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编号:10273602
IL-6、IL-1和PDGF对大鼠肾小球系膜细胞生长的影响
http://www.100md.com 《临床泌尿外科杂志》 2000年第12期
     作者:王慧君 张志刚 张农 张悦 张秀荣 陈琦 郭慕依

    单位:复旦大学基础医学院病理学教研室 上海,200032

    关键词:系膜细胞;白细胞介素-6;白细胞介素-1;血小板源生长因子;大鼠;近交系

    临床泌尿外科杂志001212 摘要 目的:探讨白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-1(IL-1)和血小板源生长因子(PDGF)对大鼠肾小球系膜细胞(MsC)增殖的影响。方法:采用改良的MTT法和BrdU掺入法检测SD大鼠体外MsC悬液中加入IL-6、IL-1及PDGF后12 h及24 h的增殖情况,分7组进行观察。结果:IL-6组、IL-1组和PDGF组12 h及24 h的光密度(OD值)与标记指数(LI)均比2%FCS组高;IL-6加IL-1组或IL-6加PDGF组12 h及24 h的OD值与LI也均比2%FCS组高,但所有实验组均不能达到20%FCS组的细胞增殖水平。联合应用双因子刺激12 h及24 h均未见明显的协同促增殖作用。结论:IL-6、IL-1及PDGF均能在一定程度上刺激大鼠肾小球MsC增生,联合应用双因子刺激无明显的协同效应。
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    Effect of IL-6,IL-1 and PDGF on the growth of rat mesangial cells in vitro

    WANG Hui-jun ZHANG Zhi-gang ZHANG-Nong ZHANG-Yue

    ZHANG Xiu-rong CHEN-Qi GUO Mu-yi

    (Department of Pathology,School of Basic Medical Science,Fudan University,Shanghai,200032)

    Abstract Purpose:To study the effect of IL-6,IL-1 and PDGF on the growth of rat glomerular mesangial cells (MsC) in vitro.Methods:Improved MTT method and BrdU incorporation method for the detection of MsC growth on 12 h and 24 h after stimulation of IL-6,IL-1 and PDGF.Results: After singly stimulating MsC in vitro by IL-6, IL-1 and PDGF, the OD value an LI are both higher than that in 2% FCS. Combinely using IL-6 and IL-1 or IL-6 and PDGF, the OD value and LI are both higher than that in 2% FCS in 12 h and 24 h, but never higher than the value in 20% FCS. Combinely using IL-6 and IL-1 or IL-6 and PDGF, there were no significant synergic effect.Conclusions: It is suggested IL-6, IL-1 and PDGF could stimulate the proliferation of cultured MsC. Combinely using IL-6 and IL-1 or IL-6 and PDGF, there were no significant synergistic effect.
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    Key words Mesangial cell Interleukin-6 Interleukin-1 Platelet-derived growthfactor Rats,inbred strains

    肾小球系膜细胞(Mesangial cells,MsC)增殖及其系膜基质增加是肾小球疾病中最常见而又突出的病理形态学特征,也是进一步导致肾小球硬化的形态发生机制。许多研究资料表明,众多细胞因子参与了肾小球病变的演变过程〔1,2〕。为了探讨白细胞介素-6 (IL-6)、白细胞介素-1(IL-1)及血小板源生长因子(PDGF)对肾小球MsC增殖的影响,我们采用体外细胞培养技术,检测健康雄性SD大鼠肾小球MsC增殖水平,为临床治疗相关疾病提供新的实验依据。

    1 材料与方法

    1.1 大鼠MsC的培养及鉴定
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    选择健康雄性SD大鼠,体重120~150 g,由复旦大学医学院实验动物部提供。MsC的培养与鉴定均按本实验室常规方法进行〔3〕。实验用细胞为8代。

    1.2 细胞增殖的检测方法

    MTT检测法:参照有关文献〔4,5〕采用改良MTT检测法。用0.25%胰酶消化大鼠MsC,制成单个细胞悬液,以1.5×104/ml细胞数接种于96孔板中。实验分7组:2%FCS组、20%FCS组、IL-6(100 ng/ml,CHEMICON International Int)组、IL-1(10 ng/ml,Sigma)组、PDGF(5 ng/ml,GIBCO-RPL)组、IL-6加IL-1组(浓度同上)及IL-6加PDGF组(浓度同上)。每组设6个孔。培养24 h后用DMEM同步化72 h,使细胞处于G0期。分别于5%CO2培养箱中培养12和24 h。培养至相应时间,加入MTT(5 mg/ml,上海生工生物工程公司)20 μl/孔,显37℃温育4 h,弃培养液,加入150 μl DMSO,稍振荡待结晶溶解后置酶标仪上检测波长为490 nm处的光密度(Optical density,OD值)。
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    BrdU掺入法〔6〕:以1×105/ml细胞数接种于直径3.5 cm的培养皿中,内置一盖玻片,培养24 h后用DMEM同步化72 h,使细胞处于G0期。实验分组同上。分别于5%CO2培养箱中培养12和24 h。培养终止前40 min加入5-溴脱氧尿嘧啶(BrdU 20 ug/ml,Sigma),弃培养液,用PBS洗涤,冷丙酮固定。加入0.3% H2O2/甲醇去内源性过氧化物酶,在37℃中反应30 min。用正常马血清(1∶20)封闭,在37℃中显效20 min。再加入60%甲酰胺/TBS变性核酸,在100℃中反应5 min,加1∶50小鼠抗BrdU单抗(DAKO),在37℃中显效1 h,在4℃中过夜。然后加入生物素化马抗鼠IgG,在37℃中放置1 h。加入ABC复合物(华美公司),在37℃放置1 h。用DAB显色,作0.5%亮绿对比染色,用中性树胶封片。用未掺入BrdU的正常系膜细胞及用TBS代替一抗作阴性对照。
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    1.3 统计学方法

    MTT法以每组6个孔OD值的平均值表示MsC的增殖水平,数据作t检验。

    BrdU掺入法随机选择10个高倍视野,公式计算细胞标记指数(labelling index,LI),取平均值,数据进行t检验。

    2 结果

    2.1 MTT检测结果

    表1 IL-6、IL-1和PDGF刺激MsC增殖的OD值 ±s 组别

    12 h

    24 h

, 百拇医药     2%FCS组

    0.2008±0.0045

    0.2128±0.0062

    IL-6组

    0.2268±0.00962)

    0.2785±0.02232)

    IL-1组

    0.2153±0.00532)

    0.2488±0.01222)

    PDGF组
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    0.2300±0.00551)

    0.2605±0.01411)

    IL-6加IL-1组

    0.2238±0.00571)

    0.2590±0.01632)

    IL-6加PDGF组

    0.2378±0.01261)

    0.2598±0.01081)

    20%FCS组
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    0.2488±0.01282

    0.3300±0.0206

    注:与2%FCS组相比,1)P<0.01 2)P<0.05 表1显示,IL-6组、IL-1组和PDGF组12和24h OD值与2%FCS组相比,差异均有显著性意义(IL-1组和IL-6组P<0.05,PDGF组P<0.01);IL-6加IL-1组或IL-6加PDGF组12和24h OD值与2%FCS组相比,差异亦均有显著性意义(IL-1加IL-6组24 h P<0.05,余均P<0.01)。所有实验组均不能达到含20%FCS培液的细胞增殖水平。联合应用双因子刺激12和24 h也均未显示明显的协同促增殖作用。

    2.2 BrdU掺入结果

    BrdU标记阳性细胞显示细胞核呈棕褐色。根据细胞核内染色颗粒分布及大小情况,可以区分S早期:核内颗粒小,数量少,核仁可见;S中期:核内颗粒较大,数量多,大小一致,弥漫分布,核仁不见;S晚期:颗粒粗大,大小不一,分布不均(图1)。
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    图1 S期细胞核内颗粒分布情况

    BrdU掺入法与MTT法基本一致,IL-6组、IL-1组和PDGF组12和24 h,LI值与2%FCS组相比,差异均有显著性意义(IL-1组P<0.05,IL-6组和PDGF组P<0.01);IL-6加IL-1组或IL-6加PDGF组12和24h IL值与2%FCS组相比,差异亦均有显著性意义(P<0.01)。所有实验组均不能达到含20%FCS组培养液的细胞增殖水平。联合应用双因子刺激12和24 h均未显示明显的协同促增殖作用(图2)。

    图2 IL-6、IL-1和PDGF刺激MsC增殖的LI结果

    3 讨论

    近年来,随着对细胞因子网络认识的迅速提高,有关肾脏和肾脏疾病的细胞因子网络的研究日益广泛和深入。大量的体内外实验研究显示有多种细胞因子参与MsC的增生、迁移和粘附。在病理情况下,这些细胞因子刺激MsC过度增生,产生大量细胞外基质,最终引起肾小球纤维化。因此,研究细胞因子对MsC的作用及其相互间的关系,其结果可为临床治疗增殖性肾小球肾炎提供新的思路和实验依据。
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    IL-6、IL-1和PDGF均是MsC的自分泌生长因子。PDGF对MsC具有明显的促增殖作用〔7〕。IL-6和IL-1对MsC的促增殖作用均有赖于一定浓度的血清存在〔8,9〕。IL-6在一定浓度范围内尚以剂量依赖方式诱导MsC增生〔10〕。本研究采用MTT检测法及BrdU掺入法,在体外培养大鼠MsC培养液中加入上述三种因子,并尝试联合应用IL-6加IL-1或IL-6加PDGF双因子刺激,观察培养大鼠MsC的增殖情况,结果证实IL-6、IL-1和PDGF均能在一定程度上刺激大鼠MsC增生,联合应用双因子刺激无明显的协同效果。我们在实验中采用了含低浓度血清的培养液(2%FCS),当加入双因子刺激时,由于血清成分复杂,其作用结果不是两个因子的简单累加,更类似体内的多因子作用环境。

    IL-6不是肾小球肾炎中介导MsC增生和基质沉积的中心环节,因为单纯灌注IL-6到正常的大鼠体内不引起功能性或病理性改变。IL-6在体外促进MsC增生,而在体内则不诱导MsC增殖〔11〕。Zoja等〔12〕报道IL-1可诱导人MsC的IL-1、IL-6及IL-8 mRNA合成,而IL-6又可下调IL-1的水平。这些提示当有其他因子同时存在时,IL-6的促MsC增殖作用及程度取决于多因子共同作用的结果。
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    Eitner等还发现IL-6基因knock-out的小鼠与正常野生小鼠在光镜和电镜下没有明显的区别,而PDGF B链和PDGF B链受体基因knock-out的小鼠肾脏发育不全,认为在IL-6基因knock-out的小鼠发育中,PDGF替补了IL-6的功能。而体外研究发现IL-6反义寡聚核酸能以剂量依赖方式抑制PDGF刺激的细胞增殖,其抑制效应与降低IL-6 mRNA合成及IL-6蛋白合成有关,说明PDGF依赖的细胞增殖作用与细胞的IL-6活性有关〔13〕。由此推测联合应用IL-6和PDGF刺激大鼠MsC时,IL-6和PDGF可能是通过相同或类似的途径作用于MsC,两者可能表现为相互抑制而不是呈现互补的促增殖作用。

    本研究通过体外研究发现,IL-1、IL-6及PDGF均能在一定程度上刺激大鼠MsC增生,联合应用双因子刺激未见到明显的协同效果,说明细胞因子之间相互作用极其复杂,有待于进一步研究。

    上海市教委重点学科基金资助项目(编号B990802)
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    (收稿 2000-05-11), 百拇医药