SpA刺激單核巨噬細胞表達早期致炎因子的實驗研究*

馬興龍,黃俞霖,陳曉晴,李明強,劉清蒙△

(1.遵義醫學院第三附屬醫院重癥醫學科，貴州遵義 563002；2.遵義醫學院2011級檢驗專業本科生，貴州遵義 563099；3.遵義醫學院微生物教研室，貴州遵義 563099)

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SpA刺激單核巨噬細胞表達早期致炎因子的實驗研究*

馬興龍1,黃俞霖2,陳曉晴2,李明強3,劉清蒙3△

(1.遵義醫學院第三附屬醫院重癥醫學科，貴州遵義 563002；2.遵義醫學院2011級檢驗專業本科生，貴州遵義 563099；3.遵義醫學院微生物教研室，貴州遵義 563099)

[摘要]目的探討金黃色葡萄球菌蛋白A(SpA)對單核巨噬細胞表達早期致炎因子TNF-α、IL-1和IL-6的影響。方法用一定濃度SpA與THP-1細胞培養不同時間，用MTT法測定SpA對THP-1細胞增殖的影響；用ELISA 測定培養液中TNF-α、IL-1和IL-6的水平；用RT-PCR檢測細胞TNF-α、IL-1和IL-6相應mRNA的表達，并對結果進行統計學分析。結果SpA對THP-1細胞增殖的影響與其作用劑量有關。SpA可促進巨噬細胞分泌TNF-α、IL-1和IL-6及表達相應mRNA，且呈一定劑量-效應和時間-效應關系。SpA刺激巨噬細胞分泌TNF-α、IL-1、IL-6和表達相應mRNA 均在12 h達高峰。SpA刺激組TNF-α、IL-1和IL-6 的表達和釋放均顯著升高(P<0.01)。結論SpA可明顯促進單核巨噬細胞表達和分泌早期致炎細胞因子TNF-α、IL-1和IL-6。SpA在啟動金葡菌性膿毒癥及促進其發展中，具有不可忽視的作用。

[關鍵詞]金黃色葡萄球菌蛋白A；THP-1；腫瘤壞死因子；白細胞介素-1；白細胞介素-6

膿毒癥(Sepsis)是指由感染引起的全身炎癥反應綜合征。進一步發展可導致膿毒性休克、多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)。MODS是導致膿毒癥患者多器官衰竭和死亡的主要原因，其發生率在世界范圍內仍然呈上升趨勢，病死率依然居高不下[1-2]。全球發起拯救膿毒癥運動(surviving sepsis campaign，SSC)，以及SSC指南希望能提高膿毒癥的搶救成功率[3]。

鑒于MODS發病特點是繼發性、順序性和進行性，一旦啟動，必然按一定順序進行，因此，啟動膿毒癥的早期致炎細胞因子備受基礎和臨床研究者重視[4-7]。單核巨噬細胞(macrophage,Mф)在抗感染免疫應答過程中可產生多種細胞因子和(或)誘導炎癥的致炎因子，特別是早期致炎細胞因子[8-9]。Mф在膿毒癥的發生和發展中具有重要的作用。

近年，耐藥金葡菌性膿毒癥明顯增加，對臨床防治增加了巨大難度[10-11]。金黃色葡萄球菌蛋白A(staphylococcal protein A，SpA)是金葡菌細胞表面抗原，可刺激多種免疫細胞活化，分泌活性細胞因子，包括巨噬細胞分泌致炎細胞因子。文獻顯示[12]，SpA與腫瘤壞死因子受體1(TNF-R1)結合，發揮TNF樣作用，啟動TNF信號級聯放大反應，發揮促炎效應。本文就SpA刺激對Mф表達早期致炎細胞因子的影響進行了初步探討。

1材料與方法

1.1材料人Mф株。按本室常規將THP-1細胞株放入含10%胎牛血清的RPMI-1640培養液中，在37 ℃、5%CO2的培養箱中培養，取對數生長期細胞，調整細胞濃度為1×105/mL，接種24孔培養板，每孔1 mL，加入 PMA(終濃度100 ng/mL)，培養24 h后，貼壁細胞即為Mф。臺盼蘭染色活細胞數大于95% 。

1.2方法

1.2.1SpA的制備標準金黃色葡萄球菌菌株(S1800)由本室保存，按本室常規制備粗提SpA,并與購買純化SpA比較，實驗效果相一致。本實驗均采用自提SpA。

1.2.2THP-1細胞增殖的測定取對數生長期細胞，調整細胞濃度為 1×105/mL，接種96孔培養板，每孔200 μL，37 ℃、5%CO2培養12 h；加入不同濃度SpA，孵育24 h，每孔加入20 μL MTT溶液(5 mg/mL)，繼續培養4 h。1 000 r/min，棄上清，每孔加入150 μL二甲基亞砜，置搖床低速振蕩10 min，酶聯免疫檢測儀OD490nm測量吸光值。

1.2.3TNF-α、IL-1和IL-6的測定用雙抗夾心法ELISA測定培養上清液中 TNF-α、IL-1、IL-6 的水平,試劑盒購自Thermo Fisher Scientific公司，具體操作嚴格按檢測試劑盒說明書進行。

1.2.4TNF-α、IL-1、IL-6 mRNA的檢測用RT-PCR法檢測培養細胞TNF-α、IL-1、IL-6 mRNA表達水平，試劑盒購自Thermo Fisher Scientific公司，具體操作嚴格按檢測試劑盒說明書進行。所有引物均由上海捷瑞生物工程有限公司合成。內參基因GAPDH，目的基因TNF-α、IL-1、IL-6擴增條件為：預變性95 ℃ 3 min，變性95 ℃ 30 s，退火57 ℃ 30 s，再次延伸72 ℃ 7 min，預變性、變性和退火循環30次，延伸72 ℃ 45 s，4 ℃保存。

2結果

2.1PMA誘導THP-1細胞株轉化為Mф使用PMA與THP-1細胞株共育24 h后，誘導使其轉化為Mф，顯微鏡下觀察可見細胞由懸浮生長變為貼壁生長，見圖1。

A：刺激前；B:刺激后。

圖1PMA刺激前、后的細胞

2.2SpA對Mф增殖的影響SpA刺激THP-1細胞株24 h后,細胞增殖明顯增加，見表1、圖2。

表1　SpA對Mф增殖的影響

2.3SpA濃度對Mф分泌TNF-α、IL-1和IL-6的影響不同濃度SpA與Mф 孵育12 h后，取培養上清液測定TNF-α、IL-1和IL-6的水平，結果呈現一定的劑量和時間效應關系。SpA 刺激組與空白組相比，TNF-α、IL-1和IL-6的水平明顯升高(P<0.05)，100與500 μg/mL SpA 組間無明顯差異(P>0.05)，見表2、圖3。

圖2　SpA對Mф增殖的影響

SpA(μg/mL)TNF-αIL-1IL-60127.23±11.8347.19±4.8619.26±2.511201.53±9.5850.72±4.5319.86±2.8110214.67±8.3761.74±5.7727.35±3.56100248.81±9.2481.01±4.8935.27±3.76500246.78±9.3180.51±6.3345.62±4.32

圖3　SpA水平對Mф分泌細胞因子的影響

2.4SpA刺激時間對Mф分泌TNF-α、IL-1和IL-6的影響用100 μg/mL SpA與Mф胞孵育6、12、24、48 h后取上清液，測定TNF-α、IL-1和IL-6的水平。結果顯示SpA刺激組TNF-α、IL-1和IL-6的水平顯著升高(P<0.01)，約12 h達到高峰(P<0.01)，12、24與48 h組間比較無明顯差異(P>0.05)，見表3、圖4。

表3　SpA刺激時間對Mф分泌TNF-α、IL-1和IL-6的影響

2.5SpA刺激水平對Mф表達TNF-α、IL-1和IL-6 mRNA的影響用10 μg/mL SpA與Mф孵育12 h，測定沉淀細胞TNF-α、IL-1和IL-6 mRNA水平。PCR擴增產物經凝膠電泳后，圖像經Bandscan軟件進行密度分析，以目的基因電泳條帶總灰度值與β-actin電泳條帶總灰度值之比(RQ)作為目的基因mRNA的相對表達量。結果顯示SpA刺激組TNF-α、L-1和IL-6 mRNA的表達明顯升高(P<0.05)，100 μg/mL與500 μg/mL組間無明顯差異(P>0.05)，見表4、圖5。

圖4　SpA刺激時間對Mф分泌細胞因子的影響

表4　SpA濃度對Mф表達細胞因子 mRNA的影響

圖5　SpA刺激濃度對Mф表達細胞因子mRNA的影響

2.6SpA刺激時間對Mф表達TNF-α、IL-1和IL-6 mRNA的影響結果顯示SpA刺激組在各時間點均高于空白組，且于12 h達到高峰(P<0.01)，12 h與24 h和 48 h組間無明顯差異(P>0.05),見表5，圖6、7。

表5　SpA刺激時間對Mф表達TNF-α、IL-1和IL-6 mRNA的影響

圖6　SpA刺激時間對Mф表達細胞因子mRNA的影響

圖7　SpA刺激Mф表達TNF-α、IL-1和IL-6 mRNA 凝膠電泳圖

3討論

早期致炎細胞因子能啟動膿毒癥按順序性、進行性，甚至是不可逆性方向發展。因此，深入研究致炎細胞因子與膿毒癥的確切發病機制，尋找防治膿毒癥的新靶點，是當今醫學亟待解決的重要課題。

SpA是金葡菌表面蛋白抗原，可激活多種免疫細胞表達和釋放多種與炎癥相關因子，特別是Mф表達和釋放的早期致炎細胞因子TNF-α、IL-1和IL-6。TNF-α 可使血管內皮細胞功能改變，造成微循環血栓形成及組織損傷。IL-1為多功能細胞因子，其與相應受體結合，觸發早期感染免疫應答，導致組織損傷，具有促進炎癥的作用。IL-6 被認為與SIRS 的嚴重程度和致死率密切相關，它除對血管內皮細胞及炎性細胞具有直接的激活和毒性作用外，更主要是催化和放大炎性反應和毒性作用，造成組織細胞的損害[13-15]。因此，TNF-α、IL-1和IL-6 是機體炎癥反應和免疫調節過程中的重要介質，作為早期致炎因子，在啟動SIRS，誘導MODS中扮演極其重要的角色。

本實驗結果顯示，不同濃度SpA與THP-1細胞株共育24 h后，THP-1細胞增殖明顯增加，與對照組比較有顯著差異(P<0.05)。SpA 濃度為100 μg/mL時，刺激細胞增殖作用達高峰，而100 μg/mL與500 μg/mL SpA組結果無明顯差異(P>0.05)，表明SpA在一定濃度范圍內可明顯增強THP-1細胞增殖。用PMA將THP-1誘導為Mф后，與不同濃度的SpA共同孵育一定時間，測定上清液中TNF-α、IL-1和IL-6的量。SpA濃度為100 μg/mL時Mф分泌TNF-α、IL-1和IL-6達高峰，提示SpA須達到一定的濃度才具備促進細胞因子分泌的作用。SpA刺激Mф 6 h就可使培養上清液中TNF-α、IL-1和IL-6的水平升高，12 h達高峰，與對照組比較，有顯著差異(P<0.01)，12 h 與24 h相比，無明顯差異(P>0.05)，表明SpA促進TNF-α、IL-1和IL-6的分泌遵循一定的劑量-效應和時間-效應關系，且在釋放細胞因子的時間點上符合早期致炎細胞因子的特點。Mф表達TNF-α、IL-1和IL-6 mRNA水平的實驗結果與上述實驗結果相一致，100 μg/mL SpA可明顯促進TNF-α、IL-1和IL-6相應mRNA的表達，與對照組相比，有顯著差異(P<0.01)，且其促進作用遵循一定的劑量-效應和時間-效應關系，即在一定劑量和時間內，SpA可明顯增強Mф表達TNF-α、IL-1和IL-6 mRNA。

本實驗表明SpA可刺激Mф表達和釋放大量早期致炎細胞因子TNF-α、IL-1和IL-6。SpA在啟動金葡菌性膿毒癥中，應具有不可忽視的作用。本報道為實驗室研究，SpA在體內如何參與啟動膿毒癥尚待深入研究。

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Effect of staphylococcal protein A on pro-inflammatory cytokines expression in mononuclear macrophage*

Ma Xinglong1,Huang Yulin2,Chen Xiaoqing2,Li Mingqiang3,Liu Qingmeng3△

(1.Department of ICU,the Third Affiliated Hospital of Zunyi Medical College,Zunyi,Guizhou 563002,China;2.Zunyi Medical College,Zunyi,Guizhou 563099,China;3.Department ofMicrobiology,Zunyi Medical College,Zunyi,Guizhou 563099,China)

[Abstract]ObjectiveTo study the expression and regulation of pro-inflammatory cytokinesTNF-α,IL-1,IL-6 in mononuclear macrophages stimulated with staphylococcal protein A (SpA).MethodsTHP-1 was incubated with PMA and induced into mononuclear macrophages.Then the macrophages were incubated with varying concentrations of SpA under different time points.The effect of SpA on macrophage proliferation was measured by MTT method.The levels of inflammatory cytokines,TNF-α,IL-1 and IL-6 from the cultured cell media were measured by ELISA respectively.The levels of mRNA expression corresponding to TNF-α,IL-1 and IL-6 were detected by RT-PCR from the macrophages stimulated with SpA.All statistical analyses were performed by SPSS17.0 software.ResultsThe MTT result indicated that SpA had a positive effect on the proliferation of THP-1 cells in a dosage depended manner.The addition of SpA could enhance the mRNA expression of TNF-α,IL-1 and IL-6 in the stimulated macrophages.It also showed a specific dose-effect and time-effect correlation.The macrophages secreted inflammatory cytokines and its corresponding mRNA reached its peak levels at 12 h post stimulation.Compared with the control group,the expression and release of TNF-α,IL-1 and IL-6 in macrophages from the experimental group was increased with statistical significance(P<0.01).ConclusionSpA can promote the secretion and expression of early pro-inflammatory cytokines,such as TNF-α,IL-1 and IL-6 in macrophages.Therefore,SpA plays a very important role in the initiation and development of the staphylococcus aureus sepsis.

[Key words]staphylococcal protein A;THP-1；tumor necrosis factor-alpha；interleukin-1；interleukin-6

doi:論著·基礎研究10.3969/j.issn.1671-8348.2016.11.013

* 基金項目：貴州省大學生創新課題(201413653004)。

作者簡介：馬興龍(1972-)，副主任醫師，在職碩士，主要從事膿毒癥研究。△通訊作者，E-mail:2446545484@qq.com。

[中圖分類號]R378.1

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671-8348(2016)11-1484-04

(收稿日期：2015-11-08修回日期：2016-01-16)