高分压氧对淋巴细胞周期的影响

高分压氧对淋巴细胞周期的影响 高分压氧对淋巴细胞周期的影响 中华航海医学与高气压医学杂志2004年3月第11卷第1期ChinJNautMed&HyperbarMed,rc!!!:!!:?23? 高分压氧对淋巴细胞周期的影响 徐伟刚刘昀陶恒沂郭明珠孙学军蒋春雷 【摘要】目的探讨高分压氧对淋巴细胞周期的影响.方法分离大鼠脾淋巴细胞.分别以从i00 kPa到600kPa的高分压氧对淋巴细胞处理不同时间.以碘化丙啶染色,流式细胞仪细胞周期各时 相的细胞分布.结果经过下列高分压氧处理后,处于s期和G/M期的细胞比例显着增高(P< 0.05或P<0.O1):1O0kPa一4h,200kPa一2h,300kPa一1h,400kPa一1h,600kPa一1h.下列方案处理后, s期和G2/M期细胞比例则显着减少(P<O.05或P<O.O1):i00kPa一10h,200kPa一6h,300kPa一4h, 400kPa一3h,600kPa一2h.结论根据暴露强度不同,高分压氧对淋巴细胞周期存在促进和抑制双相 作用. 【关键词】高分压氧淋巴细胞细胞周期 EffectsofhighpartialpressureofoxygenonIymphocytecycleXUWei—gang,LIUYun,TAO Heng—yi.eta1.DepartmentofNauticalMedicine,FacultyofNavalMedicine,SecondMilitaryMedi cal University,Shanghai200433,China [Abstract1ObjectiveToobservetheeffectsofhighpartialpressureofoxygen(P02)on lymphocytecycle.MethodsPrimarilyculturedratspleniclymphocyteweretreatedbydiffere ntoxygen pressurefromi00kPato600kPafordifferentduration.A1lcellswerestainedwithpropidiumi odidefor theexaminationofcellcyclebyflowcytometry.ResultsThepercentageofcellsinSandG2/Mphases wereincreased(P<0.05orP<0.01)aftertreatmentbyhighPO2withthefollowingpressureand duration:i00kPa一4h,200kPa一2h,300kPa一1h,400kPa一1hand600kPa一 1h;Whilethepercentage ofcellsinSandG2/Mphasesweredecreased(P<O.05orP<O.O1)afterbeingtreatedbyi00kPa一10h, 200kPa一6h.300kPa一4h,400kPa一3hand600kPa一 2hofhighP02.ConclusionsHighP02couldexert bothpromotiveandinhibitoryinfluenceonlymphocytecycle,dependingonitsdosage. [KeywordslHighpartialpressureofoxygenLymphocyteCellcycle (ChinJNautMed&HyperbarMed,2004,11:23) 活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)是淋巴细 胞发挥正常功能所必需的细胞内信号转导分子,其 量的变化会改变细胞功能状态_1].我们通过电子自 旋共振检测法,发现高分压氧下脾淋巴细胞生成 ROS增多[2].其对免疫细胞的作用,是否也有一个 从适量暴露促进功能发挥至过量暴露抑制功能发挥 的过程呢?在实践中也确实发现了一些高分压氧下 免疫机能变化的矛盾现象.为验证这一设想,我们以 细胞周期作为观察指标,测定经过不同压力一时程高 分压氧暴露后,脾淋巴细胞在细胞周期各阶段的分 布状况. 研室 作者单位:200433上海,第二军医大学海军医学系航海医学教 材料和方法 . 论着. 1.样本的高分压氧处理:成年SD大鼠(上海西 普尔一必凯实验动物研究所),断头取脾,分离脾淋巴 细胞,制成2×10/ml淋巴细胞悬液,培养基为 RPMI1640液(添加1O小牛血清,NaHCO.44 mmol,HEPES25mmol,Glucose8.3mmol,青链霉 素各100U/m1).静置培养2h,使其恢复状态.置 于高压培养箱口中,分别以下面几个方案的高分压 氧处理细胞:100kPa压力下2,4,7,10h;200kPa 压力下2,4,6h;300kPa压力下l,2,4h;400kPa 压力下1,2,3h;600kPa压力下0.5,1,2h.气体中 含有5kPa分压的CO.高气压处理完毕后,将细胞 置于含5co的空气中,使高气压培养的时间与 常压培养的时间之和为18h. 中华航海医学与高气压医学杂志2004年3旦箜堂箜塑坐!:!!::尘:!::!: 2.细胞周期测定:细胞以7O9/5乙醇固定后,加 入碘化丙啶(PI)和RNA酶(均为50~tg/m1)染色, 流式细胞仪(FACSCalibor,BDCo.Ltd,USA)检 测细胞周期分布. 3.统计学处理:所得的数据以士示,采用 F检验.' 结果 1.淋巴细胞周期变化:细胞在空气中培养18h 后,处于S期和G/M期的细胞约占15. 2.经过不同压力的高分压氧暴露不同时间后, 处于各细胞周期的细胞数量发生变化,具体结果见 表1.其中,下列方案处理后,位于S和G/M期细 l2o0 900 600 3o0 通道 胞比例增多:100kPa一4h,200kPa一2h,300kPa一1 h,400kPa一1h,600kPa一1h;而下列方案处理后,S 和G/M期细胞比例减少:100kPa一10h,200kPa一6 h,300kPa一4h,400kPa一3h,600kPa一2h.如图1.单 纯S期或G/M期的细胞数量变化未见明显规律. 讨论 有关高分压氧下细胞周期变化的研究并不多, 而且结果不尽一致.高分压氧在体暴露可促进小鼠 肉瘤细胞进入S期,但细胞停留于Gz/M期之前. 与此类似,以常压16,80kPa氧分压体外培养人 WI一38细胞,增高的氧先抑制细胞通过M期,继续 增高则抑制细胞进入S期[5].高分压氧下培养72h, { {j j皿囊 j j1 jA 28o0 2lo0 l4o0 7o0 {c { j, 1 — A:空气对照,Go/G1期细胞约占85%;B:O2200kPa一2h,Go/G1期细胞约占 76;c:02400kPa一3h,Go/GI期细胞约占92 圈1不同方案高分压氧处理后淋巴细胞周期分布 表1不同压力一时程的高分压氧处理后大鼠脾淋巴细胞周期分布(?s) 与空气处理18h比较,P<O.05,一P<O.O1 中华航海医学与高气压医学杂志2004年3月第l1卷第1期 ChinJNautMed&HyperbarMed,March2004,Vo1.11,No.1?25? 白细胞增殖受抑制.内皮细胞暴露于65或95 的常压氧下,经过24h,S期细胞明显增多,如暴露 48h,则显着减少].而前列腺癌细胞直接暴露于高 压氧下,可促进进人细胞周期,而且压力越高效果越 明显].上述作用的不一致可能与细胞类型不同或 细胞的状态不同有关;对同一类细胞,氧的不同暴露 剂量也会引起不同的反应. 在本实验中,不同方案的高分压氧处理会引起 淋巴细胞周期的不同变化.在压力一时程二维图上, 分别将各促进或抑制细胞进入周期的点用线连接起 来,各形成一条曲线,见图2.如以指数曲线作拟合, 可得如下曲线方程: Y一644.25e?4828x(决定系数一0.843,F值一 16.11,P值一0.028)……………………………? Y一787.06e?2138x(决定系数一0.973,F值一 1O7.97,P值一0.002)……………………………? 刍 出 并 l23456789lO 暴露时问Ca) 圈2高分压氧引起淋巴细胞周期变化的压力一时程曲线 大于或者等于曲线?代表的压力一时程方案促 进淋巴细胞进入周期,如超过曲线?则又表现为抑 制作用.本实验以小时为时间单位,所产生的引起周 期变化的压力一时程方案点较粗糙,曲线反映的信息 不够精确.如以分钟为时间单位来研究引起周期改 变的高分压氧方案的话,将能获得高分压氧改变细 胞周期的更准确的分界线.这条分界线应位于曲线 ?和曲线?之间,代表高分压氧对淋巴细胞的促进 和抑制作用正好抵消,即代表氧作用的转折点. 高分压氧下淋巴细胞生成ROS增多[2],而ROS 作为细胞内信号分子,达一定浓度时会激活细胞,促 进细胞进入周期,进行抗原特异性细胞的扩增[9].而 当外源性或内源性ROS过量时,则损害淋巴细胞功 能,抑制细胞进入周期,或者促使细胞死亡或凋 亡].本实验中高分压氧下淋巴细胞周期出现双相 变化,与ROs的作用特性一致,因此这种变化可能 是淋巴细胞在高分压氧下生成ROS量的变化造 成的. 综上所述,随着处理强度的由低到高,高分压氧 对淋巴细胞周期的作用有一个从促进至抑制的双相 过程,这可能与淋巴细胞在高分压氧下生成ROS量 的变化有关. 参考文献, 1PaniG,ColavittiR,BorrelloS,eta1.Redoxregulationof lymphocytesignaling.IUBMBlife,2000,49:381—389. 2徐伟刚,贾治伟,陈仕明,等.离体大鼠脾淋巴细胞在高分压 氧下产生羟自由基.第二军医大学,2003,24:759—761. 3徐伟刚,李润平.陶恒沂,等.高气压下进行短期细胞培养方 法的建立.中华航海医学与高气压医学杂志,2003,10:222. 4LydenE,GranstromG,CvetkovskaE,eta1.CeUproliferative modulationofMCG101sarcomafrommiceexposedtohyperbaric oxygenation.UnderseaHyperbMed,l997,24:l23一l29. 5BalinAK,GoodmanDB,RasmussenH.eta1.Oxygen—sensitive stagesofthecellcycleofhumandiploidceUs.JCellBiol,1978, 78:390—400. 6McintyreKM,DixonPS,KrockLP,eta1.Theinfluenceof hyperbaricoxygenationonleukocyteviabilityandsurfaceprotein expression.AviatSpaceEnvironMed,1997.68:1129—1133. 7BjerkvigR,ThorsenJ,SvendsenE,eta1.Effectsofhyperoxia onhumanendothelialcellproliferationandmorphologyinvitro. UnderseaBiomedRes,1992,19:415-426. 8KalnsJE,PiepmeierEH.Exposuretohyperbaricoxygeninduces cellcycleperturbationinprostatecancercel1.InVitroCellDev BiolAnim,1999,35:98—1O1. 9PaniG.ColavittiR,BorrelloS,eta1.Endogenousoxygen radicalsmodulatetyrosinephosphorylationandJNK一1activation inlectin-stimulatedthymocytes.BiochemJ,2000,347(Pt1): 173—181. 10CemerskiS,CantagrelA,vanMeerwijkJP,eta1.Reactive oxygenspeciesdifferentiallyaffectTcellreceptor—signaling pathways.JBiolChem,2002,277:19585—19593. (收稿日期:2003—05—23) (本文编辑:扬德豢) 欢迎订阅欢迎投稿