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编号:10269712
胰岛素样生长因子Ⅰ受体影响脐血T淋巴细胞功能的探讨及意义
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 2000年第1期
     作者:牛建英 郭履赒杨毅 苏贻新

    单位:牛建英 郭履赒杨毅 苏贻新:上海医科大学儿科医院内科 200032

    关键词:受体;胰岛素样生长因子I;寡核苷酸类;反义;胎血;淋巴细胞;细胞激活素

    中华儿科杂志000112 摘 要:目的 研究胰岛素样生长因子I受体(IGF-IR)基因表达对脐血T淋巴细胞功能的影响及其临床意义。方法 利用脂质体将IGF-IR反义寡核苷酸(ASON)转入脐血淋巴细胞,通过同位素掺入法了解淋巴细胞增殖功能,采用逆转录聚合酶链反应技术检测IGF-IR、IL-2、IL-4和干扰素(IFN)r的mRNA表达水平。结果 通过IGF-IR ASON可抑制脐血淋巴细胞IGF-IR mRNA的表达约50%,同时淋巴细胞的增殖功能较单纯PHA刺激也下降50%左右;细胞因子IL-2、IL-4、IFNr的mRNA水平也有不同程度的降低,其中IL-2和IFNr的mRNA水平经IGF-IR ASON作用后较单纯PHA刺激相比降低幅度约为30%~50%,IL-4 mRNA降低幅度约为20%~30%。结论 IGF-IR参与脐血淋巴细胞的增殖和细胞因子的产生,提示在维持细胞免疫功能和调节婴儿时期TH1/TH2应答相对平衡的过程中IGF-IR可能具有重要意义。
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    Effects of insulin-like growth factor type I receptors on cord blood T lymphocyte functions and its clinical significance

    NIU Jianying

    (Department of Internal Medicine, The Children′s Hospital, Shanghai Medical University, Shanghai 200032, China)

    GUO Lüzhou

    (Department of Internal Medicine, The Children′s Hospital, Shanghai Medical University, Shanghai 200032, China)
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    YANG Yi

    (Department of Internal Medicine, The Children′s Hospital, Shanghai Medical University, Shanghai 200032, China)

    Abstract:Objective To study the role of insulin-like growth factor type I receptors (IGF-IR) in the modulation of cord blood T lymphocyte functions and its clinical significance. Methods The antisense oligonucleotide was used to inhibit the expression of IGF-IR mRNA of cord blood lymphocyte. By using the reverse transcriptase polymerase chain reaction and 3 H thymidine uptake technique, the mRNA expressions of IGF-IR, IL-2, IL-4, IFN-γ as well as the proliferation of lymphocyte were detected. Results A 50% reduction in IGF-IR mRNA following exposure to antisense oligonucleotide was observed. The proliferation of T-cell to mitogens was significantly reduced about 50%. The mRNA levels of IL-2, IL-4 and IFN-γ were also markedly decreased after using IGF-IR antisense oligon ucleotide. Compared with the expore to PHA, the mRNA levels of IL-2 and IFN-γ decreased by 30%~50%, and IFN-γ decreased 20%~30%. Conclusion IGF-IR was involved in the process of cord blood lymphocyte proliferation and the production of cytokines. It might play an important role in maintaining cell immune functions and TH1/TH2 relative balance in infants.
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    Key words:Receptors, insulin-like growth factor I; Oligonucleotides, antisense; Fetal blood; Lymphocytes; Cytokines▲

    胰岛素样生长因子I受体(insulin-like growth factor I receptor, IGF-IR)是IGF系统中非常重要的一个成分, 广泛分布于各种组织和细胞中,介导IGF的生物学作用。一些报道和我们的研究结果都已证实人外周血淋巴细胞在静息和活化状态均表达IGF-IR,但对IGF-IR与T淋巴细胞应答功能之间的关系还不甚清楚。本实验利用反义寡核苷酸(antisense oligonucleotide, ASON)阻抑脐血淋巴细胞IGF-IR mRNA的表达后,对T淋巴细胞的增殖能力以及白细胞介素-2(interleukin-2, IL-2),r-干扰素(interferon-r,IFNr),IL-4等显示TH1和TH2应答的细胞因子的mRNA水平进行了观察和研究。
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    材料和方法

    一、材料

    SA脂质体(硬脂胺二油酰磷脂酰乙醇胺)中国医学科学院上海生化所提供。IGF-IR ASON和正义寡核苷酸(sense oligonucleotide,SON)以及所需引物由北京赛百盛生物工程公司合成。ASON和SON的序列分别为:5′-CCGGAGCCAGACTTC-3′;5′-AAGTTCTGGCTCCGGA-3′。5′-端、3′-端都加以硫化修饰。脂质体-寡核苷酸复合物的制备参考产品提供者建立的方法[1]。RPMI 1640培养液和TRIzol RNA提取试剂为美国Gibco产品。植物血凝素(PHA)为美国Sigma公司产品。3H-胸腺嘧啶核苷(TdR)由中国上海原子核研究所提供。凝胶成像分析系统为英国Uvp公司产品。

    二、方法

    1. 脐血淋巴细胞的培养: 取足月健康新生儿脐带血,肝素抗凝。常规分离单个核细胞并进行分组。第1组细胞按1×105/(200 μl.孔)的浓度接种于96孔平底板,根据所给试剂不同又分为3个小组:第1小组加脂质体-反义寡核苷酸复合物,终浓度为5 μmol/L;第2小组加脂质体-正义寡核苷酸复合物,终浓度为5 μmol/L;第3小组加入RPMI 1640,补足至与第1、2小组相同的体积。第2组细胞按1×106/(ml.孔)的浓度培养于24孔板后,分组与处理方法同第1组。将两组细胞都培养在含2%(体积分数)小牛血清的RPMI 1640液中,37℃、5%CO2条件下孵育2 h后,将培养液中小牛血清浓度增至15%,同时都加入PHA,浓度为10 μg/ml,继续常规培养。
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    2.淋巴细胞增殖试验:将上述第1组细胞培养72 h。于培养结束前16 h加入3H-TdR,结果以每分钟脉冲数(cpm)表示。

    3.IGF-IR及细胞因子mRNA转录水平检测:将上述第2组于培养第24、48、72 h时分别收集细胞,利用TRIzol试剂抽提细胞总RNA。通过逆转录-聚合酶链反应(reverse transcriptase polymerase chain reaction, RT-PCR)技术[2]检测IGF-IR及细胞因子mRNA水平。实验中以β-actin作为质量控制。所使用的引物序列分别为:IGF-IR:P1, CAACCACGA,GGCTGAGAAGC,P2,CAGCATAATCACCAACCCTC; IL-2:P1, ACAGCTACAACTGGAGCATT,P2, TGCTGT,CTCATCAGCATATT;IFNr:P1,TGCAGGTCATTC,AGATGT,AG,P2,AGCCATCACTTGGATGAGTT;IL-4:P1,GCGATATCACCTTACAGGAG,P2, TTGGCTTCC,TTCACAGGACA。产物以2%琼脂糖凝胶电泳鉴定。
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    以上整个实验过程至少重复3次以上。

    4.统计学分析:RT-PCR电泳胶通过凝胶成像分析系统扫描获得灰度值,数据采用配对t检验进行统计学分析。

    结果

    一、反义核苷酸对脐血淋巴细胞IGF-IR mRNA的阻抑作用

    脐血淋巴细胞经ASON作用后,IGF-IR mRNA的表达水平明显降低,与单用PHA刺激相比,24、48、72 h分别降低了约50%、26%和35%(t24 h=4.3,t48 h=3.2,t72 h=2.8,P<0.05)。SON组IGF-IR mRNA的表达水平在24、48、72 h时,与单用PHA刺激相比,无显著性降低(分别约为后者的116%、108%和100%,P>0.05)。
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    二、IGF-IR ASON对脐血淋巴细胞增殖的影响

    在PHA刺激下,脐血淋巴细胞的cpm值约为9.5×104±1.3×104;当加入IGF-IR ASON与PHA共同作用,cpm值约为4.7×104±1.1×104,较单纯PHA刺激下降约50%(t=3.6,P<0.05)。

    三、IL-2、IFNr和IL-4在mRNA水平的表达(图1)

    静息状态下,脐血淋巴细胞仅有少量的基因转录。PHA刺激24、48、72 h时,IL-2、IFNr、IL-4的mRNA转录水平较静息时明显升高(表1)。其中IL-2 mRNA的表达水平分别约为静息时的4.89倍、3.8倍和2.26倍;IFNr mRNA的水平约为静息的2.46倍,2.03倍和1.58倍。IL-4 mRNA表达水平约为静息的5.39倍、3.88倍和1.42倍。
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    表1 凝胶成像分析系统扫描各细胞因子所得灰度值(±s) 组别

    细胞培养时间(h)

    0

    24

    48

    72

    IL-2(PHA)

    13245±6 810

    63880±25671

    50782±26277

    38031±17941
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    IL-2(PHA+ASON)

    43180±13850

    31434±23970

    23310±16867

    IFNr(PHA)

    12801±5 421

    49735±18357

    33481±18187

    22163±15240

    IFNr(PHA+ASON)

    29314±3077
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    21395±2890

    14994±6808

    IL-4(PHA)

    6 204±2 665

    30158±8858

    28841±11446

    7848±1648

    IL-4(PHA+ASON)

    23163±4806

    20491±5110

    6113±619
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    图1 细胞因子基因RT-PCR产物琼脂糖凝胶电泳

    IGF-IR ASON与PHA共同作用后,脐血淋巴细胞在24、48、72 h时,IL-2、IFNr的mRNA水平虽较静息状态时升高大约1.06~3.25倍不等,但与单用PHA刺激的各时间点相比都有明显的降低,而且差异有显著性(IL-2 mRNA水平t24 h=6.22,t48 h=4.08,t72 h=4.41,P<0.05;IFNr mRNA水平t24 h=3.01,t48 h=3.46,t72 h=2.96,P<0.05);IL-4 mRNA在各时间点的表达水平分别约为静息时的3.79倍、2.78倍和1.14倍(t24 h=4.1、t48 h=3.9、t72 h=4.3,P<0.05)。经IGF-IR ASON作用,IL-2和IFNr的mRNA水平较单纯PHA刺激相比降低幅度约为30%~50%,IL-4 mRNA降低幅度约为20%~30%。
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    IGF-IR SON对照组脐血淋巴细胞IL-2,IFNr和IL-4的 mRNA表达水平与单用PHA刺激组比较差异无显著性(图2)。

    图2 TH1、TH2细胞因子mRNA水平降低幅度的比较

    讨论

    过去我们已证实,新生儿淋巴细胞同成人淋巴细胞一样,可表达IGF-I mRNA和IGF-IR mRNA,区别于成人之处在于脐血淋巴细胞还同时表达IGF-II mRNA。IGF-I和IGF-II都可通过IGF-IR而发挥作用,表明IGF-IR具有非常重要的作用。ASON是一种与mRNA互补的RNA片段,它能通过碱基配对与靶RNA分子特异结合,抑制该RNA的加工、翻译以及DNA的复制,阻断基因的表达。本研究根据阳离子脂类能提高寡核苷酸的透膜性和生物活性特点[3],利用ASON与IGF-IR mRNA的特异结合,从而干扰该基因的表达。研究结果显示,经IGF-IR ASON作用后,IGF-IR mRNA的表达抑制率可达50%。
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    本研究建立的单个核细胞体外培养系统实为观察经PHA激活后T淋巴细胞的一系列功能。新生儿时期虽然淋巴细胞的数量与成人相似,但淋巴细胞在功能和发育程度上均较成人幼稚。淋巴细胞的发育经过两个阶段,即抗原非依赖阶段和抗原依赖阶段。本研究观察到,IGF-IR mRNA表达水平下降后,脐血淋巴细胞的增殖能力也明显减弱。这可能与IGF-IR接受IGF-I的信号传递减少,影响IGF-I的促蛋白质合成作用有关。表明IGF-IR有助于促进T淋巴细胞对丝裂原的应答,同时还提示IGF-IR mRNA的表达可能参与淋巴细胞发育过程中的抗原依赖阶段。

    CD4+T细胞在参与免疫应答和行使调节功能中显示出不均一性。目前按照细胞因子分泌情况不同将CD4+T细胞分为TH1和TH2二个亚群。研究证实,IL-4、IFNr的产生与年龄有相关关系。新生儿时期IL-4和IFNr的产生量分别约为成人的30%~35%和8%~10%,看来是存在着TH2偏移。我们的研究观察到IGF-IR mRNA表达下降后,脐血淋巴细胞经PHA刺激产生IL-2、IFNr和IL-4的mRNA水平均有不同程度的降低。其中IL-2mRNA和IFNr mRNA表达水平的降低幅度明显大于IL-4 mRNA,表明IGF-IR mRNA的表达能够促进T细胞应答,尤其是对TH1应答。这有利于从婴儿时期的TH2偏移状态向TH1/TH2相对平衡状态发育,避免或减少向过敏性疾病发生的倾向。
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    本研究结果表明IGF-IR mRNA表达水平的高低不仅影响脐血淋巴细胞的增殖分化,而且参与TH1、TH2细胞因子的产生,提示IGF-IR与IGF结合发挥的生物活性在维持新生儿细胞免疫应答,尤TH1应答方面具有重要的调节作用,而且可能对脐血T、B细胞抗原依赖性发育进程起着重要的促进作用。

    基金项目:国家自然科学基金资助项目(39570279)

    参考文献:

    [1]王瓞, 林其谁. 阳离子脂质体介导基因转染的最优化条件. 生命的化学, 1997, 17: 32-33.

    [2]Tuulikii N, Fredrika P. The expression of insulin-like growth factors and their binding proteins in normal human lymphocyte. Acta Endocrinol, 1993, 128:168-172.

    [3]Shea RG, Marsters JC, Bischofberger N. Synthesis, hybridization properties and antiviral activity of lipidoligodeoxynucleotide conjugates. Nucleic Acids Res, 1990, 18: 3777-3783.

    收稿日期:1999-01-13, http://www.100md.com