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编号:10214848
旁路活化补体对枯否细胞吞噬杀菌功能影响的实验研究
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 1999年第2期
     作者:熊杰 汪正清 周善章 刘启富

    单位:第三军医大学基础医学部微生物学教研室 重庆,400038

    关键词:补体;枯否细胞;胞内杀菌力;酸性磷酸酶;超氧阴离子

    第三军医大学学报990206

    提要 目的:证明一定条件下,旁路活化补体可使KC吞噬杀菌功能失常。方法:观测定量培养的KC在ZAHS作用下吞噬杀菌及分泌杀菌致炎物质功能的动态水平;观察大鼠肠系膜注射ZAHS后肝组织的病理改变;以抗人C3、C5血清中和的ZAHS进行反证。结果:①ZAHS处理组,KC的PI和ICBA以及胞内O-2水平先升后降,胞内ACP水平只降无升;ICBA与O-2和ACP的水平均显著相关;各指标至6 h降至最低;②阻断组O-2、ACP、ICBA在6 h水平保持在正常对照组的97%、83%和79%,显著高于ZAHS处理组;③肠系膜静脉注射ZAHS 12 h后,大鼠肝组织轻度变性,部分KC线粒体受损,与KC相邻肝细胞出现凋亡改变,阻断组肝组织无明显病变。结论:ZAHS中过量的C3、C5碎片持续作用能使KC吞噬杀菌功能下降,对肝组织结构亦有一定间接破坏作用。这些都有利于并发感染发生。
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    中图法分类号 R392.11

    Effects of bypass-activated complement on bactericidal capacity of Kuppfer cells

    Xiong Jie, Wang Zhengqing, Zhou Shanzhang, Liu Qifu

    (Department of Microbiology, Faculty of Basic Medical Sciences, Third Military Medical University, Chongqing, 400038)

    Abstract Objective: To determine whether bypass-activated complement can directly influence intracellular bactericidal activity (ICBA) of Kupffer cells (KCs). Methods: ① Cultured KCs were challenged to different doses of ZAHS at different time phases and then 4 parameters were measured. ② In vivo, the rats were challenged to ZAHS injection through mesenteric vein. The liver was sampled and examined under LM and EM respectively 12 h later. ③ The same procedures were repeated except that ZAHS had been neutralized by the serum against C3 and C5. Results: ① Phagocytic index (PI), ICBA and intracellular superoxide ions of ZAHS-treated KCs rose significantly and then fell. Acid phosphatase (ACP) decreased monotonously decreased. ICBA was significantly correlated to both intracellular superoxide ions and ACP. ② After the 12th injection of ZAHS, the pathological changes in rat livers included albuminous degeneration of most hepatocytes, injured mitochondria of some KCs and apoptosis of few hepatocytes adjacent to KCs. ③ Block test showed that the anti-serum-treated KCs held 79% ICBA, 83% ACP and 97% intracellular superoxide ions respecting to the normal. No evident pathological changes in the livers of the challenged rats were seen. Conclusion: The fragments of C3 and C5 in ZAHS can directly impair phagocytic and bactericidal function of KCs and indirectly injure the structure of the liver. The mechanism of this might be the great release of bactericidal and inflammatogenic intracellular superoxide ions and ACP.
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    Key words complement; Kupffer cell; superoxide ion; intracellular bactericidal activity; acid phosphatase

    近年研究发现[1~4],PMN在创伤早期大量活化补体碎片持续作用下,胞内杀菌力明显降低,自身及邻近肺血屏障受损,机体抗感染能力下降。早在80年代中期就已发现,外科重症病人血内过敏毒在3周内持续增高[5],枯否细胞(Kupffer cell, KC)吞噬功能抑制[6],但KC吞噬杀菌功能的抑制与活化补体之间是否存在类似PMN样的因果关系,其成立条件如何,尚未见报道。本研究以大鼠KC单层小室酵母多糖活化人血清(Zymosan-activated human serum,ZAHS)建立KC单层实验模型,从正反两方面证明活化补体在一定条件下可导致KC吞噬杀菌功能下降。

    1 材料与方法
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    1.1 ZAHS制备

    参照文献[7]制备,-20℃冻存,供全程实验使用。

    1.2 抗人C3、C5中和的ZAHS制备

    参照文献[2]进行,下称中和血清。

    1.3 大鼠KC的分离纯化和单层小室培养

    参照文献[8]分离配制细胞悬液,检测纯度与活细胞。按文献[2]方法制备KC单层小室培养,每孔加0.2 ml KC悬液,培养18 h后进行实验。

    1.4 ZAHS用量及作用时间选择

    ZAHS设置5个剂量组:0.03、0.05、0.07、0.09、0.11 ml/小室,以无抗生素RPMI 1640补足体积0.2 ml(对照组不加ZAHS),分别作为1、2、3、4、5、6h后观测下列指标,每个观测点重复4次。
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    1.4.1 胞内杀菌力(Intracellular bactericidal activity,ICBA)和吞噬指数(Phagocytic Index,PI)参照文献[7]进行。

    1.4.2 超氧阴离子(Superoxide ions,O-2)测定 参照文献[2]制片,显微分光光度计镜下测定单个KC在567 nm处的透光度,换算成567 nm处的吸光度A567表示该KC产O-2量。

    1.4.3 酸性磷酸酶(ACP)检测(示溶酶体量) 按Gomori氏常规方法染色[9],显微分光光度计镜下测定单个KC在492 nm处的透光度,换算成492 nm处的吸光度A492表示该KC溶酶体量。

    1.5 分组实验观测
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    选择四指标均明显下降,细胞脱落不影响实验的0.07 ml ZAHS作用6h为分组实验用量及时相。处理组和正常血清对照组每小室分别加ZAHS和正常混和人血清0.07 ml,阻断组加0.1 ml中和血清,各孔以RPMI1640补足0.2 ml,继续培养6h后测上述指标,每组20例。

    1.6 动物实验

    ①ZAHS作用组:1ml ZAHS/100 g体重;②正常血清对照组:1ml新鲜正常人血清/100 g体重;③中和血清组:1.5 ml中和血清/100 g体重,沿大鼠肠系膜静脉注入后关腹;④正常对照组不作任何处理。各组动物术后12 h活杀,定点取肝组织作光、电镜检查。

    1.7 统计分析

    所得数据按同批对照组均值为100%换算成归一百分数,作ICBA与O-2和ACP的相关分析;其余数据作单因素方差分析(统计程序PDA-2)。
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    2 结果

    2.1 ZAHS用量和作用时间对体外培养单层KC吞噬杀菌功能的影响

    各剂量组作用相应时间后,镜下可见KC程度不同地脱落,且量越大,时间越长,脱落越明显,110 μl ZAHS作用5 h和6 h,KC脱落80%~90%,无法进行指标观测。

    由图1~4可看出,各剂量组PI在3 h前持续上升,此后除30 μl和50 μl组外均逐渐下降;110 μl组作用1 h后ICBA急剧上升,其余各剂量组在2 h前ICBA均上升,2 h后各组ICBA进行性下降,至观察的最大时限6 h达最低点;KC胞内O-2水平变化规律与ICBA相似,且二者相关非常显著(r=0.95);KC胞内ACP水平各剂量组从开始就逐渐下降,并与ICBA相关显著(r=0.87)。各指标变化幅度与ZAHS呈较明显量效相关。
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    图1 不同剂量ZAHS对KC的PI影响

    Fig 1 Effects of different doses of ZAMS on the PI of KC

    图2 不同剂量ZAHS对KC的ICBA影响

    Fig 2 Effects of different doses of ZAHS on the ICBA of KC

    图3 不同剂量ZAHS对KC胞内O-2影响

    Fig 3 Effects of different doses of ZAHS on the intracellular O-2 of KC
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    图4 不同剂量ZAHS对KC胞内ACP影响

    Fig 4 Effects of different doses of ZAHS on the intracellular ACP of KC

    2.2 分组实验结果

    表1表明,正常血清作用于KC,对其产生O-2、胞内ACP量及ICBA均无明显影响,而PI则较空白组显著增高;ZAHS处理组ICBA、O-2、ACP及PI显著低于空白组(P<0.01);阻断组ICBA、ACP测值虽仍低于空白组(P<0.01),但较ZAHS处理组有显著提高(P<0.01),O-2产生接近空白组水平(P>0.05)。

    表1 ZAHS作用6 h对各指标的影响(x±s,n=20)
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    Tab 1 Results of ZAHS on different paramenters at 6 h (x±s,n=20) Group

    PI

    ICBA(%)

    O-2(A567)

    ACP(A492)

    Control

    5.14±0.53

    50.34±4.52

    0.0906±0.0083
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    0.242±0.011

    Normal serum

    6.08±0.65*

    51.52±5.81

    0.0915±0.0078

    0.235±0.010

    ZAHS treated

    3.57±0.36*

    26.85±2.52*

    0.0644±0.0076*
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    0.102±0.012*

    Anti-C3,C5

    5.47±0.49#

    40.24±4.61*#

    0.0882±0.0077#

    0.201±0.013*#

    *:P<0.01 vs control; #:P<0.01 vs ZAHS treated2.3 动物实验-ZAHS肠系膜静脉注射对肝组织结构的影响

    光镜:ZAHS处理组可见肝细胞普遍浊肿,肝组织出现点灶性坏死;正常血清对照组和阻断组未见肝组织异常。
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    电镜:ZAHS处理组肝细胞内空泡明显增多,个别肝细胞呈凋亡改变,与KC相邻的肝细胞胞浆内出现灶性坏死,细胞器髓鞘样改变;KC线粒体肿胀空化,嵴断裂。正常血清组和阻断组肝细胞和KC均无明显变性。

    3 讨论

    补体激活后可调理吞噬,促进吞噬细胞吞杀菌功能,在抗感染过程中起重要作用。但在本组大剂量ZAHS持续作用的实验条件下,活化补体则能降低KC吞噬杀菌功能,同时其炎症病理作用增强。

    从结果可看出,ZAHS用量与O-2、ACP、ICBA和PI四指标的升降存在明显量效关系,而抗人C3、C5血清能基本消除ZAHS对上述指标的影响,使O-2、ACP、ICBA在6 h分别回升至空白对照组的97%、83%和79%,PI略高于对照组。以上两点表明ZAHS中的C3、C5片断是KC吞噬杀菌功能下降的主要原因,此结果与ZAHS作用于PMN的实验结果相似[2],相同剂量时KC各指标的下降程度较浅可能与种属特异性有关[10]
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    过量活化补体导致KC杀菌功能下降的可能机制:ZAHS中的补体碎片与KC膜上相应受体结合,激发细胞内外膜上的NADPH氧化酶,迅速产生O-2,而后派生H2O2.OH和次氯酸等强氧化基,同时KC释放大量ACP。这两类杀菌物质的大量排放可使KC的ICBA显著下降,并损伤正常组织细胞,使KC的功能进一步下降。

    阻断组虽较处理组测值显著升高,但其ICBA和ACP值仍明显低于空白组,可能与C3、C5片断中和不完全以及血清中的C4a及少量LTB4有关。

    KC是机体非特异性防御的重要组成部分,由于它的位置特殊,构成了阻止门静脉系统细菌、内毒素和循环免疫复合物进入体循环的重要屏障,KC吞噬杀菌功能的下降,必将导致内源性感染尤其是肠源性感染可能性的上升。在严重创伤等情况下,补体大规模活化,而在肝胆疾病或手术时,补体在肝内高度活化形成活化补体碎片的局部高浓度,这些情况下活化补体都有可能成为KC吞噬杀菌功能下降和内源性感染增多的主要原因。本研究为严重创伤并发感染和MOF等的发病机制研究及其防治提供了有一定意义的参考。
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    作者简介:熊杰,女,29岁,主管技师,硕士,现在成都军区总医院检验科 成都,610083

    参考文献

    1 汪正清,周善章.补体激发PMN产生氧自由基在杀菌和损伤肺血屏障中的作用.中华流行病学杂志,1993,14(特11):64

    2 Wang Zhengqing, Zhou Shanzhang. Study of the loss of bactericidal capacity of PMNs induced by bypass-activated complement. J Med Coll PLA,1995,10(3):232

    3 汪正清,周善章,鲜尽红,等.补体在重度烧伤病人PMN吞杀绿脓杆菌力下降中的作用.中华整形外科杂志,1995,11(3):197
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    4 汪正清,周善章,刘启富,等.补体在严重骨折病人PMN吞杀病菌力下降中的作用.第三军医大学学报,1996,18(3):223

    5 Heideman M, Hugli T E. Anaphylatoxin generation in mutisystem organ failure. J Trauma,1984,24(12):1038

    6 Loegering D J. Kupffer cell complement receptor clearance function and host defense. Circ Shock,1986,20(4):321

    7 Pruzanski W, Saito S. Comparative study of phagocytosis and intracellular bactericidal activity of human monocytes and polymorphonuclear cells: Application of fluorochrome and extracellular quenching technique. Inflammation,1988,12(1):87
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    8 Pranning V D. Quantitative determination of in vivo endocytosis by rat liver Kupffer and endothelial cells facilitated by an improved isolation method. FEBS Lett,1982,141(2):229

    9 Bancroft J D. Theory and practice of histological techniques. 2nd ed. Edinburgh: Churchill livingstone,1982.385~386

    10Hespeling U, Puschel G P, Jungermann K, et al. Stimulation of glycogen phosphorylase in rat hepatocytes via prostanoid release from Kupffer cells by recombinant rat anaphylatoxin C5a but not native human C5a in hepatocyte/Kupffer cell co-cultures. FEBS Lett,1995,372(1):18

    (收稿:1998-05-11;修回:1998-11-11), http://www.100md.com