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编号:10568836
易感小鼠花生过敏诱导的中毒反应
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     王虹峥1 王前飞(Wang QianFei2)

    (1 中国医学科学院中国免疫学会 北京 100005)

    (2 美国霍普金斯大学医学院临床过敏研究中心)

    (Johns Hopkings Asthma and Alleryg Center,Baltimore,MD 21224 U.S.A)

    摘 要 花生过敏是造成人IgE诱导中毒反应的主要原因之一,本试验组制作C3H小鼠动物模型,并给其口服花生蛋白(PN)及霍乱毒素(CTx),然后在腹腔内注射PN(溶于明矾中的PN),使这种鼠即刻发生高度敏感症状(包括致死性的中毒反应)及花生特异性IgE水平增高,血浆息斯地明水平、脱颗粒肥大细胞及血管渗漏水平也大幅度升高。对照组小鼠未给药或仅仅接受了CTx,则未显示出花生特异性IgE水平升高及中毒症状。本文又分析了几种与中毒反应有关的参数。结果证明,小鼠花生过敏中毒反应与人花生过敏类似,同时小鼠花生过敏中毒反应模型,为研究中毒性免疫病理发生机制及研究更有效的治疗方案提供了一个有用的工具。
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    关键词 花生过敏 中毒反应 鼠模型

    由于花生过敏反应的潜在危险,也由于某些人对花生高度敏感的体质以及食物中花生制品的广泛应用,花生过敏成为危害人民健康的一个重要问题。在美国每年大约有100个案例发生致死性食物中毒,其中花生过敏是食物过敏反应的主要原因之一。Bwiks etal[7、8]验证了花生中两种主要蛋白成分叫作Arah1(63.5KD)及Arah2(17KD),大约有95%花生过敏的病人对这两种蛋白敏感。

    在美国有人作过前瞻性的研究表明,在3岁以下的婴儿中,大约有6%有不良的食物反应,而这些食物过敏的病儿中有半数是由于IgE过敏导致的[9];这些患儿3岁时对蛋类及奶类过敏,一旦发生花生过敏,则成为终身过敏。在对一个群体进行研究的报告中,10年间对花生敏感性皮肤试验增加了55%,而过敏反应几乎增加了2倍,但对蛋和奶类的过敏反应在同样时间内并未变化[11]。尽管对花生过敏及花生毒素产生的死亡率每年很严重,但其机理并不十分明确。本实验建立了一个IgE诱导的花生过敏动物模型,定量分析小鼠高敏反应结果,这些参数包括症状等级评定、血清特异性IgE浓度、血浆息斯地明及肥大细胞脱颗粒情况,当小鼠先用口服液致敏(用CTx溶于明矾中),然后再用腹腔注射,产生的症状与人过敏的症状是类似的,包括搔痒症、血管性水肿、毛发直耸、呼吸窘迫及休克。所以建立一个花生高敏的动物模型对揭示细胞及激素成分变化机理很为重要,同时也会对开发新的治疗药剂有所帮助。
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    材料与方法

    1 小鼠致敏

    6~7周雌性C3H/HeAKR和C57BL/6小鼠(Bar Harber实验室供给,ME)。喂服小鼠剂量:2 mg全花生过敏原提取物[7]与10ug CTx(List Biologic实验室:Campbell CA)混合,共溶于400 ul 0.2 M重碳酸盐中,喂服小鼠每周2~3次,或用腹腔注射2~3次,注射给药为含有500 ug PN及2 mg白矾溶于200 ml PBS(PN/白矾),其它组小鼠接受口服(PH/CTx)及注射(PN/白矾),每日注射,连续3周。于最后一次免疫后1周,小鼠用Img PN溶于200 ul PBS中腹腔注射。

    2 系统性中毒反应的检查

    给与PN5~10分钟之后,小鼠出现症状,30~50分达到高峰,根据小鼠行为,对刺激反应打分。
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    0—无症状发生;

    1—搔挠鼻子及头;

    2—呼吸部位毛竖起,眼周水肿增加;

    3—口周及尾巴紫绀,呼吸困难;

    4—刺激后仅有轻度或无反应,震颤及痉挛;

    5—死亡。

    血管性渗出检查 给PN处理后,立即从小鼠尾静脉注入Evan´s蓝染料100 ul(0.5%),然后腹腔注射1 mg PN(溶于0.2 ml PBS),20~30分钟之后,检查小鼠四肢发蓝的表现及确定血管渗透情况。

    血浆息斯地明水平确定 处理后5~8分钟立即采血样0.3~0.5 ml,分装入冷却小管,然后离心(1500 rpm)10分钟、4℃,提取血浆部分放入-80℃,冰箱保存,采用酶免疫测定盒剂(Immuno FECH InC.ME)。用抗息斯地明标本予先加入滴定盘中,将100 ul乙酰标准剂或1∶100稀释的乙酰化血浆样本滴入确定盘中,再将200ul息斯地明乙酰胆碱酯酶交联剂加入每一个小格孔中放置(4℃),18小时后洗3遍,加入200ul基质,室温下放置20分钟最后加入50 ul中止反应剂中止反应,滴定盘用410um波长机器上读出,并测出息斯地明的浓度(厂家提供标准试剂及曲线)。
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    组织学研究方法 在动物给PN60分钟之后,或恰在中毒反应死亡之前,在动物耳部取活检组织,分析肥大细胞脱颗粒情况,组织固定于2%三聚甲醛及2.5%戊二醛溶于0.1M奥砷基酸盐缓冲液中(pH7.3,室温下30分钟),冲洗后存入同样缓冲液(4℃)切片厚度3 um,石蜡包埋,甲苯胺蓝染色。

    脱颗粒肥大细胞可呈甲苯胺蓝阳性反应,每个细胞可见5个以上清晰染色的颗粒散乱于细胞外,每个小鼠耳上采3个活检部位,每个活检部位检查2张切片(光学显微镜400x光镜检查者并不知道所检查的切片来自何部位),每只耳朵样本检查400个肥大细胞。

    血清PN-特异性Ig G2a水平的测定

    从小鼠尾部取血,1次/周,用ELISA方法检测血清花生特异性IgE及IgG2a,用50ug/ml PN(PBS缓冲液溶解)加入到Immlon Ⅱ圆盘中(Dynatech Laboratories,Inc,Chantilly,VA),经一夜孕育之后,用PBS/0.05%吐温20洗3遍,用1% BSA-PBS封闭1.5小时(37℃),洗3遍,加入100ul羊抗鼠IgE或IgG2a抗体,孕育1小时(37℃),洗3遍之后,用100ul驴抗羊IgG抗体(与Peroxidase交联的0.3ug/ml)孕育1小时(37℃),加入TMB(Bio-Rab/ab,Herculer,CA)30分钟(室温)用IN H2SO3中止反应,在450 nm波长机器上阅读结果。测算IgE水平,是根据一个相应的鼠单克隆抗体,抗-DNP IgE来比较作出的标准曲线是采用10个系列的1∶2稀释度的抗DNPE抗体(1.9~1000 ng/ml)加入到每个滴盘中作出的。
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    结果

    1 用PN及CTx处理的小鼠,口腔致敏后经腹腔注射导致系列反应

    为了观察小鼠经花生过敏原提取物处理后的口腔敏感效应,采用了不同的敏感性测量法,并作定量分析。首先,检查了PN、CTx、C3H AKR及C57BL/6小鼠口腔用PN(1 mg/小鼠)及CTx(10ug/小鼠)混合物致敏效果,小鼠致敏2周,在最后一次致敏后用PN(500 ug/小鼠)行腹腔注射,在140只C3H小鼠中,有13只小鼠发生了明显的行为改变(注射10~30 min后发生),平均症状评分为1.79±0.16,观察时间为30~50分钟。相反,AKR及C57BL/6小鼠用PN/CTx处理,对照组小鼠也接受了口腔CTx或者未加任何处理,这些动物并未发生任何高敏症状(症状评分=0)。由于C3H小鼠比AKR及C57BL/6小鼠对PN及CTR更为敏感,我们又用C3H小鼠作进一步毒性反应分析。结果表明,血清特异性IgE在花生特异性小鼠中水平明显提高,特别经2~3周免疫之后与CTx处理小鼠及对照小鼠比,这两组小鼠均低于最低可检测水平(3.8 ng/ml)。另外,所有花生致敏的小鼠均表现出过敏症状,在8只喂服了3周PN提取剂的小鼠中,有4只发生了口周及尾部紫绀及呼吸困难,但在只处理了2周的动物中未见此症状,对小鼠进行PN/CTx处理之后,花生特异性IgG2a水平也升高。
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    注射Evan蓝染料及花生过敏原观察小鼠出现血管渗透性改变 PN致敏(2周注射)的小鼠可见明显血管渗出。结果证实,在给小鼠口服PN/CTx,然后注射致敏之后,小鼠表现出一些中毒症状,这些症状与花生过敏的病人类似,但并未诱发致死性中毒反应。我们又采用了另外一种致敏方式:将C3H小鼠腹腔给药PN(溶于白矾)每月1次,共2~3周,最后一次免疫1周,结果只出现血管渗透性改变,并未出现致死性中毒反应。

    2 用PN/CTx加上I.P PN/白矾处理后,C3H小鼠口腔致敏导致严重的中毒反应(包括死亡)

    将口腔给药及腹腔致敏联合起来使用,小鼠出现了花生特异性IgE及IgG2a抗体水平进行性增高,小鼠用口服PN(2 mg/小鼠)加上CTx(ug/小鼠)再腹腔注射PN(500 ug/小鼠)(白矾:2mg/小鼠)每日处理共3周。另一组小鼠用口服和腹腔注射PN,但不用其它辅助药物,与那些仅用口服及腹腔注射但无辅剂的小鼠比较,使用CTx及白矾计划的小鼠,特异性IgE在3周过程中呈现最高,特异性IgG2a水平较低。在注射PN之后,小鼠表现出中毒性症状,10只小鼠中有5只存在严重反应,痉挛性费力呼吸并死亡,严重性被评为4或5级,这种情况并未见于单独口服或腹腔注射小鼠中。有意义的是,对只给口服及腹腔注射但未用辅剂的小鼠,在给PN注射后出显示出中毒反应,但这些小鼠过敏反应没有用联合方案的小鼠严重。
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    为了分析脱颗粒的肥大细胞,在腹腔注射之前及之后每只小鼠均作了耳部活检,用联合方案口服及腹部灌注给药的小鼠脱颗粒肥大细胞数明显增加,血浆息斯地明水平有明显升高,小鼠均表现出血管性渗漏。

    讨论

    在不同的过敏疾病的发病机制中,IgE抗体是一个主要的中心环节,包括经典的I型速发性高敏反应。IgE协调反应是至今食物过敏反应中所知最多的,由于不能被分解,经口腔摄入后产生食物特异性IgE抗体产物,IgE和过敏原通过高亲和力的IgE受体(FceRI),激活肥大细胞及嗜硷性细胞,在肥大细胞和嗜硷细胞释放了息斯地明及其它因子之后,系统性的中毒反应便不可避免了。许多研究已经报道了小鼠的IgE及FceRI在中毒反应中的重要性,例如:具有FceRI基因缺陷的小鼠不会发展被动性中毒反应。在另一些报告中,一些基因变换的可表达人FceRI小鼠中,其鼠IgE抗体,或者是人的IgE抗体均可诱导中毒反应及肥大细胞脱颗粒,这些都进一步证明了FceRI及IgE在协调中毒反应中的中心作用。肥大细胞在中毒反应中的中心作用表明,在注射羊抗鼠IgE抗体60分钟之内,正常小鼠可迅速出现肥大细胞脱颗粒现象及死亡,但基因肥大细胞缺陷小鼠则存活而并不发展中毒反应。
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    非IgE诱导的中毒反应机制也存在于小鼠中,正像由携带纯合子无义基因突变(ce基因)的小鼠中毒反应所证明的那样。另外,据Lei艾[21]报告,小鼠由BSA诱导的中毒性死亡并未检测到,但血清IgE抗体增高。由于所用的IgE小鼠种不同,使用的抗原及剂量也不同,这些因素均可作为这些结果的原因。小鼠中毒反应的免疫病理生理学肯定是多因素的,并涉及到分子、细胞及遗传的互相作用。

    我们的研究表明,在PN注射之后,PN致敏的C3H小鼠表现中毒的生理症状,包括死亡(在PN/CTx加PN/白矾处理的小鼠中观察到),均与血清中PN特异性的IgE抗体出现有关,也与血浆中息斯地明明显增高有关,同时也与脱颗粒表皮肥大细胞百分比及血管渗透性有关。联合使用口腔(PN/CTx及PN/白矾)致敏可诱导更为严重的反应。这种方法比口服PN加腹腔注射PN而不加辅剂要严重得多(平均评分为3.5±3及2.3±3)。反应严重性是与血清PN特异性IgE水平增高有关,除了使用辅剂之外,重复性地使用抗原对于达到最佳致敏水平也是必要的。3周连续给药PN/CTx,然后注射,产生了平均分数明显增高(P, http://www.100md.com