免疫球蛋白对大鼠皮肤移植的影响及机制研究

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背景和目的:皮肤是人体面积最大的免疫器官,能够阻止外界有害物质的侵入,同时,也是对任何病原体有效作用的第一道防线,跟外界形成了天然屏障。全层皮肤损伤的主要原因是皮肤损害、烧伤和难以愈合的溃疡等,这是困扰着临床的一个难以解决的问题。目前,主要的治疗方法是皮肤移植,包括自体移植、同种异体移植和异种移植,从而使破损的皮肤最快愈合。但是,皮肤排斥仍然是移植重建的一个主要障碍。在1952年,人类第一次报道免疫球蛋白作为治疗药物使用,由Ogden Bruton对一个与病史无关的持续严重感染性疾病的8岁男孩进行治疗。从那以后,免疫球蛋白被用于不同的疾病,其中包括:肺部、肾脏、心脏和肝脏移植等。免疫球蛋白(Ig)每年的需求正在稳步增加,在过去15年里增加了两倍,在2012年达到130公吨。但是,目前的治疗方式主要以静脉注射为主。由于静脉注射并不适合所有患者(如:皮肤溃疡损伤患者),出于此原因,皮下注射免疫球蛋白(SCIG)将作为替代静脉注射的另一种方式出现。  目前IgG作为治疗抑制皮肤移植术后排斥的药物尚未见报道,本研究通过不同方式及剂量对移植皮肤大鼠进行注射IgG,观察大鼠皮瓣存活时间。并在移植皮瓣术后第4天,通过HE染色了解移植皮肤组织病理学变化,通过ELISA及QAR-CYT-3芯片检测血液中相关细胞因子的水平,通过白细胞分类和肝肾功能检查了解不同组别之间机体的炎症反应及毒性,通过流式细胞仪检测CD3+、CD4+、CD8+和Foxp3+T细胞的数量。以期揭示IgG对皮肤移植最适宜的的剂量及用药方式,并试图阐明其可能作用的机制。  材料与方法:  1、动物模型制备及分组8~10周龄,雌雄各半,SPF级,体重250±10g,由汕头大学医学院提供。经腹腔注射麻醉并移植后,其中36只分为6组,分别皮下注射PBS及0.1、0.5、1、2、5mg IgG,观察皮瓣的排斥情况。另外36只分为6组,分别尾静脉注射PBS及0.1、0.5、1、2、5mg IgG,观察皮瓣的排斥情况。剩余48只注射量为1mg IgG,根据注射方式不同,随机分为4组:PBS-Inj组(移植后,注射PBS),Intra-Inj组(移植后,腹腔内注射1mg IgG),IvIg组(移植后,尾静脉注射1mg IgG), Sub-Inj组(移植后,移植部位皮下注射1mg IgG)。每组大鼠为12只,其中6只进行皮瓣排斥时间观察,6只大鼠在术后第4天进行各项指标的检测。另外,选择6只正常大鼠,未进行任何处理,作为各项指标的正常对照。  2、尾静脉及皮下注射不同剂量IgG的观察通过注射IgG后,用照相机记录下每天不同组别皮瓣的排斥情况。  3、移植皮瓣的存活时间经移植后,记录下各组皮瓣的排斥时间。  4、病理学观察移植4天后,由病理科医师观察各组移植皮肤的情况。  5、白细胞分类检测皮肤移植4天后各组血液中淋巴细胞、中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞的变化。  6、肝肾功能检查检测皮肤移植4天后各组血液中谷丙转氨酶、谷草转氨酶、肌酐及尿素氮的变化。  7、ELISA检测皮肤移植4天后各组血液中分泌细胞因子IL-1β、IL-2、IL-4、IL-10、INF-γ的水平。  8、QAR-CYT-3芯片检测皮肤移植4天后各组血液中细胞因子B7-2b、NGF、CINC-1、CINC-2、CINC-3、CNTF、Fractalkine、GM-CSF、ICAM-1、IFNg、IL-1a、IL-1b、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、LIX、IL-13、L-Selectin、MCP-1、PDGF-AA、Prolactin R、RAGE、TCK-1、TIMP-1、TNFa、VEGF的变化。  9、流式细胞仪检测皮肤移植4天后各组血液中CD3+、CD4+、CD8+和Foxp3+T细胞的变化。  结果:  1、IvIg组及Sub-Inj组1mgIgG的皮瓣存活时间最长,且开始排斥的时间最晚;  2、从皮肤生存率曲线可见到,Sub-Inj组的皮肤耐受时间最长;  3、皮肤移植术后4d,根据病理情况,可见到Sub-Inj组的移植皮肤排斥反应最少;  4、皮肤移植术后4d,Sub-Inj组淋巴细胞及中性粒细胞明显低于其他组;  5、皮肤移植术后4d,PBS-Inj组及Intra-Inj组的肝肾功能损害明显比正常组、IvIg组及Sub-Inj组严重;  6、皮肤移植术后4d,通过ELISA检测,Sub-Inj组IL-4及IL-10高于其他组;  7、皮肤移植术后4d,QAR-CYT-3芯片检测Sub-Inj组IL-1α、IL-2、L-Selectin、GM-CSF、B7-2、Fractalkine及ICAM-1低于其他组,Sub-Inj组IL-4、IL-10、MCP-1高于其他组;  8、皮肤移植术后4d,流式细胞仪检测Sub-Inj组的CD3+细胞是比PBS-Inj组、Intra-Inj组及IvIg组减低,Sub-Inj组在CD4+/CD8+的细胞比例当中比PBS-Inj组、Intra-Inj组及IvIg组升高;Sub-Inj组和IvIg组的CD4+CD25+Foxp3+T细胞比PBS-Inj组、Intra-Inj组升高,差异统计学意义(P<0.05)。  结论:  1、IgG能使大鼠移植皮肤耐受时间延长,在不同的剂量当中,无论是静脉注射或者是皮下注射IgG,都是注射1mgIgG的皮瓣存活时间最长,且开始出现排斥的时间最晚。而注射0.1、0.5、2、5mgIgG都较早皮瓣就已经排斥完毕。说明注射 IgG的剂量太少起不到作用,而太大可能加速了排斥。  2、在不同的注射方式当中,Sub-Inj组的皮肤耐受时间最长,效果最好,肝肾功能损害最小,其机制可能是:  1)由于CD4+CD25+Foxp3+Tregs细胞活跃的原因;  2)由于局部发生了抗原抗体免疫反应,阻止了对内皮细胞及上皮组织等的损害,从而保护了移植皮肤的血管免受损害,使移植物的排斥时间延长;  3)在此过程中细胞因子IL-4、IL-10、MCP-1的活化,细胞因子IL-1α、IL-2、L-Selectin、GM-CSF、B7-2、Fractalkine及ICAM-1的抑制,起到一定的作用。
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