS疾病中TNF-α可由脑组织局部的 小胶质细胞、星形胶质细胞、神经元细胞或浸润的淋巴细胞产生[3]。本实验发现 ,癫痫患者脑组织星形胶质细胞可高表达TNF-α mRNA,而对照组无TNF-α RNA阳性细胞 。

    有关TNF-α参与癫痫发生的确切机制尚未完全清楚。有报道,脑内TNF-α可通过多种 机制参与CNS的免疫性炎症反应,如TNF-α可刺激星形胶质细胞增生;可促进IFN-γ诱导 星形胶质细胞表达HLA-Ⅱ类抗原的效应,并增强其抗原提呈功能[4];直接或与IF N-γ协同促进星形细胞表达粘附分子I-a,后者是参与MHC-Ⅱ类抗原依赖的抗原提呈的重 要分子[5]。TNF-α亦可对胶质细胞显示毒性作用,如影响离子通道,介导体外培 养的胶质细胞坏死,使神经元脱髓鞘等[6]。另外,TNF-α还可诱导其他细胞因子 (如IL-6、IL-2、GM-CSF等)的产生和相应受体的表达,从而影响CNS疾病的发生与发展 [7]。
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    3.2 脑组织局部IL-6表达的改变与癫痫的发生

    已有文献报道,应用原位杂交技术可在正常大鼠海马区检出IL-6 mRNA,表明CNS中某些 神经元或胶质细胞具有合成IL-6的能力[8],但其表达水平一般较低。本实验借助 原位杂交技术发现,癫痫患者脑组织星形胶质细胞高表达IL-6 mRNA,提示脑组织中IL-6水 平可能与人类癫痫的发生有关。IL-6表达升高可能与局部产生的TNF-α有关。此外,其他 刺激因子也可能促进星形胶质细胞表达IL-6,如IL-1、LPS、钙离子载体A 23187等。

    有关IL-6参与癫痫发生发展的可能机制有:①IL-6广泛参与CNS内的免疫调节,如IL -6可诱导脑组织细胞表达MHC-Ⅱ类抗原,诱导CNS中B细胞分化成可分泌免疫球蛋白的浆细 胞[9];②IL-6可直接或间接影响神经元的分化、发育与功能;③IL-6过量表达 可显示神经毒性作用并参与某些CNS疾病的发生[10]。已有研究证实,在IL-6转基 因小鼠中,IL-6基因过量表达可促进小鼠CNS海马和小脑部位的星形胶质细胞明显增生,海 马区脑电图改变以及癫痫发作等征候[11],也可能促进自身抗脑抗体的产生。
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    3.3 癫痫患者脑组织HLA-Ⅱ类抗原表达的改变及其意义

    小胶质细胞和星形胶质细胞在脑组织损伤中起着重要作用。它们不仅可分泌多种细胞因 子,影响神经元-胶质细胞-脑内皮细胞神经免疫调节网络,又可作为APC参与CNS的自身免 疫损害。HLA-Ⅱ类抗原是与抗原提呈功能有关的一类关键分子,只有HLA-Ⅱ类抗原阳性细 胞才具有原提呈能力,而且APC的抗原提呈能力与其表面HLA-Ⅱ类抗原密度呈正相关。

    本文发现癫痫患者脑组织小胶质细胞及星形胶质细胞高表达HLA-Ⅱ类抗原,提示该二类 细胞的抗原提呈能力异常增强,有可能介导过强的免疫应答,尤其是介导脑组织局部过强的自 身免疫应答,从而可能成为癫痫免疫学发病机制的重要环节。

    文献已报道,许多因素可以调节靶细胞HLA-Ⅱ类抗原的表达,其中IFN-γ是最强的HL A-Ⅱ类分子诱生剂[4]。此外,TNF-α和IL-6等细胞因子可直接、或协同IFN- γ而间接促进靶细胞表达HLA-II类抗原。前文已提及,本研究发现星形胶质细胞可产生高 水平TNF-α和IL-6,从而可能通过自分泌或旁分泌效应,成为调控脑细胞HLA-Ⅱ类抗原表 达的重要因素,并参与癫痫的免疫学发病机制。
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    ,迄今为止,与癫痫发病有关的免疫学机制尚存在诸多不清楚之处。本研究结果在分子水平上 为癫痫患者脑部的自身免疫异常提供了实验依据,并为进一步阐明该病的免疫学发病机制提 供了线索。

    国家自然科学基金资助项目(No. 3933021)

    杜静,女,1970年,主治医师。现址:深圳市人民医院检验科,深圳 518001

    参考文献

    1,杜静,龚非力,李卓姬等.癫痫患者PBMC分泌TNF-α,IL-6以及HLA-Ⅱ类抗 原表达的改变.同济医科大学学报, 1997,26(2):89

    2,杨木兰,郑杰,杨渝珍等. 地高辛与光敏生物素标记探针在肝细胞癌原位杂交 中应用的比较观察. 同济医科大学学报, 1995,24(3):239
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    3,Tchelingeria J L,Quinonero J,Booss J et al.Localization of TN F alpha immunoreactivities in striatal neurons after surgical injury to the hip pocampus.Neuron,1993,10:213

    4,Benveniste E N,Sparacio S M, Bethen J R.TNP-γ enhances IFN-γ induced MHC-Ⅱ class antigen expression on astrocytes.J Neuroimmunol, 1989 ,25:209

    5,Frohman E M,Frohman T G,Dustin M L et al. The induction of i ntercellular adhesion molecule-1 (CAM-1) expression on human fetal astrocyte s by IFN-α,TNF-α.J Neuroimmunol, 1989,23:117
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    6,Solivow B,Szuchet S,Nelson D J et al.TNF produces process r etraction and potassium current inhibition in oligodendrocytes.Soc Neurosic Ab str,1989,15:8

    7,杨贵贞主编. 免疫生物工程纲要与技术.长春:吉林科学技术出版社, 1991. 2 02

    8,Schobitz B,Dorothy A M,Avoorhui S et al.Location of IL-6 RNA and receptor in rat brain.Neurosci Lett, 1992,136:189

    9,Prei K,Malipiero U V,Leist T P et al.On the cellular source a nd function of IL-6 production in the central nervous system in viral diseases .Eur J Immunol, 1989,19:689
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    10,Sterensen S C,Henriksen S J,Campell I L et al.Hippocampal pat hophysiology due to overexpression of IL-6 intransgenic mice.Soc Neurosci Abs tr, 1993,19:208

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    (收稿:1999-03-20), 百拇医药