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编号:10269362
白细胞介素6在病毒性心肌炎发病中的作用
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 1999年第2期
     作者:刘亚黎 尾内善四郎

    单位:430022 武汉,同济医科大学附属协和医院小儿科(刘亚黎);日本京都府立医科大学小儿疾病研究施设内科部门(尾内善四郎)

    关键词:白细胞介素6;心肌炎;病毒性疾病

    中华儿科杂志990211 【摘要】 目的 探讨白细胞介素6(IL-6)在病毒性心肌炎发病中的作用。方法 用脑心肌炎病毒(EMCV)诱发小鼠急性心肌炎,使用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)及ELISA法测定了心肌组织内IL-6 mRNA的表达及蛋白含量的变化,使用抗IL-6 抗体体内投入观察其作用。结果 EMCV感染后IL-6 mRNA的表达明显增强,蛋白含量增加。抗IL-6抗体投入后导致生存率降低(P<0.05),心肌内病毒滴定度增高(P<0.05),病理组织学上心肌炎恶化(P<0.05)。结论 在病毒性心肌炎的发病过程中,IL-6具有重要的感染防御性作用。
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    Effect of anti-interleukin-6 antibody on murine acute viral myocarditis LIU Yali* Onouchi Zenshiro. * Department of Pediatrics, Xiehe Hospital, Tongji Medical University, Wuhan, 430022

    【Abstract】 Objective To investigate the role of interleukin-6 (IL-6) in viral myocarditis. Methods The encephalomyocarditis virus (EMCV) was used to induce acute myocarditis in mice. The following experiments were performed: (1) detections of IL-6 mRNA level expression in cardiac muscle cells after EMCV infection by the RT-PCR method and IL-6 concentration in cardiac muscle cells by ELISA; (2) the effect of the anti-IL-6 antibody in vivo. Results Enhanced expression of IL-6 mRNA and IL-6 concentration were observed in cardiac muscle cells during the acute stage after EMCV infection. In addition, treatment with anti-IL-6 antibody resulted in a significantly reduced survival (P<0.05), increased myocardial virus titers (P<0.05), augmented inflammation and myocardial damage (P<0.05). Conclusion IL-6 may play an important role as protective factor in the acute viral myocarditis.
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    【Key words】 Interleukin-6 Myocarditis Virus diseases

    最近研究认为,病毒性心肌炎的发病与许多细胞因子有密切的关系。有人报道,病毒性心肌炎患者急性期时血中白细胞介素6(IL-6)、白细胞介素1(IL-1)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)等均升高[1]。但是,关于IL-6方面的研究还很少见。

    IL-6是一种细胞因子,它在活化B细胞内诱导抗体产生,促进T细胞增殖,增加自然杀伤细胞(NK)和巨噬细胞的活性,促进肝细胞合成炎症蛋白等生物防御方面起着重要作用[2]。本研究使用脑心肌炎病毒(encephalomyocarditis virus, EMCV)诱发急性心肌炎,对IL-6在病毒性心肌炎发病过程中的作用及影响进行了观察和研究。

    材料和方法
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    一、实验动物

    4周龄C 57BL/6雄性小鼠,共130只。

    二、病毒

    EMCV的M株病毒由日本京都大学提供。75 cm3培养基内种入人体成纤维WISH细胞与含有10%小牛胎儿血清(EMEM)进行单层培养,然后EMCV接种1小时,培养1天后的培养上清液作为病毒原液,保存在-80℃条件下。

    三、抗体的准备

    豚鼠抗小鼠IL-6单克隆抗体从日本Genzyme公司购入,10 μg/ml抗体能中和IL-6 70 pg/ml。

    抗体投入试验分两组:试验组(n=20)注射EMCV前1天,后第1天、第3天,共3次,每只鼠每次腹腔内注射2 μg(0.2 ml)抗IL-6抗体。对照组(n=20)以PBS液每次0.2 ml代替抗体注射。
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    每组有10只分别用于生存率的观察,每组另10只分别在EMCV接种后第3天和第6天取5只的心脏进行病毒滴定度测定及病理组织学检查。

    四、EMCV性心肌炎模型的制作

    C 57BL/6小鼠(n=90)分为6组,用EMCV 100斑块形成单位(PFU)/0.1 ml,进行腹腔内接种,未接种0天(对照组)及接种第1天、第2天、第3天、第4天、第5天采血后杀死小鼠取心脏。每组中有5只心脏放入1.5 ml的PBS液内,捣碎后离心取上清液进行心脏病毒滴定度的测定及IL-6蛋白定量的测定;5只用于心脏病变程度的病理组织学判定;另5只用于心脏总RNA的抽出。

    病毒滴定度的测定使用细胞变性效果法(CPE)。即人羊膜(FL)细胞5×104放入96孔板内培养,标本按1∶10的浓度阶段稀释后放加入37℃,5%CO2的条件下培养2天后,固定、染色、630 nm的吸光度测定,以对数的每毫克50%细胞感染率(log TCID 50/mg)表示。
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    五、病理组织学变化

    取出心脏后用常规方法固定、脱水、包埋、切片、HE染色,光学显微镜下观察心肌病理变化,其程度的判定标准为:心肌坏死、炎症细胞浸润占每张心脏切片的25%以下为(+),~50%为(++),~75%为(+++),75%以上为(++++)。

    六、mIL-6的表达测定

    使用RT-PCR法。小鼠心脏取出后采用硫氰酸胍法将总RNA抽出,于65℃,10分钟加热后急速冷却。反转录酶缓冲液10 μl, RNA 1 μg,与20单位RNA酶抑制物、100单位逆转录酶混合,43℃,90分钟反应,合成cDNA。cDNA 5 μl与聚合酶链反应(PCR)缓冲液43 μl,引物各1 μl,Tag 酶1单位混合,94℃,1分钟,60℃,1分钟,72℃,1分钟,进行35个循环后,PCR扩增产物10 μl,用1.5%琼脂糖凝胶,TBE电泳,123 bp DNA识标,紫外灯下观察结果。
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    七、IL-6蛋白定量的测定

    采用双抗体夹心ELISA法。所有操作步骤均按说明书进行,IL-6 试剂盒购于美国Endogen公司。

    八、统计学处理

    生存率的评定使用χ2检验,病毒滴定度的比较使用t检验,心脏病理学变化使用秩和检验,以P<0.05为有显著意义。

    结 果

    一、EMCV感染后心脏的病毒含量及病理组织学变化

    EMCV接种后,小鼠的心脏组织内病毒含量明显增高,在病毒接种2天后达最高峰,为102.70 log TCID 50/mg,持续到第4天,以后下降(表1)。
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    表1 小鼠EMCV感染后IL-6蛋白浓度及病

    毒滴定度的动态变化(±s) 感染天数

    小鼠数

    IL-6蛋白浓度(pg/ml)

    病毒滴定度

    logTCID50/mg

    心脏

    血浆

    0

    5

    16± 4
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    11± 20

    -18.7±12.9

    1

    5

    26± 3

    462±166

    -14.1±8.2

    2

    5

    262±166

    710±467

    2.7±0.5*
, 百拇医药
    3

    5

    194±167

    188± 22

    2.3±0.4*

    4

    5

    62± 9

    61± 20

    1.7±0.4*

    5

    5

, http://www.100md.com     46± 24

    22± 20

    -4.6±3.7

    中位数

    227.8

    449.1

    * 与感染天数为“0”时比较,经t检验,P<0.025

    病理组织学变化的观察,在接种后第2天心脏组织局部出现轻度的炎症细胞浸润,第3天炎症细胞的浸润继续扩大,表现为以单核细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等广泛浸润并伴有心肌细胞的点状坏死,第4、5天进展为弥漫性炎症细胞浸润,心肌细胞片状坏死及细胞融合的病理组织学变化过程(表2)。

    表2 小鼠EMCV感染后心肌病理变化及心脏内
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    IL-6 mRNA表达的动态变化(±s) 感染

    天数

    心肌病理变化

    心脏内IL-6mRNA表达

    鼠数

    细胞浸润

    心肌坏死

    鼠数

    强度

    阳性数

    P值
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    0

    5

    -

    -

    5

    -

    0

    1

    5

    -

    -

    5

    -~++

    3
, 百拇医药
    0.083

    2

    5

    +

    -

    5

    -~++

    4

    0.024*

    3

    5

    +

    ++
, 百拇医药
    5

    +~++

    5

    0.004**

    4

    5

    +++

    ++

    5

    +

    5

    0.004**

    5
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    5

    ++++

    +++

    5

    -~+

    1

    0.5

    注:与感染天数为“0”时比较,* 有显著意义,** 有非常显著意义

    二、IL-6 mRNA的表达及变化

    在正常小鼠的心肌组织内IL-6 mRNA的表达为阴性,而病毒接种1天后开始出现,接种2天后出现增强,第3天其表达最为明显,5天以后逐渐减弱(表2)。
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    三、IL-6蛋白的定量

    心脏及血浆内IL-6蛋白浓度变化的测定结果与mRNA的表达大致相同。EMCV感染组在病毒感染后的第1天心脏内IL-6的含量呈现有意义的增高,第2天达最高峰(262±166) pg/ml,之后逐渐减少。血浆中IL-6的含量变化较心脏组织更为明显,在感染后第1天呈现急速升高,高出心脏中的含量10倍以上(462±166) pg/ml。第2天呈最高峰(710±467) pg/ml,之后逐渐减少(表1)。

    四、抗IL-6抗体投入后的影响

    1.对生存率的影响:抗IL-6抗体投入组在病毒感染后较早(第5天)发生死亡,死亡最高峰在病毒感染后8~10天,感染14天时的生存率为10%(1/10),而对照组在病毒感染的第7天开始发生死亡,感染14天时生存率为60%,抗IL-6抗体投入组的生存率的减低有显著意义(P<0.05)(表3)。
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    表3 两组小鼠EMCV感染后病毒滴定度及心脏病理分度比较(±s) 组别

    抗IL-6抗体投入第3天

    抗IL-6抗体投入第6天

    生存情况

    鼠数

    病毒滴定度(logTCID50/mg)

    鼠数

    心脏病理分度

    观察数

    存活数
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    生存率(%)

    试验组

    5

    3.04±0.75*

    5

    3.4±0.5**

    10

    1

    10

    对照组

    5

    1.81±0.16
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    5

    2.4±0.4

    10

    6

    60

    注:与对照组比较,* t检验,t值=3.586,P<0.05;

    ** 秩和检验 T0.05=17,P<0.05; χ2检验,P<0.05

    2.对心肌组织内病毒增殖所造成的影响:病毒感染第3天取小鼠心脏组织测定病毒滴定度,显示抗IL-6抗体投入组的心肌组织内EMCV滴定度为(3.04±0.75)log TCID 50/mg,对照组为(1.81±0.16)log TCID 50/mg,抗IL-6抗体投入组的心肌组织内EMCV的增殖呈现有意义的升高(P<0.05)(表3)。
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    3.对心脏病理组织学的影响:抗IL-6抗体投入组病理组织学的改变呈现广泛的炎症细胞浸润及显著的心肌坏死,与对照组比较,病变程度明显恶化(P<0.05)(表3)。

    讨 论

    最近研究认为,在病毒性心肌炎的发病过程中,细胞因子起着重要的作用。IL-6作为一种多效型的细胞因子,是参与免疫调节和炎症反应的重要细胞因子之一。我们的实验显示:EMCV诱发的病毒性心肌炎急性期内IL-6 mRNA的表达及蛋白定量均明显升高,而抗IL-6抗体投入后导致患病小鼠的心肌组织内病毒滴定度明显增加,炎症细胞浸润与坏死扩大,生存率有所下降。这表明在急性病毒性心肌炎的发病过程中,IL-6具有炎症防御性作用。

    有研究证明,IL-6不能象干扰素那样直接杀死病毒。但是,它能促进B细胞分化成为浆细胞和分泌免疫球蛋白,特别是IgM和IgG[3,4]。IL-6还具有增强T细胞、NK细胞及吞噬细胞的活性作用[5]。虽然有报道认为,T细胞介导的细胞毒性是病毒性心肌炎中心肌损害的主要原因[6],但是,T细胞及NK细胞能通过清除病毒感染的细胞,破坏病毒复制场所,使病毒感染中止。动物实验证明在柯萨基病毒感染时,如果NK细胞低下或缺乏就会引起心肌炎恶化,死亡率增高[7]。因此,在病毒性心肌炎的急性期,IL-6增强NK细胞和吞噬细胞的活性,使机体能防御或减轻病毒导致的机体损害。另外,IL-6还能抑制TNF,IL-1的分泌,诱导淋巴细胞产生γ干扰素(IFN-γ)。最近,动物试验证明,投入IL-1以及TNF-α之后,均能导致心肌的收缩及扩张机能低下,心肌炎症加剧[8]。而IL-6具有抑制TNF-α 以及IL-1、TNF受体的作用[9]。抗IL-6抗体对以上作用的阻断有可能是使心肌炎加剧的原因。
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    虽然有关IL-6作为感染防御因子的作用机理还不是十分清楚,但是,本研究证实了IL-6与干扰素一样对于病毒性心肌炎具有重要的感染防御性效果。

    参考文献

    1 Matsumori A, Yamada T, Suzuki H, et al. Increased circulating cytokines in patients with myocarditis and cardiomyopathy. Br Heart J, 1994, 72:561-566.

    2 Revel M. Host defense against infections and inflammation; role of the multifunctional IL-6/IFN-beta 2 cytokine. Experientia, 1989,45:549-557.
, 百拇医药
    3 Hirano T, Yasukawa K, Harada H, et al. Complementary DNA for a novel human interleukin (BSF-2) that induces B lymphocytes to produce immunoglobulin. Nature, 1986, 324:73-77.

    4 Kanda T, McManus J W, Nagai R, et al. Modification of viral myocarditis in mice by interleukin-6.Circulation Res,1996,78:848-856.

    5 Lotz M, Jirik F, Kabouridis P, et al. B cell stimulating factor 2/interleukin 6 is a costimulant for human thymocytes and T lymphocytes.J Exp Eed, 1988, 167:1253-1258.
, 百拇医药
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    7 Godeny EK, Gauntt CJ. Murine natural killer cells limit coxsakievirus B3 replication.J Immunol, 1987, 139:913-918.

    8 Natanson C, Eichenholz PW, Danner RL,et al. Endotoxin and tumor necrosis factor challenges in dogs stimulate the cardiovascular profile of human septic shock. J Exp Med, 1989, 169:823-832.

    9 Tilg H, Trehu E, Atkins MB, et al. Interleukin-6 (IL-6) as an anti-inflammatory cytokine:induction of circulating IL-1 recepter antagonist and soluble tumor necrosis factor receptor P55. Blood, 1994, 83:113-118.

    (收稿:1998-01-08 修回:1998-07-23), 百拇医药