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编号:10271758
小檗碱对IL-1或TNF诱导的多形核白细胞与内皮细胞粘附的影响
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 2000年第7期
     作者:郝钰 邱全瑛 吴珺 王娟娟

    单位:(北京中医药大学微生物与免疫学教研室, 北京 100029)

    关键词:内皮;细胞;细胞粘附;中草药

    中国病理生理杂志000703 [摘 要] 目的:通过研究小檗碱对IL-1、TNF诱导的多形核白细胞(PMN)与血管内皮细胞粘附及粘附分子表达的影响,探讨小檗碱抗炎作用机制。方法:以小檗碱加IL-1、TNF处理人PMN或人脐静脉内皮细胞(HUVEC)后,用蛋白染料染色法研究小檗碱对PMN与HUVEC粘附的作用,用细胞ELISA、APAAP法研究小檗碱对细胞表面粘附分子表达的影响。结果:小檗碱与IL-1或TNF共同处理HUVEC,能抑制IL-1、TNF诱导的PMN与HUVEC间的粘附增强,且能下调由IL-1、TNF诱导的HUVEC表面粘附分子ICAM-1表达的增高;小檗碱与TNF共同处理PMN,能抑制TNF诱导的PMN与HUVEC的粘附增强,亦能降低TNF诱导的PMN表面粘附分子CD18的表达。结论:通过抑制细胞表面粘附分子的表达而抑制PMN与内皮细胞的粘附,可能是小檗碱发挥抗炎作用的机制之一。
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    [中图分类号] R364.5 [文献标识码] A

    [文章编号] 1000-4718(2000)07-0585-03

    Effects of berberine on IL-1 or tumour necrosis factor induced

    polymorphonuclear leucocyte-endothelium adhesion

    HAO Yu, QIU Quan-ying, WANG Juan-juan, WU Jun

    (Department of Immunology,Beijing University of Chinese Medicine, Beijing, 100029, China)
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    [Abstract] AIM:To investigate the effect of berberine on IL-1 or tumour necrosis factor (TNF) induced polymorphonuclear leucocyte(PMN)-endothelium adhesion and adhesion molecules.METHODS:Based on the model of human umbilical vein endothelial cell (HUVEC), this study adopted Rose Bengal Stain, cell ELISA, immunocyto-chemical techniques to investigate the effect of berberine on PMN-endothelium adhesion and the expression of cell adhesion molecules (CAMs).RESULTS:Berberine inhibited IL-1, TNF-induced HUVEC adhesion for PMN when pretreated HUVEC and antagonised IL-1, TNF-induced upregulation of ICAM-1 on HUVEC. Meanwhile, TNF-stimulated PMN adhesion for HUVEC and CD18 upexpression on PMN was diminished in the presence of berberine.CONCLUSION: Inhibite PMN-endothelium adhesion by downregulating the CAMs expression to inhibite PMN migration across endothelium is one of the mechanisms of antiinflammation of berberine.
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    [MeSH] Endothelium; Cells; Cell adhesion; Drugs, Chinese herbal

    黄连、黄柏为清热类中药,具有清热、泄火、燥湿、解毒之效,主治因湿热或热毒火胜所致的炎性疾病。小檗碱是黄连、黄柏的主要生物碱,具有多方面的药理作用,主要有抗菌、抗炎、抗癌等。近年来,白细胞与血管内皮细胞间的粘附在炎症反应中的作用日益受到重视。本研究以IL-1/TNF诱导人多形核白细胞(polymorphonuclear leucocyte,PMN)与血管内皮细胞粘附增强,观察小檗碱对此粘附作用的影响及其分子机制。

    材 料 和 方 法

    一、药品与试剂

    小檗碱(Berberine,[C20H18NO4]+中国药品生物制品检定所),内皮细胞生长因子(ECGF 德国 B.M),Ι型胶原酶(美国 SIGMA),鼠抗人细胞间粘附分子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)单克隆抗体(美国 ZYMED),鼠抗人CD18单克隆抗体、重组IL-1、重组TNF 、APAAP试剂盒(邦定生物医学公司)。
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    二、实验方法

    (一)人脐静脉内皮细胞(human umbilical cord vein endothelial cell,HUVEC)的培养与鉴定[1] 以0.1%胶原酶消化法分离内皮细胞,用完全M199(含20%FCS,20 μg/mL ECGF)接种细胞于培养瓶(预先用1%明胶包被),置37℃ 5% CO2孵箱培养,当细胞融合成单层时,以0.125%胰酶-0.02%EDTA消化传代,实验用第3~5代。用第Ⅷ因子相关抗原检测(SP免疫细胞化学染色法)阳性鉴定内皮细胞。

    (二)制备人外周血PMN 参考文献[2],细胞活力为98%,纯度大于97%。

    (三)PMN与HUVEC粘附实验[3] 用药物加IL-1/TNF处理呈单层的HUVEC 20h或PMN 30min后进行细胞粘附实验,每组3复孔。HUVEC中加入PMN(3~5)×105个细胞/孔,37℃ 5% CO2孵育30 min,用PBS洗去未粘附细胞,加入0.25%虎红,100 μL/孔,室温作用10 min,洗去游离虎红,加PBS-乙醇(1∶1) 200 μL/孔,室温作用1h后,酶标仪570nm测A值。最后用实验孔A值减去空白孔(未加PMN)A值表示粘附量。
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    (四) HUVEC表面ICAM-1表达的检测[4] 用细胞ELISA法。用药物加IL-1/TNF处理96孔板中呈单层的HUVEC 20 h后,PBS洗两遍,进行细胞ELISA实验:用4%多聚甲醛于4℃固定40min后,以2%BSA-PBS 200 μL孔封闭40 min,然后加入鼠抗人ICAM-1单抗50 μL/孔(用0.1% BSA-PBS稀释1∶200),37℃孵育1 h后加入酶标羊抗鼠IgG抗体100 μL/孔(1∶2 000稀释),37℃孵育1 h后加入邻苯二胺底物液200 μL/孔,室温避光15 min,2 mol/L H2SO4 50 μL/孔中止反应,酶标仪492 nm测A值。每步都用0.05% Tween 20-PBS洗板3次。

    (五)PMN表面CD18表达的检测 用APAAP桥联酶标法。用不同药物处理PMN 30 min后,用离心涂片机制备细胞涂片(每组3张片),用APAAP法检测。 显微镜下计数200个PMN,计算阳性细胞百分率。
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    三、统计学处理

    采用t检验,数据用±s表示。

    结 果

    一、小檗碱对IL-1诱导的PMN与HUVEC间粘附的影响(表1)

    表1 小檗碱对IL-1诱导的PMN与HUVEC间粘附的影响

    Tab 1 Effect of berberine on IL-1 induced PMN-HUVEC adhesion(±s,n=3) Group

    EC-PMN adhesion
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    (pretreat EC)

    Group

    PMN-EC adhesion

    (pretreat PMN)

    Control

    0.043 0±0.007 6

    Control

    0.042 7±0.005 8

    IL-1(1 000 U/mL)

    0.081 3±0.008 0##

    IL-1(1 000 U/mL
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    0.043 7±0.007 2

    IL-1+B 0.32 μg/mL

    1.60 μg/mL

    8.00 μg/mL

    0.078 7±0.007 3

    0.067 3±0.003 5*

    0.048 0±0.006 1**

    IL-1+B 8 μg/mL

    40 μg/mL

    200 μg/mL
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    0.039 7±0.003 7

    0.038 7±0.006 1

    0.038 7±0.002 1

    ##P<0.01, vs control; * P<0.05, * * P<0.01, vs IL-1; EC:endothelial cell; B:berberine

    IL-1处理HUVEC能明显促进其与PMN间的粘附,小檗碱1.6 μg/mL、8 μg/mL与IL-1共同处理HUVEC可抑制IL-1的作用。IL-1处理的PMN未见与HUVEC粘附增加,小檗碱与IL-1共同处理PMN与IL-1单独处理PMN无明显差异。

    二、小檗碱对TNF诱导的PMN与HUVEC间粘附的影响(表2)表2 小檗碱对TNF诱导的PMN与HUVEC间粘附的影响
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    Tab 2 Effect of berberine on TNF induced PMN-HUVEC adhesion(±s,n=3) Group

    EC-PMN adhesion

    (pretreat EC)

    Group

    PMN-EC adhesion

    (pretreat PMN)

    Control

    0.043 0±0.004 8

    Control
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    0.029 0±0.004 6

    TNF(1 000 U/mL)

    0.092 7±0.007 1##

    TNF(1 000 U/mL)

    0.041 3±0.005 0

    TNF+B 0.32 μg/mL

    1.60 μg/mL

    8.00 μg/mL

    0.086 7±0.008 9

    0.076 3±0.006 2*
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    0.054 7±0.006 8**

    TNF+B 8 μg/mL

    40 μg/mL

    200 μg/mL

    0.038 3±0.001 5

    0.035 7±0.004 8

    0.031 3±0.003 2*

    ## P<0.01,vs control; *P<0.05, ** P<0.01, vs TNF

    TNF处理HUVEC能诱导HUVEC与PMN间的粘附增强,小檗碱1.6 μg/mL、8 μg/mL与TNF共同处理HUVEC可抑制TNF的增强作用。TNF处理PMN可明显增加PMN与HUVEC的粘附,小檗碱200 μg/mL与TNF共同处理PMN可减弱TNF的作用。
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    三、小檗碱对HUVEC表面ICAM-1表达的影响(表3)

    IL-1、TNF均能诱导HUVEC表面ICAM-1表达增加,而小檗碱可抑制IL-1和TNF的增强作用。

    表3 小檗碱对HUVEC表面ICAM-1表达的影响

    Tab 3 Effect of berberine on the expression

    of ICAM-1 on the HUVEC (±s,n=3) Group

    ICAM-1

    Control

    0.084 0±0.006 0
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    TNF(1 000 U/mL)

    0.020 9±0.005 5##

    TNF+B(8.00 μg/mL)

    0.172 0±0.011 5*

    IL-1(1 000 U/mL)

    0.170 7±0.003 8##

    IL-1+B(8.00 μg/mL)

    0.145 0±0.002 1△△

    ## P<0.01, vs control; *P<0.05, vs TNF;△△ P<0.01,vs IL-1
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    四、小檗碱对PMN表面CD18表达的影响

    静止的PMN CD18阳性率即达97%,经IL-1、TNF、小檗碱作用后,CD18阳性率无明显改变,但静止的PMN CD18密度较低,阳性染色较浅;经TNF作用后,CD18密度增高,阳性染色变深,说明TNF促进PMN CD18的表达。小檗碱与TNF共同处理PMN后,CD18染色较TNF组浅。

    讨 论

    炎症过程的重要环节是白细胞粘附于血管内皮细胞,继而穿越内皮细胞向炎症部位移行和聚集。不同炎症具有不同类型的炎细胞浸润,如急性炎症以中性白细胞渗出和浸润为主,慢性炎症则以淋巴细胞渗出和浸润为主[5]。现已证明细胞间粘附的分子基础是细胞表面众多粘附分子的相互作用,在炎症反应发生时,体内产生大量IL-1、TNF等细胞因子,上调细胞表面粘附分子的表达[6],促进白细胞与血管内皮细胞的粘附,从而进一步促进炎症反应。本研究以IL-1、TNF诱导PMN与内皮细胞粘附增加,模拟体内炎症反应状态,结果显示,小檗碱能抑制IL-1、TNF激活的内皮细胞与PMN的粘附,亦可抑制TNF激活的PMN与血管内皮细胞的粘附,提示小檗碱可通过抑制炎症反应时PMN与内皮细胞的粘附而抑制炎症反应。
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    迄今为止,已发现的参与白细胞与内皮细胞粘附的粘附分子有十几种,本研究检测了在白细胞与内皮细胞稳定粘附中起主要作用的粘附分子ICAM-1和CD18的表达。结果表明小檗碱可下调由IL-1、TNF诱导的HUVEC表面ICAM-1的高表达,同时可减少TNF诱导的PMN CD18表达增多,与粘附实验结果相符,说明抑制内皮细胞ICAM-1及PMN CD18的表达是小檗碱抑制PMN与内皮细胞粘附的分子机制之一。

    由于白细胞粘附于内皮细胞是炎症时白细胞游出过程的关键步骤,所以目前对参与白细胞和内皮细胞间粘附的粘附分子进行阻滞治疗已成为极有希望的抗炎疗法[7]。小檗碱的抗炎作用有进一步研究的价值。

    [基金项目] 国家自然科学基金(No. 39870949)和高校博士点专项科研基金(No.9858)资助;本文获中国病理生理学会炎症发热感染低温专业委员会学术会议青年优秀论文二等奖

, 百拇医药     [参 考 文 献]

    [1] Jaffe EA. Culture of human endothelial cells derived from umbilical veins.Identification by morphologic and immunologic criteria[J]. J Clin Invest,1973,52:2745~2754.

    [2] 杨景山. 中性粒细胞的分离[M]. 见: 杨景山主编.医学细胞化学与细胞生物技术.第1版.北京: 北京医科大学中国协和医科大学联合出版社,1990. 17~18.

    [3] Gamble JR, Vadas MA. A new assay for the measurement of the attachment of neutrophils and other cell types to endothelial cells[J]. J Immunol Methods, 1988,109:175~181.
, 百拇医药
    [4] Krakauer T.A sensitive ELISA for measuring the adhesion of leukocytic cells to human endothelial cells[J]. J Immunol Methods,1994,177:207~213.

    [5] Pober JS,Cotran RS. The role of endothelial cells in inflammation[J]. Transplantation,1990,50(4):537~544.

    [6] Pober JS,Cotran RS. Cytokine and endothelial cell biology[J]. Physiol Rev,1990,70(2):427~433.

    [7] 张劭夫,张 波,刘又宁.细胞粘附分子阻滞疗法—一种抗炎治疗的新方法[J]. 国外医学生理、病理科学与临床分册,1996,16(2):85~87.

    [收稿日期] 1999-06-30

    [修回日期] 2000-01-18, 百拇医药