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编号:10269919
胰岛素样生长因子1对新生儿脐带血单个核细胞产生细胞因子的影响
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 2000年第8期
     作者:涂文伟 张壁涛 刘宇隆

    单位:涂文伟(香港大学医学院儿科系);张壁涛(香港大学医学院儿科系);刘宇隆(香港大学医学院儿科系)

    关键词:胰岛素样生长因子I;胎血;白细胞,单核;细胞活素类

    中华儿科杂志000802 【摘要】 目的 研究胰岛素样生长因子1(IGF-1)对新生儿免疫功能的影响。方法 利用无血清、无激素培养系统,体外培养10例健康足月顺产儿脐带血单个核细胞(CBMC)。10例健康成人外周血单个核细胞(PBMC)为正常对照。观察IGF-1对CBMC细胞因子产生的影响。结果 与正常组比较,植物血凝素(PHA)诱导的CBMC IL-2、IL-4、干扰素γ(IFN-γ)、IL-10和IL-12水平显著低下(P值均<0.05)。单纯IGF-1对CBMC、PBMC IL-2、IL-4、IFN-γ和IL-10无明显刺激作用,但其可诱导CBMC产生高水平的IL-6及诱导PBMC产生高水平的IL-6和较低水平的IL-12(P值均<0.01)。IGF-1可显著提高PHA诱导IL-6和IFN-γ产生(P值均<0.01),并使CBMC产生的IFN-γ达到正常成人水平。同时,IGF-1可显著提高脂多糖刺激的CBMC产生IL-10(P值<0.05),但尚不能达正常成人水平。相反,IGF-1抑制了脂多糖刺激的CBMC IL-12产生(P值<0.05)。结论 IGF-1可促进新生儿T淋巴细胞成熟并调节其免疫功能。
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    Effect of insulin-like growth factor 1 on cytokine productions in neonatal cord blood mononuclear cells

    TU Wenwei,CHEUNG Pikto,LAU Yulung

    (Department of Pediatrics, Faculty of Medicine, The University of Hong Kong, Queen Mary Hospital, Pokfulam, Hong Kong, China.)

    【Abstract】 Objective To investigate the effects of insulin-like growth factor 1 (IGF-1) on neonatal immunity. Methods Cord blood mononuclear cells (CBMC) from 10 normal, full-term infants, and 10 adults′ peripheral blood mononuclear cells (PBMC, controls) were involved in this study. CBMC and PBMC were cultured in a serum and hormone-free medium. Cytokine activity was measured by ELISA. Results Compared with that of adults, the productions of IL-2, IL-4 and IFN-γ in PHA-stimulated CBMC were significantly decreased, and the productions of IL-10 and IL-12 in LPS-stimulated CBMC were also significantly reduced. IGF-1 alone could not induce IL-2, IL-4, IFN-γ and IL-10 productions in CBMC or PBMC. However, it could induce a high level of IL-6 production and a low level of IL-12 production in CBMC or PBMC. IGF-1 significantly increased the productions of both IL-6 and IFN-γ in PHA-stimulated neonatal MNC. Moreover, it increased neonatal IFN-γ production in PHA-stimulated CBMC to a level similar to that of adults. In LPS-stimulated CBMC, IGF-1 significantly enhanced IL-10 production, but it could not increase neonatal IL-10 production to the level comparable to that of adults. However, IGF-1 suppressed IL-12 production in LPS-stimulated CBMC. Conclusion IGF-1 could promote maturation of neonatal T cells.
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    【Key words】 Insulin-like growth factor 1; Fetal blood; Leukocytes, mononuclear; Cytokines

    由于新生儿免疫功能尚未发育成熟,故易患各种感染性疾病。新生儿免疫功能不成熟主要表现在其T淋巴细胞(简称T细胞)和B淋巴细胞(简称B细胞)功能低下,包括T、B细胞增殖功能低下,细胞因子产生异常及抗体产生低下。T细胞及其产生的细胞因子异常在其中起着极其重要作用[1,2]。近期研究证实,胰岛素样生长因子1(IGF-1)不仅在婴幼儿生长发育中起着极其重要的作用,其对机体免疫功能均有一定的影响[3]。但尚无IGF-1对新生儿免疫功能影响的报道。本研究利用无血清,无激素体外培养系统研究IGF-1对新生儿免疫功能的影响,首次证实IGF-1可促进新生儿T细胞成熟并调节其免疫功能。现报道如下。

    对象及方法
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    一、研究对象

    健康足月顺产新生儿10例,平均胎龄40周,出生体重3 100 g,其母无异常妊娠史。健康成人10例作为正常对照组,平均年龄30岁。采血前4周无明显感染、血液制品、免疫增强剂及抑制剂用药史。

    二、细胞培养

    用淋巴细胞分离液分离脐带血单个核细胞(CBMC)和外周血单个核细胞(PBMC),肝素抗凝。用无血清、无激素的DMEM-F-12培养液将细胞浓度调至1×106/ml,加入24孔培养板中,于37℃ 5%二氧化碳培养箱中培养3 d,分别设以下6组:(1)空白对照组;(2)IGF-1诱导组;(3)植物血凝素(PHA)诱导组;(4)IGF-1和PHA联合诱导组;(5)脂多糖(LPS)诱导组;(6)IGF-1+LPS联合诱导组。

    三、细胞因子水平测定
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    CBMC或PBMC培养72 h,离心收集上清液。采用美国Genzyme公司提供的试剂盒测定上清液中细胞因子蛋白质含量。

    四、统计学处理

    所有计量资料均采用中位数及范围(P75,P25)表示。CBMC组与PBMC组间比较采用秩和检验。CBMC组与PBMC组内各诱导组[(1)空白对照组;(2)IGF-1诱导组;(3)PHA或LPS诱导组;(4)IGF-1和PHA或LPS联合诱导组]资料先进行正态性检验。呈偏态分布者,经对数转换为正态性分布后,采用配对t检验。

    结果

    一、新生儿淋巴细胞增殖反应及细胞因子水平

    与正常成人比较,新生儿CBMC对PHA或LPS诱导的IL-2、IL-4、IFN-γ、IL-10和IL-12产生水平皆明显低下(表1、2)。其中新生儿IL-2水平仅为成人的37%,IL-4为成人的19%,IFN-γ为成人的29%,IL-10为成人的33%,IL-12为成人的52%。
, 百拇医药
    二、IGF-1对其他细胞因子水平的影响

    单纯IGF-1不能诱导CBMC和PBMC产生IL-2、IL-4、IFN-γ及IL-10,却可诱导其产生IL-6及IL-12 (表1、2)。IGF-1诱导CBMC产生IL-6和IL-12水平较PBMC明显为低。IGF-1可明显增加 PHA诱导的CBMC和PBMC产生IFN-γ和IL-6。其可使PHA诱导的CBMC产生的IFN-γ增加8倍,而只使PBMC IFN-γ增加1.5倍,并可使新生儿CBMC产生的IFN-γ达到正常成人水平。IGF-1对PHA诱导的CBMC和PBMC产生的IL-2和IL-4却无明显影响。IGF-1可增加LPS诱导的新生儿CBMC和成人PBMC产生IL-10,但尚不能使新生儿IL-10达正常成人水平。IGF-1对LPS诱导的PBMC产生的IL-12水平无明显影响,却可轻微抑制LPS诱导的CBMC IL-12水平。

    表1 IGF-1与PHA联合刺激下CBMC、PBMC培养上清液中的IL-2、IL-4、IL-6和IFN-γ水平的比较[M及范围(P75,P25)](pg/ml) 组别
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    IL-2

    IL-4

    IL-6

    IFN-γ

    CBMC

    PBMC

    Z值

    CBMC

    PBMC

    Z值

    CBMC

    PBMC

    Z值
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    CBMC

    PBMC

    Z值

    正常对照①

    2.0

    (2.7,1.4)

    1.9

    (3.5,1.1)

    -0.26

    8.2

    (9.2,6.3)

    4.7

    (6.2,3.6)
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    -2.38*

    0

    (1.2,0)

    0

    (1.4,0)

    0

    1.1(6.2,0)

    0.8

    (3.1,0)

    -0.32

    IGF-1②

    1.3

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    2.2

    (3.9,2.0)

    1.29

    8.0

    (8.9,6.1)

    5.1

    (7.2,4.4)

    -1.85

    346.3

    (1 802.0,23.3)

    2 248.5
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    (2 451.0,1 734.0)

    2.64**

    1.2

    (37.86,0)

    0.9

    (2.7,0)

    1.43

    PHA③

    594.8

    (754.3,123.3)

    1 373.0

    (1 478.0,1 235.0)
, 百拇医药
    3.74**

    12.4

    (14.3,9.2)

    68.6

    (82.4,48.8)

    3.74**

    729.1

    (889.4,356.8)

    55.8

    (295.2,0)

    -2.59**
, 百拇医药
    109.6

    (147.3,55.2)

    259.0

    (963.9,84.1)

    -2.0*

    IGF-1

    +PHA④

    599.2

    (705.8,159.8)

    1 316.0

    (1 422.0,1 288.0)

    3.74**
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    13.6

    (15.4,8.7)

    66.8

    (75.4,50.2)

    3.74**

    3 250.0

    (3 846.0,2 777.0)

    3 583.5

    (3 689.0,3 324.0)

    0.95

    466.1

    (2 293.0,151.6)
, 百拇医药
    758.6

    (1 692.0,216.1)

    0.37

    t值

    ②与①组比

    1.23

    -2.15

    -0.51

    0.47

    6.48**

    160.27**

    2.01
, 百拇医药
    0.08

    ④与③组比

    0.81

    0.24

    0.93

    0.38

    5.14**

    4.17**

    4.30**

    2.62*

    *P<0.05,**P<0.01表2 IGF-1以及与LPS联合刺激下CBMC、PBMC 培养上清液中的IL-10、IL-12水平[±s,pg/ml, M及范围(P75,P25)] 组别
, 百拇医药
    IL-10

    IL-12

    CBMC

    PBMC

    Z值

    CBMC

    PBMC

    Z值

    正常对照①

    0(0.3,0)

    0.2(0.86,0)

    1.11

    0(3.6,0)
, 百拇医药
    0(4.1,0)

    0.11

    IGF-1②

    0.49(2.6,0)

    2.7(3.5,0)

    2.47*

    6.8(53.1,0)

    291.8(409.7,206.2)

    3.33**

    LPS③

    6.2(16.6,0.4)
, 百拇医药
    19.3(47.6,12.6)

    2.53*

    984.0(1 464.0,508.0)

    2 054.0(2 686.0,1 789.0)

    2.68**

    IGF-1+LPS④

    13.2(21.1,1.0)

    32.3(51.7,14.7)

    2.46*

    909.8(1 424.0,238.8)
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    2 174.5(2 404.0,1 876.0)

    2.83**

    t 值

    ②组与①组

    1.35

    1.73

    2.38*

    10.71**

    ④组与③组

    2.36*

    3.46**
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    2.41*

    0.99

    * P<0.05, ** P<0.01讨论

    新生儿T细胞功能发育不成熟主要表现为其分泌的各种细胞因子异常。本研究进一步证实新生儿存在多种细胞因子缺陷[1,2,4],包括IL-2、IL-4、IFN-γ和IL-10水平低下。其中IFN-γ水平低下与新生儿易患各种病毒及胞内致病菌感染密切相关[5]。已知IL-12可诱导自然杀伤细胞及T细胞分泌IFN-γ,增强细胞介导的免疫反应及促进TH1发育。IL-12在宿主抗感染免疫,尤其是在抗病毒及胞内致病菌免疫中起着极其重要的作用[6]。本研究证实,新生儿CBMC IL-12缺陷,提示IL-12在新生儿免疫功能低下机理中可能起着关键的作用。Wu等[7] 报道IL-12可诱导新生儿CD4+细胞产生IFN-γ,推测IL-12可诱导新生儿处于静止期的天然(naive) CD4+T细胞成熟,向TH1细胞方向分化。然而,IL-12使新生儿CBMC分泌的IFN-γ水平尚远远不能达到正常成年人水平[7]。提示新生儿IL-12缺陷可能只为新生儿IFN-γ缺陷的部分原因,其他因素可能参与了新生儿免疫功能低下的机理中。
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    近期研究证实IGF-1不仅在婴幼儿生长发育中起着极其重要的作用,而且对机体免疫功能均有一定的影响[3,8]。本研究发现单纯IGF-1不能诱导CBMC和PBMC产生IL-2、IL-4、IFN-γ和IL-10。但其可诱导CBMC及PBMC产生高水平的IL-6及较低水平的IL-12。IGF-1可进一步诱导PHA刺激CBMC和PBMC产生IL-6。

    一般认为IL-6为一促炎症因子。但近期研究发现IL-6具有多种抗炎症作用[9]。IL-6可诱导人体循环中IL-1受体拮抗剂(IL-1ra)和TNF受体p55产生,却不诱导其产生IL-1β和TNF。IL-1ra能减轻败血症休克的病理过程[9]。在动物实验中,TNF受体能显著降低大肠杆菌内毒素所致的病死率[9]。国外近期报道IGF-1能提高小鼠格兰阴性杆菌性败血症的存活率[10]。提示IGF-1诱导IL-6产生可能参与抗炎症过程。
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    本研究证实IGF-1可调节PHA刺激的新生儿T细胞产生IFN-γ,使其低下的IFN-γ水平显著提高,并达到正常成年人水平。提示IGF-1可促进新生儿T细胞成熟,并使其向TH1方向发育。另一方面,IGF-1可轻微提高LPS诱导的CBMC产生IL-10,却远不能达致正常成年人水平,同时轻微抑制CBMC产生IL-12。提示IGF-1可促进LPS诱导的新生儿T细胞的TH2反应。IGF-1对不同刺激原有着不同的调节反应,提示当不同病原体感染时,IGF-1对机体可能有着不同的免疫调节作用。

    参考文献

    1,Wilson CB, Lewis DB, English BK. T cell development in the fetus and neonate. Adv Exp Med Biol, 1991,310:17-27.

    2,Tucci A,Mouzaki A,James H, et al. Are cord blood B cells functionally mature? Clin Exp Immunol, 1991,84:389-394.
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    3,Kooijman R, Hooghe-Peters EL, Hooghe R. Prolactin, growth hormone, insulin-like growth factor-1 in the immune system. Adv Immunol, 1996,63:377-454.

    4,Wilson CB, Lewis DB. Basis and implications of selectively diminished cytokine production in neonatal susceptibility to infection. Rev Infect Dis, 1990,12(Suppl 4):S410-420.

    5,Lewis DB, Yu CC, Meyer J, et al. Cellular and molecular mechanisms for reduced interleukin 4 and interferon? production by neonatal T cells. J Clin Invest, 1991,87:194-202.
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    6,Lamont AG, Adorini L. IL-12: a key cytokine in immune regulation. Immunol Today, 1996,17:214-217.

    7,Wu C, Demeure C, Kiniwa M, et al. IL-12 induces the production of IFN-g by neonatal human CD4 T cells. J Immunol, 1993,151:1938.

    8,Bidlingmaier M, Auernhammer CJ, Feldmeier H, et al. Effect of growth hormone and insulin-like growth factor I binding to natural killer cells. Acta Paediatr, 1997,423 Suppl:80-81.
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    9,Tilg H, Dinarello AC, Mier JW. IL-6 and APPs: anti-inflammatory and immunosuppressive mediators. Immunol Today, 1997,18:428-432.

    10,Inoue T, Saito H, Fukushima R, et al. Growth hormone and insulin-like growth factor I enhance host defense in a murine sepsis model. Arch Surg, 1995,130:1115-1122.

    (收稿日期:2000-02-02), 百拇医药