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研究背景:中性粒细胞即多形核细胞(polymorphonuclear cells, PMNs)是机体承担固有免疫的主要细胞之一,构成了免疫防御机制的第一道防线。PMN防御系统中最重要的一个环节是通过呼吸氧爆发过程中产生活性氧(reactive oxygen species, ROS)即ROS爆发,其细胞内抑菌杀菌作用与NADPH氧化酶介导产生ROS直接相关。目前有研究发现,机体抗结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, Mtb)感染的过程中,PMN起着重要的免疫保护作用,有证据显示PMN吞噬Mtb后通过释放ROS达到杀死Mtb的目的,但其机制却不明确。探讨Mtb诱导PMN活性氧爆发机制,在抗结核感染的天然免疫作用,对于全面了解机体抗结核感染的免疫保护机制,具有重要的理论意义和临床应用价值。 目的:建立流式细胞术检测人外周血PMN感染Mtb时ROS产生;观察不同的信号阻断剂对PMN感染Mtb时ROS产生的影响,了解所涉及信号通路。 方法: 1.取健康人外周血标本加入双氢罗丹明(DHR)或2′,7′二氯二氢荧光素二酯酸(DCFH-DA)37℃孵育15 min后,分别再加佛波醇酯(Phorbo12-myristate13-acetate, PMA)、Mtb、大肠埃希菌(Ecoli)混匀,置37℃水浴5~90 min,经溶血和洗涤后,PBS重悬,流式细胞术检测PMN内的罗丹明123(rhodamine123, RHO)或氧化型二氯荧光素(dichlorofluorecin, DCF)的荧光强度。 2.取健康人外周血用Percoll分离获得PMN,加DHR或DCFH-DA37℃孵育15 min后,分别与PMA、Mtb、Ecoli混匀,置37℃水浴5~90 min,流式细胞术检测PMN内RHO或DCF的荧光强度。 3.取健康人外周血和DHR37℃孵育15 min后,与PMA相混合,置37℃水浴5~90 min,溶血和洗涤,分别用磷酸盐缓冲液(PBS, pH7.2)、1%甲醛重悬、1%多聚甲醛(Paraformaldehyde,1%PFA)重悬,流式细胞术检测PMN内RHO的荧光强度。 4.取健康人外周血预先分别加ERK1/2阻断剂U0126、MAPKp38阻断剂SB203580或PKC阻断剂GF109203x孵育30 min,再加DHR37℃孵育15 min,然后分别再加PMA、Mtb、Ecoli混匀,置37℃水浴。30 min对PMA刺激组进行溶血和洗涤,PBS重悬;60 min对Mtb、Ecoli刺激组进行溶血和洗涤,PBS重悬,流式细胞术检测PMN内RHO的荧光强度,并与对照组比较RHO的荧光强度变化情况。 结果: 1.以DHR为荧光探针时,全血标本或分离PMN经PMA刺激后产生ROS的时间动力学相似,在37℃作用5~60 min时ROS量呈递增趋势,且在60 min左右达到峰值,60~90 min时渐下降。分离PMN比刺激全血标本产生ROS峰值高。以DHR为荧光探针时,Mtb、Ecoli刺激全血或分离PMN产生ROS的时间动力学相似,在37℃作用5~90 min时ROS量呈递增趋势。 2.以DCFH-DA为荧光探针时,PMA、Mtb、Ecoli刺激全血PMN产生ROS的时间动力学相似,在37℃作用5 min时ROS量达到峰值,随后出现明显递减趋势,而PMA刺激分离PMN产生ROS量在5~30 min时逐渐增高并在60~90 min时达平台期,Mtb、Ecoli刺激分离PMN产生ROS在5~90 min时逐渐增高。 3.人外周血与PMA在37℃水浴作用不同时间段,与PBS重悬组比较,1%甲醛、1%PFA均可显著降低胞内RHO的荧光强度,两者之间的差别有统计学意义。 4. ERK1/2阻断剂U0126、MAPKp38阻断剂SB203580和PKC阻断剂GF109203x均可降低PMA、Mtb、Ecoli刺激PMN的RHO荧光强度。 结论: 1.用流式细胞术检测PMN呼吸爆发时ROS产生,荧光探针DHR比DCFH-DA更稳定、敏感。 2. DHR探针检测PMN呼吸爆发时ROS产生,全血标本与分离PMN标本的检测结果相似,但PMA刺激分离PMN的ROS峰值明显高于全血标本。DCFH探针检测Mtb、Ecoli刺激全血标本时,PMN产生ROS的动力学与PMA刺激时相似。 3. Mtb刺激比Ecoli刺激PMN产生更多ROS,提示Mtb激活PMN产生更多的杀菌活性物质。 4.含甲醛的试剂对PMN的ROS产生有明显降低作用。 5.应用不信号通路阻断剂方法证明,Mtb、Ecoli激发PMN产生ROS过程与PMA激发时相似,均涉及ERK、MAPKp38和PKC途径。