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编号:10214849
缺氧对家兔白细胞与肺微血管内皮细胞粘附的影响
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 1999年第2期
     作者:黄 陈剑鸿 罗德成

    单位:黄 罗德成 第三军医大学基础医学部病理生理学教研室 重庆,400038;陈剑鸿 附属西南医院药局

    关键词:缺氧;细胞粘附;内皮细胞;白细胞

    第三军医大学学报990205

    提要 目的:研究缺氧所致的兔多形核白细胞-肺微血管内皮细胞粘附与缺氧时间的关系以及探讨缺氧所致粘附分子变化在其中的作用。方法:利用培养的家兔肺微血管内皮细胞及体外缺氧模型,测定家兔多形核白细胞与肺微血管内皮细胞的粘附率,运用免疫组化及流式细胞技术测定CD18与CD54的表达。结果:随着缺氧时间的延长,粘附率进行性增加,缺氧可明显加强CD18和CD54的表达,CD18和CD54单抗能明显降低粘附率的增加。结论:缺氧可直接刺激白细胞CD18和内皮细胞CD54表达,并进一步参与介导白细胞与内皮细胞的粘附。
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    中图法分类号 R364.4

    Effects of hypoxia on adhesion of polymorphonuclear neutrophils to pulmonary microvascular endothelial cells in rabbits

    Huang Jian, Chen Jianhong, Luo Decheng

    (Department of Pathophysiology, Third Military Medical University, Chongqing, 400038)

    Abstract Objective: To investigate the effects of hypoxia on adhesion of polymorphonuclear neutrophils (PMNs) to pulmonary microvascular endothelial cells (PMVECs) in rabbits. Methods: PMNs and/or cultured PMVECs were exposed to hypoxia (PO2=15~20 mmHg) and some of them were added with CD18 or CD54. The adhesion rate and the expression of CD18 and CD54 were determined with immunohistochemistry and flow cytometry. Results: The adhesion rate was increased by hypoxia in a time-dependent manner and the expression of CD15 and CD54 was also increased by hypoxia. The two antibodies could antagonize the increase in adhesion rate. Conclusion: Hypoxia increases the expression of CD15 and CD54 which is involved in the adhesion of PMNs to PMVECs.
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    Key words hypoxia; cell adhesion; vascular endothelial cell; rabbit

    在高原肺水肿病人的肺泡灌洗液中有大量的白细胞[1],尸检也发现有大量白细胞[2]。说明缺氧引起了白细胞在肺内扣压(或白细胞募集,Leukocyte recruption)。Sinclair等[3]将ARDS病人支气管肺泡灌洗液中白细胞数与病情严重程度作相关分析,发现二者呈显著相关,说明白细胞扣压与病情恶化有重要关系。而白细胞扣压的关键则是白细胞与内皮细胞的粘附[4]。为了全面认识急性高原肺水肿等疾病的发生机制,以寻求有效的防治措施,我们研究了缺氧所致的兔多形核白细胞(PMN)-肺微血管内皮细胞(PMVEC)粘附与缺氧时间的关系;探讨了缺氧所致粘附分子变化在其中的作用。

    1 材料与方法
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    1.1 实验材料

    DMEM培养基、胰蛋白酶,Sigma;新生小牛血清(FCS),杭州四季青生物制品工程公司;第Ⅷ因子相关抗原(Ⅷ-r-Ag)单抗、S-P免疫组织化学染色试剂盒,福建迈新生物技术开发公司;CD18、CD54单抗(McAb CD18 McAb CD54)、DAB显色试剂盒,北京中山生物技术有限公司;FITC-羊抗鼠IgG、微孔滤膜(直径25 mm、孔径0.8 μm),华美生物技术有限公司;Percoll分层液,宝灵曼;图像分析仪,Chromatopac C-RIB日本岛津;真彩色医学图象分析系统,空军总医院医学工程研究所;流式细胞仪,FACStar,Becton dickinson公司。血气分析仪,ABL-3,Denmark;CO2培养箱,Shel-Lab1815Tc USA。

    1.2 实验方法

    1.2.1 PMVEC分离、培养与鉴定 参照Magee[5]的方法。削除肺脏层胸膜,取边缘组织剪碎洗净,滤除大块组织后0.5%胰蛋白酶消化,加入等量含20%FCS的DMEM培养基中止消化;过滤,滤出液离心后悬浮于含20%FCS的DMEM培养基中;置于37℃的10%CO2孵箱中,2 d后换液,置于37℃的5%CO2孵箱中;细胞长满后,胰酶消化传代。通过形态学及Ⅷ-r-Ag免疫组织化学染色进行鉴定。
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    1.2.2 PMN悬液的制备 Percoll梯度离心法。姬姆萨染色,PMN比例大于95%,台盼蓝染色检查活细胞比例大于90%者备用。

    1.2.3 缺氧环境的设置 将各组细胞置密闭的缺氧操作小室中,用真空泵反复抽气然后充以95%N2和5%CO2的混和气,直至培养基内PO2为1.33~2.67 kPa(10~20 mmHg)为止。将小室放37℃培养箱中,于不同缺氧时相点取样及测定指标。测定粘附率时,将PMN悬液加入底层长满内皮细胞的细胞培养板中,然后将培养板置缺氧小室中。测定CD18、CD54表达时,分别将PMN、PMVEC单独置缺氧小室中。

    1.2.4 粘附率的测定 在缺氧小室中,取出各组部分PMN悬液,在小室外计数,加入的PMN总数与悬浮的PMN数之差即为粘附的PMN数,用粘附的PMN数除以加入的总PMN数即为粘附率(Adherence rate,AR)。
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    1.2.5 粘附分子表达的测定 CD54表达测定:S-P免疫组织化学法,用图象分析仪进行半定量。CD18测定[6]:采用间接荧光免疫组织化学法及流式细胞仪半定量。

    1.2.6 分组

    1.2.6.1 缺氧对粘附率的影响 分为两大组:①常氧(Normoxia)组:置常氧下;②缺氧(Hypoxia)组:置缺氧下。每大组依时相点不同分为0.5、1、4、6、8、12 h 6组,每组6例。

    1.2.6.2 CD18、CD54单抗对缺氧所致的粘附的影响 随机分为两大组,常氧组(Normoxia),缺氧(缺氧1 h)组(Hypoxia),每大组又分为无单抗组(记为C组)、加McAbCD54组(记为CD54组)和加McAbCD18组(记为CD18组),每组6例。

    1.2.6.3 缺氧对CD18、CD54表达的影响 各分3组:常氧组(N组)、缺氧1 h组(H1组)、缺氧12 h组(H12组)。
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    1.2.7 统计学处理 所得数据用本校教研室提供的SPMR医用统计程序包处理,各均数间采用FLSD检验。

    2 结果

    2.1 缺氧对粘附率的影响

    常氧组,随着共育时间的延长,二者的粘附率呈上升趋势,各时相点(1 h除外)的粘附率与0.5 h时的粘附率相比,差异显著(P<0.05),共育4 h后则有一显著增长点(P<0.05),随后,二者的粘附率相对于前一时相点无明显增长(P>0.05)。在缺氧组,随共育时间的延长,二者的粘附率进行性增加,相邻时相点间(除6和8 h两点间外)的粘附率有显著增加;在各时相点,缺氧组和常氧组相比,均有明显增加(P<0.05),见图1。

    图1 缺氧时粘附率的变化
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    Fig 1 Change of PMN-PMVES adherence during hypoxia

    *:P<0.05 vs last point;

    #:P<0.05 vs normoxia at same time point

    2.2 McAbCD18、McAbCD54对粘附率的影响

    见图2,常氧组McAbCD18和McAbCD54对PMN-PMVEC粘附率没有影响,各组间差异不显著(P>0.05)。缺氧时与常氧时的无单抗组相比有显著增加(P<0.05),CD18组和CD54组均较缺氧时C组有显著下降(P<0.05)。但是,仍较常氧组中加入同种单抗时高。
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    图2 缺氧时CD18、CD54单抗对AR的影响

    Fig 2 Effect of McAb CD18 or McAb CD54 on AR during hypoxia

    *:P<0.05 vs normoxia;

    #:P<0.05 vs C in hypoxia

    2.3 缺氧对CD18、CD54表达的影响

    见表1,缺氧1 h与常氧组相比,CD18、CD54表达量均有明显地增加(P<0.05),分别增加3.35、2.21倍;而在缺氧12 h组,也较常氧组显著增加(P<0.05),分别增加3.43、2.31倍,但与缺氧1 h相比,差异均不显著(P>0.05)。

    表1 缺氧对CD54、CD18表达的影响(x±s)
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    Tab 1 Effect of hypoxia on expression of CD54 and CD18(x±s)

    CD54

    CD18

    n1

    mDλ

    n2

    MF

    N

    121

    0.0483±0.0098

    5

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    H1

    132

    0.1067±0.0216*

    9

    75.77±4.664*

    H2

    114

    0.117±0.0172*

    11

    77.48±3.244*
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    *:P<0.05 vs N; n1:Count of PMVEC;n2:Mount of sample

    3 讨论

    本实验结果表明,缺氧均可增强PMN-PMVEC粘附,且呈时间依赖性增加。许多在体观察也支持这一点[7~10]。另外,在缺氧0.5 h和1 h时,粘附率增加的幅度较2~12 h间的增加幅度不及0.5 h和1 h大。说明存在着快相和慢相粘附反应。

    白细胞与内皮细胞的粘附有赖于白细胞与内皮细胞上的多种粘附分子。缺氧所致的PMN-PMVEC粘附增强,乃是缺氧直接或间接作用于PMN和PMVEC粘附分子的合成、表达加强的结果。参与PMN-PMVEC粘附的粘附分子主要有整合素β2亚族、免疫球蛋白超家族、选择素族三大家族的粘附分子。

    白细胞整合素家族β2亚族成员和内皮细胞CD54是其粘附的主要介导者,它们互为配受体。CD18为β2亚族三个成员共同拥有的亚基。CD54分布在多种细胞膜上,在血管内皮上表达最强。在正常情况下,CD54表达较低,经刺激后其表达可快速、大量增加[11]。本研究通过应用CD18、CD54单克隆抗体明显降低了缺氧1 h所致的粘附。常氧时其降低作用并不明显,说明在缺氧作用下,CD54和以CD18为亚基的β2亚族整合素表达量增加,并介导了PMN-PMVEC的粘附。缺氧对其表达的刺激作用有直接和间接两种可能。我们进一步观察表明,单独缺氧1 h和12 hPMVEC、PMN上分别表达CD54、CD18的量均明显高于常氧组。说明缺氧可直接刺激CD54、CD18表达。缺氧1 h CD54、CD18表达量明显增加,其机制可能是缺氧引起粘附分子发生化学修饰并由膜贮备状态向膜表面翻转暴露,这一过程反应迅速,从而参与介导快相粘附反应。但缺氧12 h较1 h组表达量并没有进一步增加。对于CD18,可以解释为CD18并不能从头合成。对于CD54,此结果与在体实验不同,这可能与在体实验时,多种因子,如干扰素、白细胞介素等的作用有关。另外,缺氧还可能直接或间接刺激其它粘附分子表达,从而介导慢相粘附反应。
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    缺氧时白细胞与肺微血管内皮细胞粘附的动态变化及其机制的初步研究,使我们对缺氧时白细胞的行为有了新的认识,为寻找高原肺水肿的抗粘附治疗用药时间的选定提供了理论依据。

    作者简介:黄,男,29岁,讲师,硕士

    参考文献

    1 Koyama S, Kubo K, Takabayashi Y, et al. Analysis of bronchoalveolar lavage fluid in a case of high altitude pulmonary edema. Nippon Kyobu Shikkan Gakkai Zasshi,1993,31(6):775

    2 高京生.高原肺水肿的发生机制.见:孙秉庸,李楚杰,李修竹,等主编.病理生理学进展.第5册.北京:科学技术文献出版社,1993.318~320
, 百拇医药
    3 Sinclair D G, Braude S, Haslam P L, et al. Pulmonary endothelial permeability in patients with severe lung injury. Clinical correlates and natural history. Chest,1994,106(2):535

    4 Hynes R O, Lander A D. Contact and adhesive specificities in the association, migrations, and targeting of cells and axons. Cell,1992,68(2):303

    5 Magee J C, Stone A E, Oldham K T, et al. Isolation, culture, and characterization of rat lung microvascular endothelial cells. Am J Physiol,1994,267(4 Pt l):L433
, 百拇医药
    6 翟建才.流式细胞术(FCM)在免疫细胞化学中的应用.见:蔡文琴,王伯 主编.实用免疫细胞化学与核酸分子杂交技术.成都:四川省科学技术出版社,1994.194~196

    7 Zund G, Nelson D P, Neufeld E J, et al. Hypoxia enhances stimulus-dependent induction of E-selectin on aortic endothelial cells. Proc Natl Acad Sci USA,1996,93(14):7075

    8 Pinsky D J, Naka Y, Liao H, et al. Hypoxia-induced exocytosis of endothelial cell Weibel-Palade bodies. A mechanism for rapid neutrophil recruitment after cardiac preservation. J Clin Invest,1996,97(2):493
, http://www.100md.com
    9 Klein C L, Kohler H, Bittinger F, et al. Comparative studies on vascular endothelium in vitro. 3. Hypoxia: its influences on endothelial cell proliferation and expression of cell adhesion molecules. Pathobiology,1995,63(1):1

    10 Iinis I, Mentzer S J, Li X, et al. Characterization of a hypoxia-responsive adhesion molecule for leukocytes on human endothelial cells. J Immunol,1995,155(2):802

    11 Fingar V H, Taber S W, Buschemeyer W C, et al. Constitutive and stimulated expression of ICAM-1 protein on pulmonary endothelial cells in vivo. Microvasc Res,1997,54(2):135

    (收稿:1998-09-30;修回:1998-12-24), http://www.100md.com