中波紫外线对实验性矽肺大鼠血清细胞因子的影响.doc

中波紫外线对实验性矽肺大鼠血清细胞因子的影响 作者：李鸿成， 宋琦如， 王发选， 宋灿磊【摘要】 目的 探讨中波紫外线(UVB)对矽肺大鼠血清细胞因子的影响。方法 健康成年雄性SD大鼠54只，随机分为3组，即生理盐水组、矽肺模型组和中波紫外线+矽肺组，每组18只，分3个时间点进行，每个时间点6只动物。通过一次性非暴露式气管注入二氧化硅粉尘，建立矽肺大鼠动物模型，并同时施加UVB照射。测定各组大鼠血清中肿瘤坏死因子-(TNF-)、白细胞介素1(IL-1)和白细胞介素2(IL-2)的含量。结果 与生理盐水组比较，矽肺模型组大鼠血清IL-1、TNF-含量在各个时间点均升高，IL-2含量在40、50 d时升高；中波紫外线+矽肺组大鼠血清IL-1含量在40、50d时，IL-2在50d时升高；与矽肺模型组比较，中波紫外线+矽肺组血清中IL-1、IL-2和TNF-的含量在30d时均降低。结论 SiO2使大鼠血清细胞因子含量增加；UVB长时间、大剂量照射可抑制矽肺大鼠免疫细胞功能，使细胞因子分泌减少，可能减缓矽肺纤维化的发生。 【关键词】 中波紫外线；矽肺；免疫功能；细胞因子 矽肺是由于在生产过程中长期吸入含有游离二氧化硅粉尘而引起的一种职业病。矽肺的主要病变表现为肺纤维结缔组织增生，形成矽结节。矽肺的发生与粉尘的性质和巨噬细胞有关，但机体的免疫功能状态对矽肺的影响或影响程度报道不多。环境中的紫外线实际上充当着一种免疫系统的抑制剂1，将紫外线照射作为一种影响因素引入到矽肺的发生、发展过程中，观察其对矽肺的影响就有了现实意义。由于人类活动对臭氧层的破坏，削弱了大气层对中波紫外线的屏障作用，而中波紫外线的生物学作用尤为重要。为此，本研究拟应用中波紫外线照射矽肺模型大鼠，观察大鼠血清细胞因子的变化及其与大鼠矽肺纤维化的关系。 1 材料与方法 1.1 实验动物 健康成年SD雄性大鼠54只，体重为180220g，由西安交通大学实验动物中心提供。 1.2 实验试剂及配制 石英粉尘(其中游离SiO2含量为97%，粒径小于5m的占99.5%)；青霉素(80万U)；生理盐水；水合氯醛(10%)；肿瘤坏死因子-(TNF-)、白细胞介素1(IL-1)和白细胞介素2(IL-2)测定试剂盒(解放军总医院科技开发中心放免研究所)。 SiO2粉尘混悬液：称取石英粉尘5.0g，量取生理盐水100.0mL配成浓度为50mg/mL的粉尘悬液，高压蒸气灭菌后，4冰箱保存，临用前加入青霉素(3107 U/L)；10%的水合氯醛：称取水合氯醛10.0g，加生理盐水定容至100.0mL配成浓度为10%的水合氯醛。 1.3 实验方法 1.3.1 大鼠矽肺模型制备2 将大鼠用乙醚麻醉，用镊子轻轻拉出大鼠舌头，借助耳镜观察到随呼吸开闭的声门开口，用16号钝针头穿刺针轻轻穿入，回抽时见有连续气泡上升时，非暴露式气管注入法一次性注入SiO2粉尘混悬液1.0mL，正常喂养。 1.3.2 实验分组和紫外线照射方案 将54只成年雄性SD大鼠，随机分为生理盐水组、矽肺模型组、中波紫外线+矽肺组，每组18只，给予标准饲料，自由饮水。分3个时相进行，每个时相6只动物。(1)生理盐水组：非暴露式气管注入法一次性注入生理盐水1.0mL，正常喂养；(2)矽肺模型组：采用上述大鼠矽肺模型制备方法；(3)中波紫外线+矽肺组：采用上述大鼠矽肺模型制备方法后，用机械法脱掉其背部实验区域毛发(面积约5cm6cm)，放置在本室自制的紫外线照射箱内，UVB灯光作为照射光源，距离大鼠皮肤约10cm左右，进行紫外线照射，每周照射7d，每天照射2h，UVB强度为60W/cm23。分别于处理后第30、40、50d时处死动物，其UVB照射剂量分别为388.8、518.4、648.0JUVB照射剂量(J)=UVB强度(W/cm2)10-6实验区域面积(cm2)总照射时间(s)。 1.4 实验取材 各组于染毒后第30、40、50d时，按300mg/kg体重量腹腔注射10%水合氯醛，待大鼠麻醉后固定四肢，仰卧位固定于操作台上打开胸腔，心尖取血8mL，迅速低温离心分离血清(4，3000r/min，10min)，置于-20冰箱保存，用于测定血清IL-1、IL-2、TNF-的含量。 1.5 指标检测 采用放射免疫法检测血清IL-1、IL-2和TNF-含量，具体操作严格按照试剂盒说明书。 1.6 统计学方法 应用SPSS 11.5统计软件建立数据库，各组数值以均值标准差(s)表示。各时间点组间比较采用单因素方差分析，显著性水平为=0.05。 2 结果 2.1 大鼠血清IL-1的测定结果 由表1可见，随着实验染毒时间延长，矽肺模型组和中波紫外线+矽肺模型组大鼠血清IL-1含量呈增高趋势，在50d时达到最高值。矽肺模型组血清IL-1含量在各个时间点均高于生理盐水组(P0.01)；第40d和50d时，中波紫外线+矽肺组IL-1的含量均高于生理盐水组(P0.05或 P0.01)；30d时中波紫外线+矽肺组IL-1含量低于矽肺模型组(P0.05)。表1 实验染毒后各时间点各组大鼠血清IL-1含量测定结果由表2可见，随着实验染毒时间延长，矽肺模型组和中波紫外线+矽肺模型组大鼠血清IL-2含量有增高的趋势，在50d时达到最高值。第40、50d时，矽肺模型组IL-2的含量均高于生理盐水组(P0.05)；第50天时，中波紫外线+矽肺组IL-2的含量高于生理盐水组(P0.05)；第30天时，中波紫外线+矽肺组IL-2含量低于矽肺模型组(P0.05)。 2.3 大鼠血清TNF-含量的测定结果 由表3可见，矽肺模型组大鼠血清TNF-含量随实验染毒时间延长有增高的趋势，在50天时达到最高值。矽肺模型组血清TNF-含量在各个时间点均高于对照组(P0.01)；第40天时，中波紫外线+矽肺组TNF-含量高于对照组；第30天时，中波紫外线+矽肺组TNF-含量低于矽肺模型组(P0.01)。表2 实验染毒后各时间点各组大鼠血清IL-2含量测定结果表3 实验染毒后各时间点各组大鼠血清TNF-含量测定结3 讨论 矽肺是由于长期吸入含二氧化硅的粉尘而引起的以肺组织弥漫性纤维化为主要表现的疾病，其最基本的病理反应是肺成纤维细胞和肺泡上皮细胞的增殖和矽结节的形成。目前认为，SiO2刺激肺泡巨噬细胞(PAM)等免疫细胞产生的细胞因子和各种活性物质，如IL-1、IL-2、IL-6和TNF-等是肺纤维化发生的直接因素4。很多研究证实，肺泡巨噬细胞能释放多种细胞因子5，并认为正是这些细胞因子(包括IL-1、IL-2、TNF-等)在肺纤维化过程中调节着成纤维细胞的增殖和胶原的合成6。本实验研究结果表明，矽肺模型组实验染毒后各时间点大鼠血清IL-1和TNF-含量均明显高于对照组，IL-2含量在40、50d明显高于对照组，提示SiO2粉尘刺激大鼠机体免疫细胞活动增强，分泌的细胞因子含量升高，且随着时间的延长有增高趋势，这与李霖7研究结果一致。而与矽肺模型组相比，中波紫外线+矽肺模型组大鼠血清IL-1、IL-2和TNF-含量在30 d时明显降低，提示中波紫外线照射在30 d时对矽肺大鼠血清细胞因子有明显的抑制作用，其他各时间点无明显变化。中波紫外线对血清细胞因子的抑制作用可能的机制是，大剂量UVB照射可抑制大鼠免疫细胞功能，影响细胞因子mRNA的表达，进而可能延缓矽肺大鼠肺组织纤维化的发生。 通过本实验结果可见，矽肺模型组大鼠血清细胞因子的活动增强，表明机体免疫细胞功能的变化与矽肺的形成有一定关系，机体细胞因子分泌增强是矽肺形成的重要机制之一；大剂量UVB照射可抑制矽肺模型大鼠免疫细胞因子的表达，进而提示UVB可能是通过抑制机体免疫细胞功能而延缓矽肺的发病过程。但是由于本研究是整体试验，UVB照射后机体免疫功能和相关免疫细胞因子的变化，受到多种因素的影响，故关于UVB在体内对免疫细胞及相关细胞因子的影响及其与矽肺纤维化发生发展的关系还有待于进一步深入研究探讨。【参考文献】 1 王炳忠.紫外线的生物作用及其对人类的影响J.太阳能，2003，6：13-14.2 朱建伟，曹春玲，孙德刚，等.尘肺清颗粒防治大鼠实验性矽肺的病理观察J.中国职业医学，2006，33(6)：437-440.3 于业军，李政敏，刘晓萍，等.扇贝多肽对UVB损伤无毛小鼠皮肤结构及其抗氧化剂含量的影响J.中国麻风皮肤病杂志，2004，20(1)：20-23.4 Melloni B，Leaur O，Bouhadiba T，et al.Effect of esposure to silica on human alveolar macrophages in supporting growth activity in type II epithelial cellsJ. Thorax，1996，51(8)：781-786.5 何凤生.中华职业医学M.北京：人民出版社，1999：814281.6 Williams AO，Flanders KC，Saffiotti，et al.Immuno histochemica lloc