大鼠胰岛β细胞损伤中IL-18的作用研究
2021-01-23
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‘上海免疫学杂志,2002年第22卷第l期文章编号:100l—2478(2002)01.0030—04大鼠胰岛8细胞损伤中IL—18的作用研究洪天配,张炳勇。夏修垒(北京大学第三医院内分泌科,北京100083)摘要:新生wbtar大鼠离体胰岛与细胞因子孵育后,观测胰岛紊释放和一氧化氮(N0)生成的变化,并用逆转录一聚合酶链反应(RT.PcR)观察Iot8受体信号链(Ⅱ,lg邱)mRN^的表达水平。结果表明:(1)0625—10nIn0L,L基因重组小鼠(啊)lol8孵育胰岛24h后,对累积的和葡萄糖刺激的胰岛素释放以及NO生成均无显著效应;(2)200U/lⅡl基因重组大鼠(丌)7干扰素(IFN.丫)或250U/Ⅱd基因重组人(rh)肿瘤坏死因子.a(THF_a)单独存在对胰岛素释放和N0生成均无明显效应,也不能促使10彻帅L/LrⅢⅡ,18对胰岛素释放和N0生成产生影响;(3)200u/lnlⅡIFN一7+250u/TIllrllTNF_a或15p∥IlllrhⅡ,lP均明显促进N0生成和抑制胰岛素释放,而10删ol/LⅡllIol8则不影响IFN一7十TNF.n或ILlp的上述效应;(4)即使经ILlp和(或)陌N.7+TNFIa或Ⅱ,12孵育后,大鼠胰岛素瘤(IIIN)细胞或离体大鼠胰岛仍未见Ⅱ,18邓mRN^的表达。提示Ⅱ,18在细胞因子所致胰岛日细胞损伤中不发挥直接作用,原因是Ⅱ,18受体在胰岛B细胞中不表达。美量词:白细胞介素18;受体;细胞因子;胰岛中田分类号:硒87l文献标识码:ATheRoleofIL-18inCytokine・inducedIsletHONGTian—pei.z}LANGp-ceUDamagem印池fBi“g-yo“g,XIAxiuoin(脚州憎m。,肋勘州删哪’,A枷w‰i雠巧蚵7hlrdwere&蚵增100083)Abs竹act:h塔ulinreIe鹪eaIldnit五c缸ide(NO)productionfromisoIaledisletsofnewE)0mwistarratstermeasuredaf—incllbation“thorwitll叫tc”okines.Reve巧et砌scdption-polvmer鹅echBinreacti叽(RT-PCR)wasus砌todetectnosi"ali砰chin(ILl8即).Resultsshowed:(1)nereweresi印i疗cantef-fectsof0.625~10肿出L0frecombinaIltⅢudne(m)IL广18doneon8ccumul8tedducose・ch且11e“gedinsIlljnreleaseandNODroductiona缸r24h.(2)200u/rIll他combinantmt(rr)inte如fon-7(IFN一7)or250u/ndrec0InbjnBnIhIlmaIlinsIllinrele聃eandNOP1Dductionalone,andfailedto(rh)tumornecr08isfactor_q(TNF.Ⅱ)hadnosjgnmcaⅡle如ctsmRNAexpression《Ⅱ他ILl8receptororonp^meisletsfore雎ctsor0flOnmol/LⅡnIL.180ninsulinrele8seandN0producti蚰.(3)EiIher200u/HdⅢFN・7+250U/IIllr}lTNF.n15pg/IIllrhIL.1口signmcantlyincreasedNOproductionaIldinhibitedinslllinrelease.However,Ioornmol/LnnIL.18didnot皿odulatetheabovee矗ectsc8usedbyIFN.7+TNF-apr髂sedin12isItnotIL-10.(4)IL—18R0tomRNAwasno【ex—orra“nsulino毗(mN)cellsthatorinai鲥ated嘣islet8.evendirectafterelposureIL广1pand/orIFN-丫+TNF-aILc∞cludesIL广18doesnotpIayIoleinc”okine.inducedisletpcelldestmctionbecauseIL一18recepIore。pressedinisletB・cells.1(eywords:intedeukin一18;receptor;oytokines;pancreaticisletsIL.18是新近克隆成功的细胞因子uj。ILl8R复合体包括一条结合链IL—18Rn和一条信号链I【广18耶,两者均为IL.1受体家族成员【2J。业已证实.IL.1、IFN.7和(或)TNF.n通过促进胰岛B细胞的NO生成和(或)细胞凋亡而引起B细胞选择性破坏-3J】。在非肥胖糖尿病(NOD)小鼠胰岛炎早期阶段的胰岛中可见ILl8mRNA表达【5’。提示1I广18在细胞因子介导的口细胞破坏中可能是重要的效应分子。本文研究IL一18和(或)上述其他细胞因子对离体大鼠胰岛功能的效应,并研究lL-18R在胰岛口细胞中是否表达。1材料与方法1.I1.1材料基因重组小鼠(。)IL一18和nnlL。12购嗣币斗基因里驵■、眠L瑚JlL—15刊珊lL。12删兰萎昙:;:嚣髫翥缸参曼品墨;署:盏18,。。。002:);教育部留妻苎曼尘员皇墼差≠芝帮巴…………-基童硪耳:国家自然辩学基盘资助项目(No.30040022);教育部留作者简介:洪天配(1963.).男,主任医师.医学博士,主要从事糖屎病学基础与临床的研究H一叫……一…一……‘7…¨’自美国Peprorrech公司;基因重组人(,h)IL—lp(4x万方数据 ‘上毒免疫学杂志)2∞2年第22卷第l期l矿u/“g)由丹麦Novonordi8k公司提供;基因重组大鼠(rr)IFN.7和rhTNF.口购自美国Genzvme公司;股原酶A购自德国Boeh五ngerMannheim公司;RPMI1640培养液、HBss和胰蛋白酶.EDTA购自美国GIBcO公司;胎牛血清(Fcs)购自美国}Iyclone公司;亚硝酸钠购自德国Merck公司;cDNAcvcleo药盒购自荷兰IrIvitmEen公司;6%聚丙烯胺凝胶(cel.Mix@6)和IL广18即的引物购自美国GIBCO公司;[a.”P]dcTP(1.11×10HBq/mmol购自英国AmeIshamPharIltaciaBiolech公司;其他化学试剂均购自美国si胛公司。1.2胰岛的分离、预培养和培养3~6日龄的wislar大鼠,无菌取出胰腺,剪碎,经胶原酶A消化后,在显微镜下用特制cadsbeW吸管挑拣胰岛。随后.胰岛悬浮于RPMI1640培养液+lO%FCS中.置培养箱中37℃预培养5~6d后用于实验。经过预培养的胰岛集中后,洗涤2次。每份随机拣出150个胰岛,放入含有300脚RPMI1“O+0.5%人血清的4孔Nunc培养板中,与nIlIL.18和(或)其他细胞因子孵育24h。培养结束后,留取上清液用于测定累积的胰岛素释放和亚硝酸盐含量;并随机拣出两份平行的各25个胰岛,洗涤后移入含1.67咖ol/LD.葡萄糖的KRBB缓冲液(内含0.2%人血清白蛋白)中37℃孵育lh,随后移至含16.7唧ol/LD.葡萄糖的Ⅺ=LBB缓冲液中另孵育2h,两次孵育结束后均取上清液用于测定胰岛素;其余100个胰岛转移至EppendoIf管中,离心后充分去除上清液,干冰快速冷冻后置.80℃保存,用于提取总RNA。1.3大鼠胰岛素瘤(RIN)细胞的培养第14至19代的RIN一5AH—T'B细胞置人含有RPMI1640培养液+10%Fcs的Nunc培养瓶中,在5%co,/95%空气状态下37℃培养l周。细胞经用不含ca2+、M,+的HBSS洗涤后,于含有胰蛋白酶.EDTA的上述}ⅢSs中37℃孵育2IIlin,迅速加人RPMI培养液以终止消化反应。离心洗涤和收集细胞,将其悬浮于RPMT培养液中。2×106细胞“dRPMI培养液故人6孔cosIaf培养板中,预培养24h后用于实验.此时细胞数已增长I倍。随后,细胞在含有或不含细胞因子的RPMI培养液中孵育24h.经HBss洗涤2次后,用于提取总RNA。1.4NO生成和胰岛素释放的测定测定亚硝酸盐含量来反映NO的生成情况。取上清100“l与等量万 方数据的Giess试剂(0.1%萘乙二胺和I%对氮基苯磺酰胺各l份)混合,室温下反应10血n,用酶联仪取AⅧ。。测吸光度值。亚硝酸盐标准曲线由不同浓度的亚硝酸钠A值绘制。检测的灵敏度为1umol/L。由标准曲线中的三点计算出的批内和批问变异系数分别为:l扯mol/L,0.017和0.09l;lo弘mol/L,0.013和0.069;25“fnol/L,0.们5和0073。大鼠胰岛素测定采用ELIsA法。检测的灵敏度为10pⅡ∞L/L。由三个已知浓度的质控得出的批内和批间变异系数分别为:4.3nm01/L,O041和0083;11.4nm。l/L,O.034和O074;220nmoi/L.O028和0067。1.5逆转录一聚合酶链反应(RT.PcR)分析将RIN细胞或胰岛溶于RNAzolo液(美国cinnaBi0【ecx,AMsBio£echnolo州公司)中提取总RNA,用‘・DNAcycleo药盒制备cDNA,操作步骤均根据厂家提供的说明书进行。采用[a一”P]dcTP和固定容量(3“1)的cDNA稀释样品进行RT.PcI{反应,每个反应均以一套ILl8郦的引物与一套转录因子TBP或sp.1(作为内参照)的引物相结合。引物的核苷酸顺序和扩增产物大小为:IL广18邸,5’ccAccAGGAGTcTATGCAGA们’和5’AcCAACGCAAGATTCACTGCT3’,133bp;TBP,51ACCCTTCACCAATCACTCCTATG3’和5’ATGATGACTGCAGCAAATCGC3’,190bp;Sp.1,5’GTATITGACCAGAACCATCC3’和5’TACCTCAAAGGAACAGAGTCC3’.260bp。每个RT.PcR反应运行34个周期,每个周期的运行条件如下:95℃30s,60℃l血n,72℃1_Tlin。PcR产物在6%聚丙烯胺凝胶上进行分离。该凝胶经干燥处理后.与磷光显象储存光屏过夜暴Dyna玎ucs公司)进ILl8本身对NO生成和胰岛素释放的影响h。2.ME本身对累积的或葡萄糖刺激625~10nmol/L丌nILl8对累积的或葡萄糖刺激的胰岛露,用磷光显象仪(美国Molecular行扫描。1.6统计学分析:数据以*±s表示,组同差异分析采用wilcoxon配对检验。2结果2.1离体大鼠胰岛与ⅡnIL.18或其溶媒2一甲琉基乙醇(2一ME)孵育24的胰岛索释放以及NO生成均无显著影响,o素释放以及N0生成亦无明显效应。为了确认所用Ⅱnml8制剂的生物活性,将离体小鼠脾细胞与《上海免痤学杂志)2002年第22卷第1195r-Ⅱn18和(或)脂多糖(U玲)孵育24h。0.625一lO效应。200u/“HlFN一丫+250U/ITllrhINF—a或15p∥r|llrhIL。1日均显著促进NO生成和抑制累积的或16.7nmol/LⅡnILl8显著加强1pg/IIIlu)s诱导脾细胞释放rFN一7,且呈剂量依赖性(资料未显示)。2.2lnmol/L葡萄糖刺激的胰岛素释放。然而,10nIlIL.18都不能影响IFN.7+TNF—Q或IL一18的IL.18和(或)其他细胞因子对NO生成和胰岛200u/IIll衄出L素释放的影响mFN.丫或250u/lrIlrhT.上述效应(表1)。在另外的实验中,胰岛先与10NF—a单独存在对累积的或葡萄糖刺激的胰岛素释放以及NO生成均无显著效应,且均不能促发10T】瑚】/LⅡIII【广18或20n∥111l皿I【广12预培养24h,通h,过更换培养液后,继续与各种细胞因子培养24重复以上实验,所得结果完全一致(资料未显示)。nm01几丌TlIL.18对胰岛素释放和NO生成呈现任何裹1ILlB和(或)其他细胞因子对N0生成和胰岛蠢释放的效应ln=6与对照组比较,・P<0.01;●p<O.00l2.3rL一18RrnRNA在胰岛B细胞中未见表达在然很高,但却未能见到IL.18RptnRNA表达(图lA)。同样,离体大鼠胰岛在经过或未经与15IIll阳性对照细胞即正常人或I型糖尿病(IDDM)患者的外周血单个核细胞(PBMc)中.虽然转录因子pg/r}lIL.1B(或150pg/11llIIlIL.18)和(或)200u/“TATA结合蛋白(佃P)表达水平极低,但IL.18邓rnRNA表达则清晰可见。相反,RIN细胞在经过或未经与150pg/IIllrhILlp和(或)200u/“耐FN.7+250u/ⅡII耐FN.丫+250u/IIllrhTNF一Ⅱ孵育24h或与皿dL一12孵育48h后,其转录因子sp—l表达水平很高,但却未见Ⅱ.18R8表达(图1B)。以上所有实验均重复3次,所得结果完全一致。rIlTNF_q孵育24h后,其TBP表达水平虽圈lILIB邓mRN^在RIN增胞I^I和在■体大■晨岛(B}中裹达的R丁.PcR分析以人的PBMc作为阳性对照,Mi=ILIB+IFN—T+TNF-口万方数据 (上薄免疫学杂志'2002年第22卷第1期3讨论(或)细胞凋亡.从而导致选择性B细胞破坏’3IL一14。8除可诱导T细胞产生IFN一7外,尚有其他生R讪e等15“1发现.环磷酰胺诱导NOD小鼠胰岛炎和糖尿病的产生以及I【广18mRNA在胰岛中的表达;而在无糖尿病倾向的对照小鼠中,环磷酰胺则不能增加IL.18的表达。NOD小鼠1111胰岛炎的形成与IL一18表达呈明显的相关性,并且lL.18在胰岛炎中的表达明显早于IFN.7的表达。小鼠IL一18基因位于第9对染色体的Idd2区间,提示IL一18可能是NOD小鼠Idd2的易感基因之一。上述结果表明,lL一18在细胞因子介导的B细胞破坏中可能是重要的效应分子。本文结果显示,I【广18本身对离体大鼠胰岛的胰岛素释放和NO生成不产生任何效应。IFN—y或物学效应。在人PBMc的实验中,IL.18首先促发CD3+和NK细胞生成TNF—a,后者进而刺激cDl4’细胞释放ILlB和lL8旧J。And托一schmutz等“的研究显示,年轻的BDc2.5TcR转基因小鼠具有胰岛炎,但无糖尿病的表现。环磷酰胺处理后在所有动物中均引发糖尿病的出现,呈快速和高度可重复性的特征。在此动物模型中,IL一18、IL一12和TNF—a是关键性的细胞因子,其表达与单核细胞浸润几乎同时出现,且其相互之问的协同作用是胰岛炎向糖尿病发展过程所必需,而其他细胞因子如IL.呱IL6和IFN一7则随后产生,以发挥对胰岛8细胞的直接毒性效应。综上所述,IL.18在细胞因子所致胰岛S细胞损伤中不发挥直接作用,原因是IL.18R在胰岛8细胞中不表达。参考文献【lJ州F.n单独存在均不能影响离体大鼠胰岛的功能,也不能促发离体胰岛对IL一18产生任何反应。IFN.7+州pd或IL.1口均显著促进NO生成和抑制胰岛素释放,ILl8则对IFN一7+TNF—a或IL一18的上述效应无调节作用,即使先经IL.18预处理24h后,仍然见到相同的现象。ILl8和IL广12在促进1111细胞产生IFⅣo方面具有协同作用,这是因为ILl2可诱导该细胞表达ILl8R口J。然而.IL.12预培养却不能促使IL广18对胰岛素释放以及NO生成产生效ok㈣H。TwtsuIthmII’duce8I刚一7103:11H。K0ma岫T。HbyTdchn咄nf…c一出珊eclJnproductloneeu9[J].NⅢum.1帅5,378:gsJ^lkl甚y[2]Djn・商10c^.ILl8:an州Ⅱ”rnber0ftheILlhmjly[J]nl・induei“g.P丁…兀n—atoq。一oki…ndIm…1.1999。[3]应,亦不能促使ILl8对IFN吖+TNF—a或IL广1B抑制胰岛素释放和促进NO生成的效应产生任何调节作用。RT.PcR分析显示.编码IL.18RB的rnRNA在RIN细胞或离体大鼠胰岛中均未见表达,即使经IL—lB和(或)IFN一丫+TNF—a或IL一12孵育后,仍是如此。上述结果表明,ILl8R在胰岛口细胞中不表达,故IL—18在细胞因子所致胰岛B细胞损伤中不发挥直接效应。ILl、TNF—a和(或)IFN.7通过诱导NO合成和(上接第65页).5j[4J高洪伟,洪天配.李琼芳烟酰胺对白细胞介素10所致胰岛损伤的保护作用及其机制(J)中华医学杂志.1996.76:497M曲dmp—PoⅢ”nTT1lemle0f洫edeukln—llnIDDM[J]Di4ktdogiB.1996,39:10∞[5]RoLhe出止ele日i8够㈣I甜w1血lheexm∞lonwhichH.Jenki衄NA,copeI蚰dNG.ddth。p4thog一…fAc价esL8胪ofautoi…nep。0ducuonofi|l嘲tedne盯wd2【Jj.JY,ndclInI…£.1螂.99・469ofanovelc”o“ne,IGIF.[6]RotlIeinduci雌f叫or(1cIF)…sde”l坤嘶ntoflllIJ0:25jH.H击l帅T,Imhe印砰……vmv—lnln“iti8蛔NOD衄c亡[JJ.J^uto…un.1997,1∞dIFN.7syskmicmt目击~7the:7]^nd畦.schmu口I,Hindel4“Ec.Be肿islc.ef由,cd】山盯蛆dmolcc山盯ch¨舻s…”P皿一堆the£urpm印5ionf—in飘ll_t】蛐dlahI髑、JJlmmunol,l”,29:245[9jdP0;nIⅢuucionn|I_k;“gYeu曲-slllw^J.矾。唧EJ.Duboi¥Gc.et^CTL叩jtope8Hm辞inntro¨dlnF,Bcn豳kyJ^,c丑fb帅cDp,cl础1nduclion缸c”o【oⅫcTEmb。phocy’骼州柚血um汀immun|tycicrrIikwi出DN^Ⅶ帆吣qp—sti—prmcin【JJ6]kⅥbk町acc鹅1唱by血eJIm—1.1997.158:32”V。Hi帅le∞辨i【ion0f^n|11一leng山出etpi【。p科J]JIm咖nd.1996,156:2369[10]Rodd印仳F.^nLL,H吐in-s,HdDN^i…ni盟tl…lth…{-ToellJ,Mlch”lc,k“ukyd.IIIlIjbitionLkin”Ⅱl-l”pem’egIonofE籼tdn-BaⅡ“…cle盯DN^immu-0f删j矿n印・旷㈣low・ntivir.15174protec“o…Ij6edf”q佻n。yof—o叮oy协tonclymphoc”鹄蛆din田jcIenfhy山iquid蚰曲[J]JV】丹1.1998.72:如“鲫一儿川№lⅢt.19盯。,75:6盯7]c讲T8Jenh∽嗨蚰m岫ori眦l【IIlI竹【JJ.Jl㈣nd,1997.159:椰1w&蛆“A.stie柚dⅢBJ.ch卸^K.dd.Enh趼cdcTL确pons髑medi●t副bypl蛐ideonim山loqm砷tlonM.而曲eH,I钟D,etdc喊imulat;o”pmⅥdedby[11]u铲rtopeR^,B-rb盯BH.f、t”nktmlJlc“pom【edinto让eH一2D6?w怔p—mdw汕nntj萨“p删tallon[J].JI…nd.1997,158:6s5319nd0f…nnu…nucI∞pmtf…p】一9。qu呲r。qulr幅thet…一cpn咿-l砒。d岛一mi—DN^immuno萨…ncodlngj咖l犯山髑^捌cnok一【JJI删nol,l嘶,158:459l[12]ugc‘R^,B曲吖BH.c嘲ljIlgcqdokdincon¥trIlctslJJc11。largeIBwnhJImmund.1998,160:1598万方数据