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编号:10283851
亚胺培南/西司他丁对肺炎大鼠的免疫调节作用
http://www.100md.com 《中国抗生素杂志》 2000年第3期
     作者:蔡少华 杨剑军 姚汉德 黄念秋 张进川

    单位:解放军总医院,北京 100853

    关键词:亚胺培南/西司他丁;大鼠;肺炎;免疫学

    中国抗生素杂志000313 摘 要 研究亚胺培南/西司他丁(IPM/CS)对肺炎大鼠的免疫调节作用。采用气管内注入感染法建立肺炎克雷伯氏菌肺炎模型,按临床治疗剂量折算出大鼠等效剂量,连续7d腹腔注射IPM/CS及阿米卡星(AMK),活体取材测定免疫指标。结果显示IPM/CS使T淋巴细胞CD+3亚群及CD+4/CD+8比值升高,增强巨噬细胞吞噬功能,对巨噬细胞ADCC活性及ACP活性和中性粒细胞化学发光无明显影响;AMK则使CD+3亚群及CD+4/CD+8降低,还降低巨噬细胞ADCC活性和吞噬功能。提示IPM/CS和AMK分别促进和抑制了肺炎大鼠T淋巴细胞和巨噬细胞功能。
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    Immunomodulating effects of imipenem/cilastatin in pneumonic rats

    Cai Shaohua,Yang Jianjun,Yao Hande,Huang Nianqiu,Zhang Jinchuang

    (General Hospital of PLA,Beijing 100853)

    ABSTRACT To study the immunomodulating effects of imipenem/cilastatin (IPM/CS) and amikacin (AMK) in pneumonic rats.The male wistar rats were infected with Klebsiella pneumoniae species by the intratracheal peroral routs.IPM/CS and AMK were adiministered at therapeutic doses intraperitoneally for 7 days and several immunologic parameters were measured.IPM/CS enhanced the number of CD+3 and CD+4/CD+8 value.The phygocytosis of macrophages was increased by IPM/CS.The weight of organs (thymus and spleen),B cell density in the germinal centre of splenic follicles,ADCC and ACP activity of the macrophages,PMN-CL had no significant alteration in IPM/CS group.IPM/CS and AMK could promote or restrain the immune response of T lymphocytes and macrophages in pneumonic rats,respectively.
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    KEY WORDS Imipenem/cilastatin(IPM/CS);Rats;Pneumonia;Immunology

    成功的抗感染治疗取决于敏感抗生素和机体免疫的协同作用。已有证据显示抗生素对机体免疫有一定影响[1~3],其正负调节作用对肺炎预后的好坏不可忽视。亚胺培南/西司他丁(imipenem/cilastatin,IPM/CS)是一种高效超广谱抗生素,疗效肯定[4]。该药对免疫功能的影响,国内尚无报道,本研究通过肺炎大鼠的体内给药,动态观察大鼠免疫指标变化并与阿米卡星(amikacin,AMK)作对照研究,初步探讨了IPM/CS和AMK的免疫调节作用,以为临床用药提供参考。

    1 材料

    1.1 动物

    纯系Wistar大鼠40只,雄性,鼠龄4月,体重(220±20)g,购自军事医学科学院动物饲养场,随机分为正常组、肺炎组、IPM/CS及AMK治疗组,标准条件下分笼饲养。
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    1.2 菌株

    肺炎克雷伯氏菌由中国药品生物制品检定所提供,菌种号46114。新购的菌种先行增菌,经过2次小鼠腹腔接种增毒,取经鉴定后的细菌在琼脂斜面上培养24h,用生理盐水稀释成含菌量1×107 CFU/ml的混悬液待用。

    1.3 抗生素

    IPM/CS为美国Merck Sharp & Dohme公司产品(批号k4838,商品名:Tienam);AMK为意大利产品(批号B1632,商品名:Likacin)。分别根据临床治疗剂量IPM/CS 25及AMK 15mg/(kg.24h),应用公式:大鼠等效剂量(mg/kg)=折算系数×临床治疗剂量(mg/kg)。计算出大鼠等效剂量为IPM/CS 150及AMK 95mg/(kg.24h)。
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    2 方法

    2.1 大鼠肺炎模型制备及实验步骤

    乙醚麻醉后,垂直固定大鼠,显露声门,用12号钝头注射针头插入气管内,注入细菌悬液0.1ml(含活菌1×106CFU),保持垂直体位5min,以利于细菌向支气管远端扩散,正常组注入无菌生理盐水。24h后,按预定剂量腹腔注射抗生素(容量1ml),正常组、肺炎组注射生理盐水,每天1次,连续7d,末次注射后24h麻醉动物,先用10ml Hank液冲洗腹腔,收集冲洗液,分离出腹腔细胞,然后经腹腔动脉抽血,肝素抗凝,按密度梯度离心法分离出淋巴细胞,最后取胸腺、脾称重,脾甲醛固定,制备病理切片。

    2.2 免疫器官(胸腺、脾)重量测定

    以器官系数表示,按公式器官系数=器官重量(mg)/体重(g)进行计算。
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    2.3 脾生发中心B细胞密度测定

    鼠脾病理切片置高倍(×400)显微镜下找到脾小结,将测微尺方格对准生发中心,计算方格中细胞数,每方格面积为26μm×26μm。

    2.4 中性粒细胞化学发光(PMN-CL)测定

    取肝素抗凝血60μl,加入装有400μl 0.01mol/L,pH7.2 PBS液的发光样品管中摇匀,37℃预热10min,再加入200ml 10-3mol/L鲁米诺溶液,平衡10min,在发光测试仪上先测定本底1次,然后加入调理酵母多糖悬液200μl,充分混匀,连续测定15次,每次累积积分时间10s,间隔时间2min。

    2.5 巨噬细胞(MΦ)吞噬功能测定

    将腹腔细胞调整至2.5×106活细胞/ml浓度,采用孔雀绿比色法[5]进行测定。
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    2.6 巨噬细胞抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用(ADCC)测定

    将腹腔细胞调整至1×106活细胞/ml浓度,采用孔雀绿比色法[6]进行测定。

    2.7 巨噬细胞酸性磷酸酶(ACP)测定

    将腹腔细胞调至4×106活细胞/ml浓度,取1ml移至细胞培养管中,5% CO2,37℃温箱中培养30min,弃去上清液,所剩为MΦ,培养管反复冻融6次后,采用4-氨基比林法测定(北京化工厂生产检测试剂盒),每个标本设复管5只。

    2.8 T淋巴细菌亚群测定

    将分离出的淋巴细胞,用Hank液调整至106细胞/ml,取100μl加入离心杯,放入离心涂片机中,800r/min离心2min,涂片室温下吹干、染色(军事医学科学院检测试剂盒及系列McAbs),高倍镜下观察,细胞核呈蓝色,细胞表面有红色标记物的细胞为阳性细胞,计数400个细胞,计算出阳性细菌百分率。
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    2.9 统计处理

    结果以平均值±标准差(x±s)表示,采用Dunnett t检验,取P≤0.05为差异显著(以*、△表示),P≤0.01为差异极显著(以**、△△表示)。

    3 结果

    3.1 抗生素对免疫器官重量的影响

    IPM/CS及AMK治疗组与正常组及肺炎组比较均无显著差异。

    3.2 抗生素对脾生发中心B细胞密度的影响

    如表1所示IPM/CS组及AMK组与正常组及肺炎组比较均无显著差异。

    3.3 抗生素对T淋巴细胞亚群的影响

    如表2所示,肺炎组CD+4及CD+4/CD+8显著低于正常组,IPM/CS组CD+3及CD+4/CD+8均显著高于肺炎组(P<0.05),AMK组CD+3及CD+4、CD+4/CD+8显著降低(P<0.01)。
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    3.4 抗生素对PMN-CL的影响

    如表3所示,四组间本底及峰时均无显著差异,肺炎组和AMK组峰值显著低于正常组(P<0.05)。

    3.5 抗生素对巨噬细胞(MΦ)功能的影响

    如表4所示,肺炎组吞噬功能显著低于正常组(P<0.01),IPM/CS组显著增高(P<0.01),AMK组吞噬功能显著低于正常组和肺炎组(均P<0.01),该组ADCC活性也低于正常组(P<0.05)和肺炎组(P<0.05)。四组间ACP活性无明显差异。

    表1 抗生素对大鼠脾生发中心B细胞密度的影响

    (±s,n=10) 组别
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    共计算脾小结数

    细胞密度

    正常组

    21

    41.66±7.15

    肺炎组

    18

    43.44±7.4

    IPM/CS组

    21

    44.10±9.23

    AMK组

    23
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    39.34±6.36

    表2 IPM/CS对肺炎大鼠T细胞亚群的影响(±s,n=10) 组别

    CD+3

    CD+4

    CD+8

    CD+4/CD+8

    正常组

    62.25±6.51
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    43.40±6.45

    23.00±4.71

    1.87±0.38

    肺炎组

    58.30±6.23

    35.60±7.31

    23.85±5.57

    1.47±0.28

    IPM/CS组

    65.25±6.89*

    42.40±6.83
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    21.15±4.68

    2.01±0.54*

    AMK组

    48.70±6.51**△△

    29.15±6.20△△

    21.65±4.43

    1.38±0.32

    △ 与正常组比较;* 与肺炎组比较。表3 IPM/CS对肺炎大鼠PMN-CL的影响(±s,n=10) 组别

, 百拇医药     本底(mV)

    峰时(min)

    峰值(mV)

    正常组

    20.78±6.23

    16.20±3.32

    64.71±10.81

    肺炎组

    18.31±4.90

    16.60±4.30

    50.83±13.47

    IPM/CS组
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    19.62±6.89

    16.80±4.43

    55.32±15.18

    AMK组

    17.82±6.07

    19.00±4.33

    49.04±16.00

    △ 与正常组比较。表4 IPM/CS对肺炎大鼠MΦ功能的影响(±s,n=10) 组别

    吞噬功能

    (OD值)
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    细胞毒指数

    (%)

    ACP活性

    (IU)

    正常组

    0.5318±0.1170

    10.24±2.43

    2.13±0.89

    肺炎组

    0.3571±0.1252△△

    9.47±2.47

    2.25±0.85
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    IPM/CS组

    0.5532±0.0914**

    9.84±2.66

    2.36±0.98

    AMK组

    0.2158±0.1183**△△

    6.50±2.25*△

    2.16±0.69

    △,△△与正常组比较;*,**与肺炎组比较。

    3.6 肺组织病理学改变及存活率
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    肺炎组原设大鼠12只,其中两只分别于气管内注入细菌感染后第2、4天死亡,未完成1周的观察干预期,故未测定免疫指标,不计入该组实验动物只数中,其余各组动物均存活。大体标本观察显示,肺炎组肺脏外观充血、水肿明显,其中两只鼠肺单侧实变呈褐色且与胸膜、心包粘连,不易剥离;两只鼠单侧肺出现单发或多发小脓肿,切开肺组织时有较多液体渗出;各治疗组除肺脏轻度充血外,无上述其它改变。光镜下示肺炎组肺组织呈弥漫性病变,肺泡内渗出大量中性粒细胞及少量红细胞,肺泡壁增厚且部分中断。各治疗组也可见局灶性肺泡内少量渗出,部分肺泡壁增厚,没有中断。

    4 讨论

    以往有关抗生素免疫调节的研究,多提取正常人或动物的细胞成分与药物进行体外共同孵化,虽可获得不同药物浓度的作用结果,但脱离了感染机体这个大环境,有一定局限性。本研究采用肺炎大鼠模型,按人类等效剂量及疗程进行体内给药试验,就是试图模拟人类抗感染治疗的病理生理状况,重点观察治疗浓度下抗生素的免疫调节作用。
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    国外的体外试验显示,IPM对淋巴细胞转化反应(淋转)分别产生抑制、无影响及促进的相异结果[7~9],这些研究均提取正常机体细胞与抗生素进行体外共同孵化,其结果与病情或病程均无关系,而可能与各自试验方法及药物浓度不同有关。增殖转化的T细胞包括辅助性CD+4亚群及抑制性CD+8亚群,仅凭药物对淋转的不同作用,尚不足以说明药物的正向或负向调节,只有具体分析T亚群变化,才能准确反映其调节状况。本研究发现肺炎大鼠CD+3及CD+4均减少,CD+4/CD+8下降,说明在肺炎病理状态下T细胞功能降低,IPM/CS可使CD+3及CD+4/CD+8明显升高且超过正常组,提示IPM/CS对T细胞功能有显著的促进作用,而AMK则表现出抑制作用,其机理尚不清楚。同时观察到,IPM/CS对免疫器官重量及脾生发中心B细胞密度均未产生影响,这与Grochla[10]发现IPM/CS不影响小鼠B细胞产生抗体的结果基本一致。
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    Pasqui[8]利用化学发光技术观察到,IPM在体外于高浓度(30,60mg/L)时可增强PMN的吞噬功能及超氧离子产生,于低浓度(15mg/L)时则无影响。本研究的体内给药发现IPM/CS在临床治疗浓度时对PMN-CL并无明显影响,这种体内外试验结果差异可能与药物浓度及试验对象整体状况不同有关。我们发现,IPM/CS可增强肺炎大鼠本已降低的MΦ吞噬功能,而且是通过非ADCC机制进行的。有研究[11]显示,金葡球菌经亚MIC IPM处理后,人MΦ对其吞噬和杀灭活性加强,这种间接提高免疫功能的机制可解释为,药物通过抑制菌膜蛋白(如脂多糖、A蛋白、表面抗原等)的合成及改变细胞形态、毒力,从而有利于细胞吞噬、杀灭效应的发挥及增强细菌对细胞杀伤因子的易感性。

    从IPM/CS及AMK治疗组的对比研究可见,两组肺炎大鼠经治疗后的存活率相同及肺组织病理变化均相似,但两组的部分免疫指标动态变化却截然相异,这从病情的转归来解释免疫指标的变化是矛盾的,所以我们认为这种免疫指标的变化,主要是由于药物的不同调节作用所致。在本试验治疗剂量下,IPM/CS对肺炎大鼠的T淋巴细胞及MΦ功能呈现出促进作用,这种正向调节有利于机体免疫的抗感染协同作用,实际上也就加强了药物本身的抗菌效能。抗生素的免疫调节作用,因药物的不同,在影响程度、免疫成分的针对性都有很大的差异,目前认为这种差异主要是不同药物的特殊分子结构所致,其分别的作用机制及规律性还有待深入研究。
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    蔡少华,男,生于1962年,博士,副主任医师.

    参考文献

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    10,Grochla I,Ko H I,Beuth J,et al.Effects of beta-lactam antibiotics imipenem/cilastatin and cefodizime on cellular and humoral immune responses in BALB/c-mice.Int J Med Microbial,1990;274:250

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    修回:1999-09-27, http://www.100md.com