大氣污染物對大鼠肺炎性細(xì)胞因子影響

1、    【關(guān)鍵詞】  ,大氣污染物；支氣管肺泡灌洗液；細(xì)胞因子摘要： 目的   研究大氣污染物對大鼠肺炎性細(xì)胞因子的影響，探討大氣污染對呼吸系統(tǒng)炎性損傷的機制。方法   48只Wistar大鼠，體重200240g，隨機分為實驗組(1d組、7d組和30d組)和對照組。實驗組分別進(jìn)行可吸入顆粒物(PM10)染塵，SO2、NO2和CO染毒。PM10染塵采用氣管注入法，灌注1ml含15mg PM10生理鹽水混懸液；染毒采用靜態(tài)吸入SO2、NO2、CO空氣混合氣，濃度分別為15，12，400mg/m3,每

2、天吸入2h，分別吸入1，7及30d；對照組大鼠氣管注入1ml生理鹽水并吸入正?？諝狻７謩e于染毒后1，7，30d進(jìn)行支氣管肺泡灌洗，觀察灌洗液中白細(xì)胞總數(shù)及其分類；采用ELISA法測定支氣管肺泡灌洗液(BALF)中炎性細(xì)胞因子水平。結(jié)果   實驗組大鼠BALF中，白細(xì)胞總數(shù)、中性粒細(xì)胞百分比明顯升高，與對照組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P005或P001)。1d組大鼠BALF中，腫瘤壞死因子(TNF)、白細(xì)胞介素6(IL6)、白細(xì)胞介素8(IL8)及白細(xì)胞介素10(IL10)水平均明顯高于對照組(P005)，各炎性細(xì)胞因子間有較好的相關(guān)性。結(jié)論   大氣污染物可

3、引起大鼠肺促炎細(xì)胞因子與抗炎細(xì)胞因子表達(dá)失衡，造成肺組織的炎性損傷。關(guān)鍵詞： 大氣污染物；支氣管肺泡灌洗液；細(xì)胞因子Effects of air pollutants on pulmonary inflammatory cytokines in rats   Abstract： Objective   To study the effects of air pollutants on pulmonary inflammatory cytokines in rats,and to explore the mechanism of air pollution

4、 on inflammatory injury of respiratory system.Methods   Fourty-eight Wistar rats (200240g) were randomly divided into treated groups (1d,7d,and 30d groups) and control group.The tested rats were respectively exposed to PM10 of 15mg in 1ml saline by intratracheal instillation,and then were

5、exposed to mixed gases of SO2,NO2,and CO (15,12,and 400mg/m3 respectively) by static inhalation 2h per day for 1d,7d and 30d respectively.One ml saline was instilled and general air was inhaled by rats of the control group.Results   The counts of white blood cell (WBC) and the percentages

6、of neutrophil (Neu) in treated groups were significantly higher than those in the control group (P005 or P001).The levels of TNF，IL6,IL8,and IL10 in rats of oneday group were significantly higher than those in the control group (P005).There were positive relationships among cytokines.Conclusion 

7、;  Air pollutants can induce the imbalance on the expression of proand antiinflammatory cytokines and result in inflammatory injury of respiratory system.Key words： air pollutants;bronchoalveolar lavage fluids (BALF);cytokines      大氣污染直接作用的靶器官是呼吸系統(tǒng)，長期反復(fù)接觸會使人體免疫力低下，引起氣管炎、支氣管

8、哮喘等慢性疾病。目前有關(guān)大氣污染對機體呼吸系統(tǒng)炎性損傷機制尚未完全明確。本文通過制備大氣污染的動物模型，從大氣污染對大鼠呼吸道微生態(tài)、氧化損傷及病理學(xué)改變等方面進(jìn)行了研究1-4。本文通過測定大鼠支氣管肺泡灌洗液(BALF)中腫瘤壞死因子(TNF)、白細(xì)胞介素6(IL6)、白細(xì)胞介素8(IL8)及白細(xì)胞介素4(IL4)、白細(xì)胞介素10(IL10)的水平，進(jìn)一步探討大氣污染對大鼠呼吸系統(tǒng)炎性損傷的作用機制。結(jié)果報告如下。1   材料與方法11   材料   111   可吸入顆粒物(PM10)制備  

9、0;(1)樣品采集：冬季采暖季節(jié)，選擇煤煙、交通及生活污染區(qū)為采樣點，用日本產(chǎn)低流量(2030L/min)粉塵采樣器和稱重的55mm玻璃纖維濾膜，每天連續(xù)采樣24h，連續(xù)采集30d;濾膜干燥后稱重計算采塵量，含塵濾膜在-20下保存。(2)PM10懸浮液制備：將各采樣點濾膜同時用一定量的生理鹽水超聲震蕩洗脫20min，吸去濾膜水分，干燥后稱重，計算生理鹽水中粉塵量，定容后使其粉塵濃度為15g/L。112   標(biāo)準(zhǔn)混合氣制備   高于染毒濃度12倍的SO2、NO2、CO的空氣標(biāo)準(zhǔn)混合氣由具有國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)資質(zhì)認(rèn)證的大連特種氣體產(chǎn)業(yè)公司提供。染毒時將標(biāo)準(zhǔn)混合氣減

10、壓，以流量計控制流速，稀釋12倍后分別放入染毒柜內(nèi)。113   實驗動物及分組   48只健康Wistar大鼠，體重200240g，雌雄各半(中國醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心)。隨機分為3個實驗組(1，7，30d組)和對照組，每組12只。12   方法121   染塵及染毒   (1)染塵：乙醚麻醉下氣管注入染塵，實驗組大鼠注入1ml含15mg PM10的生理鹽水混懸液，對照組大鼠注入1ml生理鹽水。(2)染毒：采用體積為60L染毒柜，每柜放入2只大鼠。實驗組大鼠靜態(tài)吸入濃度分別為15，12，400mg

11、/m3的SO2、NO2、CO的空氣混合氣。每天吸入2h，各組分別吸入1，7及30d；對照組吸入正?？諝狻M10、SO2、NO2及CO濃度均相當(dāng)于國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB30951996)二級日標(biāo)準(zhǔn)的100倍。122   采集大鼠樣品   于染毒結(jié)束后次日處死大鼠，對照組大鼠分3批處死。乙醚麻醉下腹主動脈取血，分離血清；用37生理鹽水進(jìn)行支氣管肺泡灌洗(BAL)，每次2ml，洗3次，合并BALF，3000r/min離心10min。血清及BALF上清液置于-80低溫冰箱保存。123   檢測指標(biāo)及方法   BALF

12、沉淀中白細(xì)胞(WBC)總數(shù)及分類巨噬細(xì)胞(AM)、淋巴細(xì)胞(Lym)、中性粒細(xì)胞(Neu)，采用常規(guī)計數(shù)及瑞氏染色法。BALF中TNF、IL6、IL8、IL4及IL10水平采用雙抗夾心ELISA法測定(美國RD公司及晶美公司)；用CLINIBIO128型酶標(biāo)儀(奧地利公司)測量吸光度(A)值。13   統(tǒng)計分析   應(yīng)用SPSS100軟件擬合最佳的曲線回歸方程，求出樣品中各細(xì)胞因子濃度，進(jìn)行單因素方差分析及相關(guān)分析。2   結(jié)果21   白細(xì)胞總數(shù)及分類(表1)   實驗組大鼠BALF中WBC數(shù)

13、及中性粒細(xì)胞百分比升高，與對照組比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，尤以1d組明顯(P001)；7及30d組WBC數(shù)及中性粒細(xì)胞百分比下降，與1d組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P001)。表1   BALF中白細(xì)胞總數(shù)及分類（略）注：與對照組比較，a P005,b P001;與1d組比較，c P005,d P00122   促炎細(xì)胞因子水平(表2)   染毒1d組大鼠BALF中IL6、IL8及TNF水平顯著高于對照組；7及30d組水平下降，與1d組比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。各因子中IL6表達(dá)水平最高，其次為TNF。表2   BALF中

14、促炎細(xì)胞因子水平的比較（略）注：與對照組比較，a P005,b P001;與1d組比較，c P005,d P00123   抗炎細(xì)胞因子水平(表3)   實驗組大鼠BALF中IL10水平顯著高于對照組，尤以1d組明顯；7及30d組水平有所下降，與對照組及1d組比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，且IL10表達(dá)水平高于IL4。表3   BALF中抗炎細(xì)胞因子水平的比較（略）注：與對照組比較，a P005,b P001;與1d組比較，d P00124   炎性損傷指標(biāo)的相關(guān)分析   簡單相關(guān)分析結(jié)果顯示，10對

15、炎性損傷指標(biāo)均呈不同程度的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)(r)為03970785，均P005；偏相關(guān)分析結(jié)果顯示，只有簡單相關(guān)程度較高的前5對指標(biāo)呈中等程度正相關(guān)(r=0455206460)。3   討論炎性細(xì)胞因子(Inflammatory cytokines,ICKs)是由各種免疫細(xì)胞和組織細(xì)胞分泌，具有調(diào)節(jié)炎性細(xì)胞功能及行為、影響炎性反應(yīng)及轉(zhuǎn)歸的細(xì)胞活性物質(zhì)，根據(jù)其對炎癥反應(yīng)的不同影響，可分為促炎因子和抗炎因子2類5。本文結(jié)果顯示，實驗組大鼠BALF中白細(xì)胞總數(shù)和中性粒細(xì)胞百分比均高于對照組，尤以1d組明顯，提示大氣污染物已引起大鼠呼吸系統(tǒng)明顯的炎癥反應(yīng)。7及30d組白細(xì)胞總數(shù)和中

16、性粒細(xì)胞百分比有所回落，但與對照組和1d組比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，表明炎癥正處于消退期，其結(jié)果反映了炎癥生理過程的變化，與劉春濤等6報道的一致。本研究結(jié)果顯示，1d組大鼠BALF中IL6、IL8、TNF水平明顯高于對照組，并且偏相關(guān)分析結(jié)果顯示，TNF與IL6(r=06217)及IL8與IL6(r=04552)分別呈中等程度正相關(guān)。說明在炎癥早期IL6、IL8及TNF之間存在著密切的聯(lián)系。TNF可能啟動了IL6、IL8等細(xì)胞因子群，使其合成、分泌增多，誘導(dǎo)多形核白細(xì)胞(PMN)在肺組織聚集、粘附、并釋放IL6和IL8等炎性介質(zhì)7；而IL6可激活中性粒細(xì)胞、延遲吞噬細(xì)胞對衰老和喪失功能的中性粒細(xì)

17、胞的吞噬，從而加劇了炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生；IL8可誘導(dǎo)PMN趨化至炎癥部位，脫顆粒，產(chǎn)生超氧離子，造成肺組織損傷8。本研究結(jié)果顯示，IL4變化不明顯，與對照組比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，提示促炎細(xì)胞因子(TNF和IL6)和抗炎細(xì)胞因子(IL4和IL10)的變化趨勢不平行，處于一種失衡狀態(tài)，這種局部失衡狀態(tài)的炎癥反應(yīng)可能是造成組織炎性損傷的一個重要原因。本研究結(jié)果表明，大氣混合污染物可誘導(dǎo)大鼠肺組織IL6、IL8、TNF、IL4及IL10的釋放，導(dǎo)致肺組織的炎性損傷。促炎因子中以IL6和TNF表達(dá)水平較高，且與抗炎因子IL4及IL10呈較好的相關(guān)性；抗炎因子IL10表達(dá)水平高于IL4，因此，TNF、IL6

18、和IL10可作為大氣污染所致肺早期炎癥的敏感指標(biāo)。參考文獻(xiàn)1   肖純凌，王任群，席淑華，等.模擬大氣污染對大鼠呼吸道微生態(tài)的影響J.中國公共衛(wèi)生，2003，19(9)：1134-1135.2   肖純凌，席淑華，王任群，等.大氣污染物對大鼠抗脂質(zhì)過氧化能力的損傷J.環(huán)境與健康雜志，2003，20(5)：277-279.3   肖純凌，席淑華，王任群，等.大氣污染對大鼠細(xì)胞因子的影響J.中國公共衛(wèi)生，2003，19(7)：839-840.4   肖純凌，王任群，趙肅，等.大氣污染對大鼠肺細(xì)胞毒性及病理學(xué)研究J.中國公共衛(wèi)生，2004，20(10)：1200-1202.5   RiffoVasquez Y,Spina D.Role of Cytokines and chemokines in bronchial hyperresponsiveness and airway inflammationJ.Pharmacol Ther,2002,94(3):185-211.6   劉春