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IL10对TGFβ刺激成纤维细胞转化的影响

来源:《滨州医学院学报》 作者: 2009-8-25
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摘要: 【摘要】 目的 探讨白介素10(interleukin10,IL10)对转化生长因子β(transtorm growth factor beta,TGFβ)刺激成纤维细胞增殖、胶原分泌以及向肌成纤维细胞(myofibroblast,MFB)转化的影响。方法 培养人胚肺成纤维细胞,根据不同的处理方法分为五组:A组加入TGFβ (5 ng/ml),B组加TGFβ (5 ng/m......


【摘要】  目的 探讨白介素10(interleukin10,IL10)对转化生长因子β(transtorm growth factor beta,TGFβ)刺激成纤维细胞增殖、胶原分泌以及向肌成纤维细胞(myofibroblast,MFB)转化的影响。方法 培养人胚肺成纤维细胞,根据不同的处理方法分为五组:A组加入TGFβ (5 ng/ml),B组加TGFβ (5 ng/ml)+IL10(5 ng/ml),C组加TGFβ (5 ng/ml)+IL10(15 ng/ml),D组加TGFβ (5 ng/ml)+IL10(25 ng/ml),E组为空白对照组(无细胞)。于72 h使用MTT方法观察各组成纤维细胞增殖情况,羟脯氨酸消化法检测胶原产生量,免疫细胞化学法检测平滑肌肌动蛋白( αsmooth muscle actin,αSMA)的表达情况。结果 B、C、D组细胞内αSMA表达量分别与A组比较,差异均有统计学意义(P均<0.01),D组与B、C组比较差异均有统计学意义(P均<0.01);羟脯氨酸产生量C与B组、D组比较差异均有统计学意义(P均<0.01)。细胞增殖吸光度D组与C、B组比较差异有统计学意义(P<0.01)。结论 在体外IL10对TGFβ刺激成纤维细胞的增殖、胶原产生及αSMA表达有抑制作用,且呈剂量依赖性。

【关键词】  白细胞介素10; 成纤维细胞;平滑肌肌动蛋白

 Effects of IL10 on TGFβ  induced transdifferentiation of fibroblasts

    YAO Lusu  Lü  Changjun  WANG Xiaozhi  et al

    Department of Respirology, Affiliated Hospital of Binzhou Medical University,Binzhou 256603

    【Abstract】  Objective  To explore the effects of IL10 on TGFβ induced transdifferentiation of fibroblasts, multiplications and generation of collagen.Methods  Human embryo lung fibroblasts were divided into 5 groups according to different treatment. Group A:treated with TGFβ  at the concentrations of 5 ng/ml, Group B:treated with TGFβ at the concentrations of 5 ng/ml and  IL10 at the concentrations of 5 ng/ml, Group C:treated with TGFβ at the concentrations of 5 ng/ml and IL10 at the concentrations of 15 ng/ml,Group C:treat with TGFβ  at the concentrations of 5 ng/ml and IL10 at the concentrations of 25 ng/ml,Group E:control group,culture dishes not containing fibroblasts.After 72 hour, MTT evaluated the situation of cell multiplication, hydroxyproline digestion examination detected the collagen generation and αSMA expression examinated by immunocytochemistry.Results  The  αSMA expression of fibroblasts in group B,group C,group D was significantly higher than that in group A(all P<0.01), the αSMA expression in group C was higher than that in group B(P<0.05) and  significantly lower than that in group D(P<0.01). There were sifnificant differences  in the collagen generation of fibroblasts between group B,group C,group D(all P<0.01).The cell multiplication of group C was higher than that of group B(P<0.05) and  significantly lower than that of  group D(P<0.01). Conclution  Different concentrations of  IL10 can reduce cell multiplication,collagen formation and αSMA expression of fibroblast stimulated by TGFβ in vitro, its inhibitory effect depends on concentration.

    【Key words】  interleukin10, fibroblasts,αsmooth muscle actin

    肺纤维化为弥漫性肺间质性疾病的共同结局,细胞外基质(extracellular matrix,ECM)过度生成及异常沉积是其共同的病理学特征。成纤维细胞特别是其分化所成的以胞浆内含有平滑肌肌动蛋白(αsmooth muscle actin,αSMA)为特征的肌成纤维细胞(myofibroblast,MFB),可持续分泌大量ECM [1]。TGFβ(transtorm growth factor beta,TGFβ)作为公认的促纤维化因子在MFB分化过程中起着重要作用,以往研究发现IL10可在体内减弱TGFβ的促纤维化作用[2]。本实验通过IL10干预TGFβ作用后的成纤维细胞,观察IL10是否可影响TGFβ刺激成纤维细胞转分化作用。

    1   材料和方法

    1.1  材料  细胞:①人胚肺成纤维细胞株:重庆第三军医大学生物实验室;羟脯氨酸检测试剂盒:北京中杉生物公司;②重组人TGFβ、重组人IL10:Peprotech公司;③单克隆鼠抗平滑肌肌动蛋白抗体、羊抗鼠二抗:武汉博士得生物工程有限公司。④胎牛血清、RPMI 1640、DMEM培养液:杭州四季青生物公司。

    1.2  方法  人胚肺成纤维细胞复苏后,置入5%CO2、37℃培养箱中进行培养,培养瓶内细胞生长达80%左右时,以0.1%胰酶消化传代,选择第3、4代细胞用于下述实验。

    1.2.1  IL10对成纤维细胞增殖的影响:细胞经胰酶消化后,以6×104/ml浓度,每孔取200 μl加入96孔板中,纵向取5组(每组12孔)。A组:加入TGFβ (5 ng/ml);B组加TGFβ (5 ng/ml)+IL10(5 ng/ml);C组加TGFβ (5 ng/ml)+IL10(15 ng/ml);D组加TGFβ (5 ng/ml)+IL10(25 ng/ml);E组:空白对照组(孔板内无细胞)[3]。干预前换无血清培养基培养细胞12 h,使细胞处于静止状态。于加入试剂后72 h取出96孔板,每孔加入20 μl MTT(5 ng/ml,用无血清RPMI 1640配制,过滤除菌),继续培养4 h。吸去培养液,加入0.2 ml DMSO,震荡5 min,继续培养30 min。在波长570 nm处测定吸光度。

    1.2.2  羟脯氨酸消化法检测胶原:细胞经胰酶消化后,加6孔板中,分组及干预方法同上。于加入试剂后72 h终止作用,收集细胞上清液0.25 ml于测定管中,空白管和标准管中分别加0.25 ml双蒸水和标准液。三个管中分别加0.05 ml的消化液,再分别加入羟脯氨酸检测试剂盒中试剂一0.5 ml,混匀,室温静止10 min,分别加入试剂二0.5 ml,混匀,室温静置5 min,分别加入试剂三1.0 ml,混匀,60 ℃水浴15 min,流失冷却后,3 500 r/min离心10 min,取上清在550 nm处,1 cm光径,蒸馏水调零,测各管吸光度。羟脯氨酸量=(测定管吸光度-空白管吸光度)/(标准管吸光度-空白管吸光度)乘以标准管浓度。

    1.2.3  IL10对成纤维细胞转化的影响:细胞消化计数后接种于底部放置盖玻片的6孔板中,待细胞贴壁后换成无血清培养基培养12 h。分组及干预方法同上。于加入试剂后72 h终止作用,收取盖玻片,洗涤、固定细胞,行 αSMA蛋白免疫细胞化学染色(按试剂说明书),用二氨基苯联胺(DAB)显色。采用病理图像分析系统分析,随机选择4个视野,以其平均积分吸光度(A)值作为αSMA的相对含量[4]。

    1.3  统计学处理  采用SPSS11.0软件处理数据,结果以x±s表示,数据处理运用方差分析、组间均数进行Dunnettt检验及SNKq检验,以P<0.05为差异有统计学意义。

    2  结果

    2.1  IL10对TGFβ刺激成纤维细胞增殖的影响  B组吸光值与A组比较差异有统计学意义(P均<0.05);C、D组分别与A组比较,均有统计学意义(P均<0.01);D组与B组、C组比较差异也均有统计学意义(P<0.01),且随IL10浓度的升高而增加(表1,图1~3)。

    2.2  IL10对TGFβ刺激成纤维细胞胶原产生的影响  B组与A组比较差异有统计学意义(P<0.05),C、D组分别与A组比较,均有统计学意义(P均<0.01);C、D组与B组比较差异有统计学意义(P<0.01),D组与C组比较差异有统计学意义(P均<0.01),且随IL10浓度的升高而增加(表1)。

    2.3  IL10对TGFβ刺激成纤维细胞转化的影响  图像分析显示,B、C、D组细胞内αSMA表达量分别与A组比较,差异均有统计学意义(P均<0.01),D组与B、C组比较差异均有统计学意义(P均<0.01),且随IL10浓度的升高而增加(表1)。

    表1  72 h不同浓度IL10对TGFβ促纤维化作用的影响组别          细胞增殖

    (吸光度)羟脯氨基酸产生量

    (μg/ml)αSMA值           A组         0.877±0.067          0.554±0.037        0.501±0.050B组         0.732±0.076**0.496±0.042**0.386±0.043*C组       0.644±0.061*         0.421±0.030*#      0.328±0.035*D组         0.597±0.056*         0.373±0.043*#△0.253±0.038*#△F值         16.4                  12.7                  20.5P           <0.01                 <0.01                <0.01   注:B、C、D组与A组比较,*P<0.01,**P<0.05;C、D组与B组比较,#P<0.01;D与C组比较,△P<0.01

    图1  A组细胞内SMA免疫组化染色见胞浆内有

    棕褐色细丝状着色(×400)

    图2  B组细胞内SMA免疫组化染色见胞浆内有

    棕褐色细丝状着色,但较A组浅(×400)

    图3  D组细胞内SMA免疫组化染色见胞浆内有棕褐

    色细丝状着色,但较A、B组浅(×400)

    3  讨论

    肺间质疾病是一组发病原因不明的纤维化性肺疾病,在各种致病因素导致肺部早期炎性病变过程中,炎性细胞释放多种活性因子,激活静息状态的成纤维细胞转化为平滑肌肌动蛋白(MFB)。大量MFB聚集在肺纤维化病灶中持续产生分泌细胞外基质(ECM),造成大量ECM的过度异常沉积,导致肺组织病理性重塑,顺应性降低。TGFβ是目前已知的在MFB转化过程中发挥重要作用的诱导因子,其可在体外诱导肺、肝、肾、眼眶等多种组织器官中成纤维细胞的增殖、分化[1]。

    IL6、IL7、Thy1、IL10等多种细胞因子均可拮抗TGFβ的致纤维化作用[5]。已有发现,对TGFβ作用后的小鼠转导IL10基因后,I型胶原分泌量及纤维化程度均较对照组有明显改善,肺泡巨噬细胞内TGFβ水平明显降低[6]。我们观察到IL10在体外减少TGFβ诱导αSMA在人胚肺成纤维细胞的表达以及胶原的产生,结果与国外文献一致。

    IL10在体内主要由巨噬细胞、I型肺泡上皮细胞及多种炎性细胞分泌,为一种免疫抑制因子,具有抗炎、抗氧化作用,而在纤维化过程中所发挥的作用机制尚不清楚。研究发现,特发性肺纤维化(IPF)患者肺泡巨噬细胞内IL10含量明显降低[7]。当小鼠暴露于射线照射,以及吸入二氧化硅粉尘、内毒素之后,早期肺组织巨噬细胞、中性粒细胞内IL10含量有所增加,但是随着暴露延长及至后期出现纤维化时,其含量逐渐降低,与纤维化的进展程度呈负相关。对肺纤维化模型小鼠注射干扰素后,肺泡巨噬细胞及成纤维细胞IL10分泌水平显著提高,同时肺纤维化进展速度减慢[8]。本研究提示,IL10可在体外抑制TGFβ诱导肺成纤维细胞向MFB的转化,降低细胞增殖水平及胶原产生量,该抑制作用呈剂量依赖性。依据实验结果,我们推测IL10可通过抑制TGFβ对成纤维细胞的刺激,而发挥其减弱、改善肺纤维化程度的生物学活性。

【参考文献】
  [1] Chris JS,Rachel CC. Molecular targets in pulmonary fibrosis[J].Chest,2007, 132:13111321.

[2] Noth I,Martinez FJ.Recent advances in idiopathic pulmonary fibrosis[J].Chest,2007,132:637650.

[3] Ramos C,Montano M,GarciaAlvarez J,et al.Fibroblasts from idiopathic pulmonary fibrosis and normal lungs differ in growth rate,apoptosis,and tissue inhibitor of metalloproteinases expression[J].Am J Respir Cell Mol Biol,2001, 24:591598.

[4] LU Junyu,ZHANG Zhenxiang,XU Yongjian,et al.Effects of alltrans retinoic acid on phenotype switch and migration of human pulmonary artery smooth muscle cells in vitro and the possible mechanisms[J].Chin J Tubere Respir Dis,2006,29(1):2630.

[5] Saito F, Tasaka S, Inoue K,et al.Role of interleukin6 in bleomycininduced lung inflammatory changes in mice[J].Am J Respir Cell Mol Biol,2008, 38(5):566571.

[6] Nakagome K, Dohi M, Okunishi K,et al.In vivo IL10 gene delivery attenuates bleomycin induced pulmonary fibrosis by inhibiting the production and activation of TGFβ in the lung[J].Thorax,2006,61(10):835836.

[7] Freeburn RW, Armstrong L, Millar AB,et al.Cultured alveolar macrophages from patients with idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) show dysregulation of lipopolysaccharideinduced tumor necrosis factoralpha (TNFβ alpha) and interleukin10 (IL10) inductions[J].Eur Cytokine Netw,2005, 16(1):516.

[8] Barbarin V,Nihoul A,Misson P,et al.The role of pro and antiinflammatory responses in silicainduced lung[J].Respir Res,2005,6(1): 112.

(收稿日期:20090215)


作者单位:滨州医学院附属医院呼吸科 滨州市 256603


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