感染后肠功能紊乱大鼠外周血细胞因子 IL-1β、IL-4表达

王巧民,周政,宋继中

(安徽医科大学附属省立医院、安徽省立医院消化内科,合肥 230001)

肠易激综合征(IBS)属于常见的肠功能紊乱性疾病,其具体发病机制还不明确。近年研究认为感染、炎症和免疫激活参与了 IBS的发病[1,2];郭敏等[3]人用福氏志贺氏痢疾杆菌给大鼠灌胃制造感染后肠功能紊乱模型,模拟人类 PI-IBS的发病过程;有研究表明[4],感染后 IBS患者肠道黏膜存在免疫调节功能失调;但有关 IBS动物模型外周血中是否存在促炎及抗炎细胞因子表达失衡的研究较少。本研究通过检测感染后肠功能紊乱大鼠外周血中细胞因子 IL-1β、IL-4表达,探讨炎性因子和免疫调节在肠功能紊乱发病中的作用。

1 材料与方法

1.1 材料 雄性 Wistar大鼠 60只(180±20)g,购于湖北省武汉疾病控制中心。福氏志贺氏痢疾杆菌由安徽医科大学微生物教研室提供。IL-1β、IL-4 ELISA试剂盒购自上海森雄科技实业有限公司。

1.2 方法

1.2.1 模型的建立及分组 将 60只大鼠随机分为对照组和实验组,每组均 30只。按照文献[3]将实验组应用浓度为 9×108CFU/m l的福氏志贺氏痢疾杆菌 1 m l灌胃,对照组给予 0.9%氯化钠注射溶液1ml灌胃,分别于感染后第 1,4,7,10,13天处死随机选取的实验组和对照组大鼠各 2只,取距肛门5～6 cm处远端结肠,用甲醛固定,常规石蜡包埋、切片、HE染色,显微镜观察固有层有无中性粒细胞浸润和间质水肿。

1.2.2 标本采集 于感染后第 23天,将两组大鼠经水合氯醛麻醉后处死,抽取腹主动脉外周血约5ml,3 000 r/min离心 10 m in,分离血清后置-80℃冰箱保存备用。

1.2.3 Th1和 Th2型细胞因子检测 采用 ELISA法分别测定血清中 Th1型细胞因子 IL-1β和 Th2型细胞因子 IL-4的含量。

1.3 统计学处理 采用 SPSS13.0统计软件,结果用±s表示,数据分析采用两组独立样本 t检验。

2 结果

2.1 远端结肠组织学检查 经组织学检查,实验组大鼠在肠道感染后第 1～10天远端结肠出现固有层中性粒细胞浸润和间质水肿,其中以第 4天较重,至第 13天组织学检查恢复正常;对照组大鼠远端结肠组织学检查均正常。

2.2 外周血中细胞因子 IL-1β、IL-4含量 与对照组比较,实验组大鼠外周血 Th1型细胞因子 IL-1β水平有升高趋势,但差异无统计学意义(P＞0.05);Th2型细胞因子 IL-4水平较对照组显著降低(P＜0.05);Th1/Th2的比值较对照组显著升高(P＜0.05),见表 1。

表1 感染后肠功能紊乱大鼠外周血Th1、Th2细胞因子水平(±s)

表1 感染后肠功能紊乱大鼠外周血Th1、Th2细胞因子水平(±s)

注:与对照组比较,a P＞0.05,b P＜0.01

组别 鼠数 IL-1β(pg/ml) IL-4(pg/m l) Th1/Th2对照组 20 10.70±7.94 70.58±22.84 0.16±0.14实验组 20 13.44±12.95a 42.77±17.97b 0.36±0.28b

3 讨论

IBS属于肠道功能紊乱性疾病,但其病因和发病机制尚不完全清楚[5,6]。关于感染与 IBS的关系,有研究认为[7],感染后 IBS患者肠道内存在多种炎症细胞,如巨噬细胞、淋巴细胞和肥大细胞,这些炎症细胞活化后释放一系列炎症介质作用于肠道神经末梢及内分泌运动感受器,并作为神经内分泌免疫网络调控的中间介质,在 IBS发病机制中发挥重要作用。研究表明[8],IBS患者外周血和结肠组织存在 T淋巴细胞的激活,从而使免疫调节发生异常。张海燕等研究认为[9],不同分型的 IBS患者其病理生理学机制存在差异,腹泻型 IBS患者外周血细胞因子产生了失衡,呈 Th1优势反应。

本研究通过检测感染后肠功能紊乱大鼠外周血Th1型细胞因子 IL-1β和 Th2型细胞因子 IL-4的水平来反应其免疫调节功能的变化。Th1型细胞因子IL-1β主要由受损组织单核细胞和肥大细胞释放,可抑制水、钠吸收产生腹泻,还可使胃肠道胆碱能神经对乙酰胆碱和其他炎性介质的敏感性增高;具有诱导许多细胞产生其他淋巴因子、激活 T、B细胞的增殖与分化、诱导急性期反应、炎性反应等多种功能[10]。Th2型细胞因子 IL-4主要由 CD4+T淋巴细胞产生,其他 T细胞亚群、激活的肥大细胞等也能产生,对淋巴细胞、巨噬细胞的功能起调节作用,能下调某些炎症介质如 TNF-α、IL-1等,介导 Th2免疫反应[11]。

本研究结果表明,感染后肠功能紊乱大鼠外周血 Th1型细胞因子 IL-1β水平较对照组有升高趋势,但差异无统计学意义;Th2型细胞因子 IL-4水平较对照组显著降低;Th1/Th2比值较对照组显著升高,呈 Th1优势反应。提示感染后肠功能紊乱大鼠外周血中存在免疫调节紊乱,由 Th1/Th2平衡向Th1免疫优势漂移,由于 Th2型细胞因子的显著降低,说明此免疫平衡的改变主要与 Th2型细胞因子分泌降低有关。有研究表明[12,13],Th1和 Th2型免疫反应在感染后肠功能紊乱的发生中起了很重要的作用,尤其以 Th2型免疫反应为主;由于免疫调节功能紊乱,使 Th1和 Th2型细胞因子之间的平衡发生改变,Th1型细胞因子IL-1β和Th2型细胞因子IL-4可以使肠道动力及感觉功能改变,使肠道功能发生紊乱。因此,一方面,由于 Th2型反应的显著降低,一定程度上不能有效下调炎症应答,使轻微的炎症持续存在;另一方面,由于 Th1/Th2平衡失调向 Th1免疫优势漂移,发生紊乱的 Th1型细胞因子 IL-1β和 Th2型细胞因子 IL-4可以作用于肠道,使其动力和感觉功能发生紊乱。

本研究通过检测感染后肠功能紊乱大鼠外周血Th1/Th2是否失衡来探讨感染后 IBS的免疫学发病机制,一方面,由于本实验所造模型是大鼠感染后第16至 22天存在肠道功能紊乱,与人类慢性感染后IBS仍有相当大的差距;另一方面,单纯的 Th1/Th2失衡并不能完全解释感染后 IBS的免疫学发病机制,但可以帮助我们更深入的认识神经免疫内分泌网络;因此,需要进一步研究感染后 IBS的免疫学发病机制,探讨神经免疫内分泌网络之间的内在联系和整体变化,为临床治疗提供依据。

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