中国免疫学杂志2OO8年第24卷 黄芪皂苷对小鼠腹腔巨噬细胞的免疫增强作用 杨小敏徐晓武①卢荷莲R392.12 张天一②(浙江省温州市第三人民医院病理科,温州325000) 文献标识码A 文章编号1ooo.4s4x( ̄os)o9-oso4-o4 中国图书分类号[摘要] 目的:研究黄芪皂苷(As)增强巨噬细胞的免疫作用,探讨其调节机体免疫功能的机理。方法:在体外培养的 小鼠腹腔巨噬细胞中加入不同浓度的As后,观察其对巨噬细胞一氧化氮(N0)合成及对肿瘤细胞杀伤活性的影响;透射电子 显微镜观察巨噬细胞的超微结构改变;应用激光扫描共聚焦显微术,结合特异性荧光探针Fluo-3/AM、观察As引起巨噬细胞 内ca2+的变化。结果:50~800 ̄g/na AS作用细胞24小时后,NO分泌量增加,杀瘤活性加强,且呈量一效依赖关系;400 tc/na As作用细胞24小时后,透射电子显微镜观察可见细胞表面突起增多、增粗、增长;滑面内质网、溶酶体增多;50—800 te,/ml AS 作用细胞4小时后,细胞内Ca2+的浓度升高,并与药物浓度呈正相关。结论:AS能增强小鼠腹腔巨噬细胞的免疫作用;细胞内 ca2 浓度的升高可能是As激活巨噬细胞,发挥免疫调节作用的机理之一。 [关键词]黄芪皂苷;巨噬细胞; 肝癌细胞;一氧化氮;Ca2 Study on activation of mouse peritoneal macrophage by Astragals Saponiun YANG Xiao—Min,XU Xiao—Wu,LU He—Lian,ZHANG Tian—Yi.The 325027.China People’S Hospital of Wenzhou,Wenzhou [Abstract]Objective:To investigate the immunomodulaotry effect of Astragalus Saponin on macmphages and explore hte nlechal3isms of itsinununomodulation.Methods:By adding different concentrations ofAS into cuhured mice peritoneal macmphages,the influence ofAS on synthesis of nitro oxide(NO)was observed by NO Kit(enzymic method).MqT assay Was used tO determine het cytotoicxity of macrophages in— duced by AS.The morphological changes of he macrophages werte identiifed by Transmission Electron Microscope.LSCM and speciicifty lfuores— cent probe Fluo-3/AM were applied to observe the change of Ca2 in the macrophages induced by ASResults:AS could signiifcantly increase .NO synthesis,eililncae the capaciyt of mice peritoneal maemphages for cytotoixciyt to carcillollla cells.The surface projectios onf the macrophages were exhibited muhiplicating,thickening and extenting via Transmission Electron Microscope.Augmented int ̄acellular Ca2 in the macrophage Was observed by LSCM.Conclusion:AS Can enhance the ilointlne functions of macrophages,the increase of intracellular Ca2 be one ofthe mechanisms of its immunomodulatory effects. 1Key words]Astraglas snaponin;Macmphage; cells;Nitric oxide;Ca2 寻找有效的生物反应调节剂,以调节和恢复患 者免疫系统的功能是当今肿瘤生物治疗领域内一个 AS)由本室按文献介绍方法提取l , ;RPMI1640 (Gibco);小牛血清(上海实生细胞生物技术有限公 司);MTr(Sigma),二甲基亚砜(DMSO,Sima进口分 g装);一氧化氮检测(酶法)试剂盒(晶美生物工程北 京有限公司);nu0.3 aeetoxymethyl ester( o一3/AM, 重要方向。黄芪含多糖、苷、黄酮、谷甾醇、棕榈酸、 羽扇醇、联苯双脂、氨基酸及微量元素等,是目前临 床应用广泛,研究比较深入的中药。已知黄芪对免 疫系统有广泛的影响,但黄芪单一组份的作用尚待 深入研究。本实验观察了黄芪皂苷对体外小鼠腹腔 巨噬细胞免疫功能及抗瘤作用的影响,初步探讨其 作用机制。 Molecular Probe);25%戊二醛水溶液(上海升龙达生 物有限公司,进口分装);锇酸(Sima);环氧树脂812 g(Epon812)(Sigma);环氧丙烷(Sima);十二烯基丁二 g酸酐(Dodecenylsueeinic anhydride,DDsA)(Sigma);甲 1材料与方法 1.1材料 1.1.1药物与试剂黄芪皂W,,(Astragalus Saponin 基内次甲基四氢苯二酸酐(Methylnadicanhydride, MNA)(Sigma);其它均为国产分析纯。 1.1.2实验动物和细胞清洁级ICR小鼠,8~12 周龄,体重22~25 g,雌雄兼用,购自南通大学医学 院动物实验中心,合格证号:SYXK(苏)2002.0022; H22腹水型细胞株(引自中国医学科学院上海药物研 究所)。 ①通讯作者,温州医学院附属第二医院普外科,温州325027,E—mail: xxw918@163.eolll ②南通大学神经再生重点实验室,南通226001 作者简介:杨小敏(1978年一),女,硕士,住院医师,主要从事肿瘤免 疫研究。 1.1.3仪器Leiea TCS.SP 2激光共聚焦扫描显微 维普资讯 http://www.cqvip.com 杨小敏等黄芪皂苷对小鼠腹腔巨噬细胞的免疫增强作用第9期 镜(tsc ̄i,德国Leiea公司),REVCO二氧化碳培养 醇逐级脱水,Epon812环氧树脂包埋,半薄切片机制成 箱(Asheville NC,USA),高速冷冻离心机MR23i(法国 Jouan),754紫外可见光光度计(上海光谱仪器有限 公司),全自动酶标仪ELX800(Bio.Tek,USA),透射 电子显微镜(JEM.100S,JEOL,Japan)。 1.2方法 2脚厚的半薄切片[引。光镜下定位,选取细胞集中 部位在超薄切片机上做超薄切片,厚度为50 nIn左 右。醋酸铀、柠檬酸铅染色,透射电镜观察。 1.2.5共聚焦显微镜检测腹腔巨噬细胞内Ca2 浓 度的变化 1.2.5.1细胞培养取按1.2.1所述而得的细胞, 1.2.1小鼠腹腔巨噬细胞的制备颈椎脱位处死 小鼠,常规消毒后,注射预冷的含0.1%柠檬酸三钠 的生理盐水,收集腹腔洗液,4℃、1 000 r/rain离心10 分钟后弃上清,D.Hanks液洗细胞,后计数。用含 lO%tJ ̄牛血清RPMI1640培养液配成密度为1 X lO6 Hll 的细胞悬液,在37%、饱和湿度及5%co2条件 培养2小时后,用D-Hanks液洗去未贴壁细胞,加 O.04%EDTA作用3~7分钟后弃消化液,加预冷D— Hanks液吹打或刮取收集贴壁细胞并计数即获得腹 腔巨噬细胞(pMc ̄)。 再调节密度为1×106 ml_。,接种于96孔培养板(每 孔100 ),培养24小时后以不加药物组为阴性对 照,以50、100、200、400、800 ̄g/ml AS分别作用于细 胞4小时后染色并上机检测。 1.2.5.2染液配制 将Fluo一3/AN溶于二甲亚砜 (OMSO),配成1 mmol/L储备液,分装冻存于一30℃ 条件下。染色前用HEPES缓冲盐溶液(145 mmol/L Nael、5 mmol/L Kel、1 mmol/L CaCl2、0.5 mmolZL Mg- so4、5 mmol/L葡萄糖、10 mmol/L HEPES调pH至 7.4)配成工作液。 1.2.2 MTr比色法检测小鼠腹腔巨噬杀瘤活性 将收集所得的PM 配成1×lO6 ml 的细胞悬液接 1.2.5.3荧光探针标记吸除培养孔内的培养液, 种于96孔培养板,每孔加100 细胞悬液,培养24 小时后添加AS致所需浓度(终浓度分别为50、100、 200、400.800 ml,每个浓度重复3孔,重复三 次,以不加药物组为阴性对照),孵育24小时后,从 用HEPES缓冲盐溶液洗3次,在培养孔中加入1O p_mol/L Fluo一3/AlVl 37℃孵育45分钟,吸除染液用 HEPES缓冲盐溶液洗3次再加入HEPES缓冲盐溶 液0.1 ml,37℃孵育30分钟后上机。 每孔缓慢吸出上清100 (分管保存于一20 ̄C,用于 NO释放量的检测)。然后,用完全培养基洗细胞一 次,作为效应细胞。取对数生长期H 肿瘤细胞用 RPMI1640培养液配成1×lo5 ml 悬液,按效靶比 10:1加入各孔(100 )。以 肿瘤细胞为靶细胞, 1.2.5.4共聚焦显微镜检测:将负载好的细胞置于 激光共聚焦显微镜下,参数设置如下:Laser Power:20 mW、氩离子激光器,激发波长均为488 nIn、检测波 长分别530 nIn和520 nin,各组均以同一参数迅速扫 描3个不同的视野,从各视野中随机选取20个细 将培养板在37 ̄C,5%co2饱和湿度下培养24小时 后,按MTr法,以单纯培养液孔调零点,测各孔A 值,PM 的杀伤活性按下列公式计算l3j: 杀伤活性(%)=[(效应细胞孔A值+靶细胞孔A值)一反应孔A 值]/靶细胞值A值X 100%。 胞,计算60个细胞的平均荧光强度用于统计学分析 (荧光强度数据为I ̄ica eonfocal sofeware软件对扫描 图像进行处理所得)。 1.2.6统计学方法数据用 ±s表示,多组样本 均数比较用单因素方差分析,组间比较用Seheffe检 验法,全部实验数据用Stata7.0软件分析。 1.2.3腹腔巨噬细胞释放一氧化氮量的检测 按 一氧化氮(Nitric oxide,NO)试剂盒(酶法)说明书操 作,测定NO释放量。取上述1.2.2所得细胞培养 上清液,每组三管,每管0.1 ml,融化后作为测定管, 取0.1 ml 100 panol/L KNO3作为标准管,0.1 ml试剂 2(还原酶),轻轻混匀,37℃水浴1小时后,各管 一2结果 2.1腹腔巨噬细胞杀瘤活性随AS作用浓度的增 nl1 加,杀瘤活性不断增强,各浓度组与对照组差异显著 (P<0.01)。200与400 ̄g/ml组、400与800 次加0.5 ml试剂3,0.5 ml试剂4,混匀,室温放置 组之间差别无统计学意义(P>0.05),其余各浓度 组之间差异均有统计学意义(P<0.05),结果见表1 和图1。 l0分钟后,530 Ilm波长,0.5咖比色杯,空白管调 零,分别读取标准管、测定管A值,按下式计算: NO( L)=测定管/A标准管×100 ̄nol/L。 2.2腹腔巨噬细胞一氧化氮释放量随AS作用浓 1.2.4透射电子显微镜观察PM 超微结构改变 收集经400 ̄g/ml AS作用24小时和未经药物作用的 对照组的 ,4%戊二醛前固定,1%锇酸后固定,乙 度的增加,NO释放量依次增加,各浓度组与对照组 差异显著(P<0.01),各浓度组之间差异均有统计 学意义(P<0.05),结果见表1。 维普资讯 http://www.cqvip.com
中国免疫学杂志2008年第24卷 2.3透射电子显微镜观察 超微结构改变(图1) 2.3.1对照组巨噬细胞表面可见较小、较细的突 起,细胞核呈圆形或椭圆形,局部略有凹陷,染色质 分布无异常。细胞质内糖原颗粒较少,核蛋白体可 见;线粒体界线清楚,双层膜完整;嵴突向腔内,嵴间 隙存在。粗面内质网发达,滑面内质网散在,溶酶体 少见。 2.3.2 AS(400 7g/n ̄) 巨噬细胞处于极度活跃状 态,细胞表面突起增多、增粗、增长,交错重叠。核呈 表1腹腔巨噬细胞杀伤活性及一氧化氮释放量 图2不同浓度AS对巨噬细胞内Ca2 浓度变化的影响(× Tab.1 The cytotoxicity of PMO and production of NO 4o) Fig.2 Effects of diferent concentration AS Oil Fluo-3 fluores- cence intensity of mice peritoneal macrophages(×40) Note:A.Control group;B.50 vg/ml;C.100 IllI;D.200 v.g/mI;E.4OO t, ̄/ml;F.800 /m1. 圆形或椭圆形,局部有凹陷,常染色质丰富,未见异 常。粗面内质网丰富,未见脱粒、扩大现象;滑面内 Note:1)P<O.O1 VS control group;As.Astragalus Saponin 质网增多。但溶酶体增多更明显,尤以次级溶酶体 最为明显。 2.4黄芪皂苷对腹腔巨噬细胞内cd 浓度的变化 LSCM观察可见随着作用浓度的增加,细胞的荧 光强度不断增加。50 g/IYll组增加不明显,与对照 组相比差异无统计学意义(P>0.o5),其余各组与 对照组差异显著(P<0.01)。结果见表2和图2。 3讨论 AS是黄芪诸多组份中,主要的有效成分。黄芪 图1透射电子显微镜下观察AS诱导的狲厦 的形态学改 对免疫系统的影响已有许多研究,但有关AS对巨 变(×12 000) 噬细胞影响所知甚少。本实验证实在体外AS对小 Fig。1 Astragalus saponin(AS)(400 ̄g/tm)induced the mor- 鼠PM西有直接激活作用,激活的PM 细胞毒作用 pholo# ̄dIa]dges of macrophage were viewed by 增强。经AS刺激24小时的 怖,对H22肿瘤细胞 transmissioll electron microscope(×12 000) Note:A.Control group;B.AS(40O m1). 的细胞毒作用明显增强,从200、400到800 g/IIll组 杀伤活性呈缓慢上升趋势,到800 g/ml杀瘤率达 表2不同浓度AS对腹腔巨噬细胞n1lo-3荧光强度的影响 74.78%。本实验还发现,经AS作用的PM西,NO分 Tab.2 Effects of diferent concentrations ofAS Oil耵咖-3 flu- 泌水平增加且呈剂量依赖性,800 g/ml可达654.04 orescence intensity in mice peritoneal mac ̄phages tmaol/L。NO是一种高活性和不稳定的自由基,是活 (PMO) 化的巨噬细胞杀灭肿瘤细胞及病原微生物的主要效 AS concentration(vg/m1) Fluorescence intensity of P№( ±s) 应分子之一。NO抗肿瘤机制可能是NO与瘤细胞 O(contro1) 55.72±12.56 代谢关键酶活性部位Fe—S基团结合,形成铁 亚硝 50 70.75±19.88 1o0 82.84±22.49 酰基复合物,引起酶中铁的丢失,破坏DNA合成限 20o 93.41±31.23 速酶,阻断肿瘤细胞的DNA损伤修复、能量代谢[引。 4OO 108.8O±21.74j 由此可见,AS不仅能促进小鼠PM 细胞因子的分 800 129.2l±37.25 泌而且还可以提高小鼠PMq)细胞杀瘤活性,提示 Note:1)P<O.01 VS control group;As.Astragalus saponin AS有刺激巨噬细胞活性的作用。 维普资讯 http://www.cqvip.com 杨小敏等黄芪皂苷对小鼠腹腔巨噬细胞的免瘗增强作用第旦 王淑静等¨6j研究表明活化的巨噬细胞表面突起 巨噬细胞内游离ca2 浓度的途径影响细胞的信息 增多、增粗,粗面内质网丰富,滑面内质网增多,溶酶 传递,激活巨噬细胞,发挥免疫调节作用。 体增多。本研究以AS(40o te/m1)刺激巨噬细胞24 综上所述,As能增强巨噬细胞的免疫调节功 小时后,透射电镜观察超微结构发现经AS处理的巨 能,其调节机制可能与其引起细胞内Ca2 的浓度升 噬细胞与对照组细胞相比,细胞处于极度活跃状态: 高有关。本研究为黄芪皂苷和巨噬细胞应用于肿瘤 细胞表面突起增多、增粗、增长,交错重叠;核呈圆形 免疫治疗提供了理论和实验依据,为AS作为免疫 或椭圆形,局部凹陷明显;粗面内质网丰富,未见脱 增强剂应用于临床奠定了实验基础,这对于继承和 粒、扩大现象;滑面内质网增多,但溶酶体增多更明 发扬祖国医药宝库具有十分重要的意义。 显,尤以次级溶酶体最为明显。由此可见,超微结构 上的这种形态学特征改变是AS活化巨噬细胞的一种 4参考文献 外在表现,进一步说明AS对巨噬细胞有激活作用。 1李力,陈宇红.黄芪皂甙提取分离方法的研究[J].宁夏大学学 在上述实验的基础上,本研究对AS激活巨噬 报(自然科学版),2006;27(1):59—61. 细胞的免疫机制进行了初步探讨。细胞的许多重要 2李力,陈宇红.黄芪皂甙提取与含量测定方法研究[J].福建分 析测试,2004;13(3):2006—2010. 生理代谢活动与钙离子浓度有关。细胞钙以结合钙 3黄波,冯作化,张桂梅.Hsp70.肿瘤抗原肽复合物修饰的Dc疫 和游离钙两种形式存在,细胞内钙99.90%以上为 苗体内外特异性抗瘤作用[J].中国免疫学杂志,2002;18:61 结合钙,主要分布在细胞核、线粒体、内质网、肌浆网 617. 和质膜,而细胞内游离Ca2 极少。细胞在非激活状 4 Yen W W,Li Y S,Cui Z T.Light-and electron-imcroscopic observations 态时,胞内游离C 浓度仅为10~~10~mol/L。 0fthe spinal ganglion cells ofmice[J].Acta Anat(Base1),1989;134 细胞内游离Ca2 浓度的改变是细胞生理功能的关 (2):141—143. 5 Rao D N.Cederbaum A I.Production of nitric oxide and other iron—COIl— 键环节 j。ca2 作为细胞信使的基础,首先是在细 taining metabolites durign the reductive metabolism of nitropmsside by H - 胞质与胞内钙库或胞外ca2 之间存在浓度梯度。 crosomes and by曲ols[J].Arch Bicehem Biophys,1995;321(2):363— 由于胞内Ca2 浓度很低,而胞外Ca2 浓度要高几个 371. 数量级,当外界信号分子刺激使胞外即使少量的 6王淑静,杨建军,张焱.两种中药多糖对巨噬细胞超微结构影响 Ca2 进入细胞质或钙库释放ca2 稍有增加时,均可 的分析[J].宁夏医学院学报,2000;22(5):315—317. 7 Minagawa N,Ehrlich B E,Nathanson M H.Calcium signaling in cholan— 导致胞浆内Ca2 浓度大幅增加,继而引发细胞一系 giocytes[J].World J Gaatroenteml,2006;12(22):3466—3470. 列生理生化反应,从而起到传递信号的作用l8。因 8_8孙大业,郭艳林,马力耕.细胞信号转导[M].第2版.北京:科学 此,胞内游离Ca2 浓度的变化是细胞生理功能的重 出版社,2000:91—124. 要物质基础,胞内Ca2 游离水平的调节也就成为信 号转导过程中的关键环节。本实验通过AS引起小 [收稿2007—09—17修回2007—12-10] 鼠PM(I)[Ca2 ] 升高的现象,提示As可能通过增加 (编辑许四平) (上接第803页) 5杨佳荟,刘莉,郭品娥et o1.系统性红斑狼疮病人外周血111细 12R expression[J].Autoimmunity,2002;35(6):381—387. 胞和Tc细胞IFN一7及 24表达水平与疾病的关系[J].中国免疫 10 ValenciaX,YathoroC,IlleiG a/.DeficientCIM CD25hi小T唧la— 学杂志,2005;22(2):168—177. tory cell function in patients wiht active systeimc lupus erythematosus 6 TheofdopoulosAN,Koundouris S,Kono DH et a/.The role ofIFN-gam- lJJ.J hranund,2OO7;178(4):2579-2588. ma in systemic lupus erythematosus:a challenge to the Thl/Th2 paradigm 11 CsiszOx A,Nagy G,Gergely P et a/.Increased interferon-ganmla(IFN— in autoimmunity[J].Arthriits Res,2001;3(3):136-141. gamma),IL-10and decreasedIL4mRNA expressioninperipheral blood 7龙湘俊.青藤碱研究进展[J].中南药学,2003;1(5):299—301 mononuclear cells(PBMC)frompatientswith systemiclupus ecthem ̄to— 8赵毅,余克强,李娟.青藤碱对类风湿关节炎病人树突状细胞 SUS(SIE)[J].Clin Exp Imrramol,2000;122(3):464-470. 免疫活性的影响[J].中国药学杂志,2oo6;41(2o):1543—1545. 9 SugimotoK,Morimoto S,KanekoH et .DecreasedI producingCIM [收稿2007-12.27修回2008.03—20] T cellsin patientswiht active systemiclupus erythematosus—relationtoIL- (编辑张晓舟)
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