IL-1β、TNF-α和IFN-γ引起的大鼠胰岛细胞凋亡及牛磺酸的影响
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维普资讯 http://www.cqvip.com ・1172・ Chinese Journal of Pathophysiology 2007,堑( ); ! = !! [文章编号】1000-4718(2007)06—1172—04 IL—l p、TNF一0【和IFN— 引起的大鼠胰岛细胞 凋亡及牛磺酸的影响 余华荣 , 张能 , 董毅龙 , 周 琴 , 周岐新 (重庆医科大学基础医学院’生理教研室, 药理教研室,重庆400016) [摘要】 目的:观察白细胞介素一1B(IL一1B)、肿瘤坏死因子一d(TNF—d)和 一干扰素(IFN一 )引起 胰岛细胞凋亡、胰岛素分泌、Bcl—xL和Bax蛋白表达变化及其牛磺酸的影响。方法:应用体外单层培养Wistar大 鼠胰岛细胞,分别检测IL一1B、TNF—d和IFN—y对胰岛细胞凋亡细胞百分率、DNA片段、培养液中NO;/NO; 含量及NOS活性、胰岛素分泌、Bcl—xL和Bax表达的影响,并进一步观察牛磺酸的作用。结果:IL一1 B、TNF—d 和IFN一 联合可诱导胰岛细胞凋亡率明显增加,DNA明显片段化,同时NO;/NO;含量和NOS活性亦明显升 高,胰岛素分泌明显降低,Bcl—xL表达下降和Bax表达增强(P<0.01);牛磺酸能阻断上述细胞因子的作用(P< 0.O1),并有一定的剂量依赖性。结论:牛磺酸能够改善IL一1B、TNF—d和IFN一 诱导的胰岛细胞凋亡,其机制 可能与抑制NOS活性从而减少NO的生成以及下调Bax/Bcl—xL比例有关。 [关键词】 白细胞介素1;细胞凋亡;一氧化氮;基因表达;牛磺酸;胰岛 [中图分类号】 R335 [文献标识码】 A Effects of taurine on the change of apoptosis induced by几一1ljI,TNF一 and IFN— in rat pancreatic islet cells YU Hua—rong ,ZHANG Neng ,DONG Yi—long ,ZHOU Qin ,ZHOU Qi—xin (。Department of Physiology, Dearptenmt of Pharmacology,College of Basic Medicine,Chongqing Medical University, Chongqing 400016,China) [ABSTRACT] AIM:To investigate the changes of apoptosis in isolated pancreatic islet cells,insulin secretion, expression of Bcl—xL and Bax induced by combination of IL一1B,TNF—Ot and IFN一 ,and effects of taurine on them. METHODS:Isolatd paencreatic islet cells from Wistar rat were incubatd ien monolayer in vitro.NO;/NO;production, NOS activity,insulin secretion,the protein expression of Bcl—xL and Bax,percentage of islet cell apoptosis and DNA fragmentation in pancreatic islet cells incubatd ewith combination ofIL一1B,TNF— and IFN一一y were measurd,aend het effects of auritne on the changes ofthem were further investigatd.RESULTS:Comebination ofIL一1B,TNF—d and IFN 一 induced a signiifcant increase in percentage of pancreatic islet cell apoptosis,NO;/NO;production nd aNOS activi. y,DNA ladder appearance,a decrtease in insulin content,up—regulation in the protein expression of Bax and down—reg- latuion in the protein expression of Bcl—xL(P<0.01),which wee blrocked by addition of taurine(P<0.01).These effctes ccurord ein a dose dependent manner.CONCLUSION:Taurine attenuates p cell apoptosis induced by IL一1B, TNF—d and IFN一 .The mechanism ofwhich may be the inhibiiton ofNOS activiy atnd the decrease ofNO production as well as the downregulation of Bax/Bcl—xL proportion. [KEY WORDS] Interleukin一1;Apoptosis;Nitirc ofide;Gene expression;Taurine;Islets of lngerahans 1型糖尿病是一种T淋巴细胞介导的器官特异 酸基B自由氨基酸,具有广泛的细胞保护作用。 性自身免疫性疾病。细胞因子作为免疫反应的中介 近年来发现,牛磺酸具有胰岛素样生物效应【2]。 者和调节者,在1型糖尿病发病过程中起重要作 我们的前期工作亦证明,牛磺酸能逆转白细胞介 用。其中作为免疫损伤的主要效应分子IL一1 B、 素一1B引起的胰岛素分泌抑制 J。本研究在我 TNF一仅和IFN一 可诱导多种属来源的B细胞 们前面工作的基础上进一步观察IL一1 B、TNF— 株发生大量凋亡¨J。对于原代培养的胰岛B细 和IFN一^y引起的大鼠胰岛细胞凋亡与Bcl—xL 胞,上述细胞因子是否亦引起大量凋亡?目前报 和Bax表达的变化以及牛磺酸的影响,以期对糖 道较少。牛磺酸(taurine)是体内含量较高的含磺 尿病的病因研究及防治提供依据。 【收稿日期】2005—09—22 【修回日期】2005—12—22 维普资讯 http://www.cqvip.com ・l173・ 标准用pBR322DNA/BstNI,电泳结束后在1 mg/L溴 化乙锭中染色30 min,紫外透射分析仪下观察片段 1材料 白细胞介素一1(IL一1_B)、肿瘤坏死因子一 DNA梯度,并照相记录。 (TNF一 )和 一干扰素(IFN一 )均购于军事医学 6细胞培养液中NO;/NO;含量以及NOS活性 科学院基础医学研究所;Hanks液、RPMI一1640培养 的检测 液购于Gibco公司;胶原酶V型购于Sigma公司; 用NO和NOS检测试剂盒检测,步骤严格按试 pBR322DNA/BstNI markers购自北方同正公司;胰岛 剂盒说明书进行。 素放射免疫检测试剂盒为中国原子能同位素研究所 7胰岛素分泌量的测定 产品;一氧化氮(NO)检测试剂盒和一氧化氮合酶 取收集的细胞培养液,用放射免疫法定量检测 (NOS)检测试剂盒为南京建成生物工程研究所产 胰岛素分泌量。 品;Bcl—xL抗体购于武汉博士德;Bax抗体购于美国 8 Bcl—xL和Bax蛋白表达的变化 Santa Cruz公司;即用型免疫组化通用试剂盒、DAB 材料和方法 1.5%琼脂糖凝胶电泳2 h,电压100 V,DNA分子量 用免疫组化的方法检测。根据细胞着色强弱分 显色剂、抗体稀释液为北京中山产品;牛磺酸为南京 为4个等级记分:无着色记0分、淡黄色记1分、棕黄 制药厂产品。Wistar大鼠由本校实验动物中心供给。 色记2分、棕褐色记3分。按公式HSCORE=XPi(i 2大鼠胰岛细胞分离与培养 +1)(i-0、1、2、3;Pi表示评分为i的比例),计算 出生3—5 d的Wistar乳鼠,无菌取出胰腺, HSCORE得分。 Hanks液清洗后剪成约1 mm×1 lllln×1 mm小块, 9统计学处理 转入盛有胶原酶(2.0 g/L)的锥形瓶中,37℃恒温 应用SSPP10.0 for windows统计软件处理,实验 水浴振荡消化30 min,150目筛网过筛,离心(1 000 数据以均数-4-标准差( -4-s)表示,均数比较采用方 r/min)3 min后弃上清。加入含10%胎牛血清RPMI 差分析,组与组间比较用t检验。 1640培养液,置含5%CO2培养箱内培养。24 h 一后换液,去除贴壁的成纤维细胞。再用RPMI一1640 结 果 培养液调节细胞至适宜浓度,接种于培养板,分组进 l胰岛细胞凋亡百分率、胰岛素水平、细胞培养液中 行实验。 NO;/NO;含量、NOS活性和胰岛素含量的变化 3实验分组 分离、培养的胰岛细胞分为4组:(1)正常对照 损伤组胰岛细胞凋亡率、NO;/NO;含量及 组:胰岛细胞不作任何干预处理;(2)损伤组:培养液 NOS活性均显著高于正常对照组,而胰岛素含量则 中力Ⅱ人IL一11375×10’U/L+TNF—a25×10 U/L+ 显著低于正常对照组;牛磺酸保护组的上述指标较 IFN一啦5×10 U/L;(3)牛磺酸保护I组:培养液 损伤组则发生明显变化,其中胰岛细胞凋亡率、 中加入5 mmol/L的牛磺酸后,再加入IL一1B75× NO2-/NO;含量及NOS活性均低于损伤组,而胰岛 103 U/L+TNF—aP.5×104 U/L+IFN一 25×104 U/L; 素含量显著高于损伤组(P<0.01),且与牛磺酸浓度 (4)牛磺酸保护Ⅱ组:培养液中加入20 mmol/L的 具有一定的量效关系(表1)。 牛磺酸后,再加入IL一1 B75×10 U/L+TNF一 25 表1牛磺酸对几一1B、TNF—d和IFN— 引起的胰岛细 ×10 U/L+IFN一 5×10 U/L。各组均培养24 h 胞凋亡百分率、胰岛素水平、培养液中NO2-/NO;含 后做检测。 4细胞形态学观察(光镜) 量及NOS活性的影响 Tab 1 Effect of taurine on the change of apoptotic rate of islet 收集各种不同培养条件的细胞悬液,离心,培养 液置一20℃冰箱保存备用。细胞进行涂片,用瑞氏 染液染色,光镜下观察细胞形态并进行凋亡细胞计 数,胰岛细胞出现胞浆浓缩,细胞核固缩,染色质凝 固,沿核膜呈新月型、杆状改变或核碎裂、出现凋亡 小体者为凋亡细胞。每玻片随机观察200个细胞, 计算凋亡细胞百分率。 凋亡细胞百分率=凋亡阳性细胞数/(正常细胞 +凋亡细胞+坏死细胞数)×100%。 5 DNA片段观察 收集不同培养条件的胰岛细胞,提取DNA, cells,insulin level,NO;/NO;content nd aNOS activity induced by IL一1B,TNF一仅and IFN一 (元±s.,l=5) Amntofic Insulin NO;/NO; N0S activitv Group 龇L : 、(mU/L) level COntent(nmol/lO6(U/106 ceIts) ceIts) 尸<O.Ol in sequence. normal control group; P<0.Ol each group 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ll75・ 低,Bax的表达增强,同时胰岛细胞凋亡率明显增加, [6]Mizel SB.How does interleukin 1 activivate cells?Cyclic 胰岛素含量明显降低。而在使用了牛磺酸的保护组 中胰岛细胞较单纯损伤组细胞Bcl—xL表达升高和 AMP.Interleukin一1 sinalg trnsaduction[J].Immunol Today,1990,11(11):390—391. Bax表达降低,并随牛磺酸浓度的增加而更为明显, 具有统计学意义。提示bcl一2基因家族既是IL一 1p、TNF—Ot和IFN一^y诱导胰岛细胞凋亡过程中的 一[7] Kester M,Simonson MS,Mene P,et a1.Interleukin一1 generation transmembrane sinalg from phospholipids htrough novel pathways in cultured rat mesangila cell[J]. J Clin Invest,1989,83(2):718—723. Kuar P,Welsh WJ,Sakhvala J.Interleukin一1 and tumor 种调节因子,也是牛磺酸发挥其保护作用的一个 [8] 途径。 [参考文献] Nerup J,Mandrup—Poulsen T,Molvig J,et a1.Mecha. nisms of pancreatic B—cell destruction in type 1 diabetes: a|l experimental model[J].Diabetes Care,1988,11(1): l6—23. [2] 杨军,田青.牛磺酸与糖尿病[J].国外医学:内 分泌分册,1995,15(1):8—11. [3] 张能,方海立,张英,等.牛磺酸对白细胞介素一 1损伤的胰岛细胞分泌的影响[J].中国糖尿病杂志, 1996,4(4):225—227. [4] Bendtzen K.Immune hormones(cytokines):pathogenic role in autoimmune rheumatic and endocrine disease[J]. Autoimmunity,1989,2(2):177—189. 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