轉(zhuǎn)化生長因子-β1和Ⅲ型前膠原肽在百草枯中毒引發(fā)肺纖維化中的作用及機(jī)制研究

周小煊,鄭雪冰,劉 暢,孫曉莉

(吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院急救醫(yī)學(xué)科,吉林長春130033)

百草枯(paraquat,PQ)中毒已成為嚴(yán)重影響我國人民群眾健康的內(nèi)科急危重癥,中毒后損害的靶器官為肺,引起不可逆的進(jìn)行性肺纖維化而導(dǎo)致患者死亡[1]。PQ引起肺纖維化及多器官損傷的發(fā)病機(jī)制目前尚不清楚,但可能與細(xì)胞因子瀑布樣生成及氧自由基的形成有關(guān)。本研究通過測定百草枯中毒患者血清轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)和Ⅲ型前膠原肽(PⅢP)水平,探討百草枯通過誘導(dǎo)細(xì)胞因子表達(dá)和釋放引發(fā)肺損傷的發(fā)病機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2007年2月至2009年2月期間在我科住院治療的資料完整的百草枯中毒患者19例作為中毒組,選取體檢健康者20例為對照組。中毒組組19例,男7例,女12例,年齡 19-60歲,平均(39.5±12.6)歲;服毒劑量10-50 ml,發(fā)病至洗胃時間0.5-5 h,發(fā)病至開始用藥時間2-10 h。對照組20例,男 10例,女 10例,年齡 21-63歲,平均(41.2±13.3)歲。兩組研究對象既往身體將康,均無明確的心、肺、肝、腎、腦等臟器疾患史。

1.2 血清 TGF-β和PⅢP水平測定

1.2.1 標(biāo)本采集與分離 中毒組組患者均于入院后即刻和第5、10、14天于晨起空腹抽取靜脈血,同時采集對照組受試者空腹靜脈血分離血清,置-70℃低溫保存留待同批檢測。1.2.2 測定方法及主要試劑 血清TGF-β1和PⅢP水平均采用酶聯(lián)免疫吸附(ELISA)法測定。TGF-β1和PⅢP ELISA試劑盒由史瑞可生物(上海)有限公司提供,檢測范圍分別為0-400 pmol/L和0-80 ng/ml,敏感度分別為1.0 pmol/L和0.1 ng/ml,操作按試劑盒說明書進(jìn)行。

1.3 觀察指標(biāo)與統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 觀察并比較兩組血清TGF-β1和PⅢP水平。數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行處理,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,多個樣本均數(shù)比較采用單因素方差分析,均數(shù)間兩兩比較采用q檢驗(yàn),各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果以P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 中毒組患者于發(fā)病第5、10和14天的存活例數(shù) 中毒組的19例患者于發(fā)病第5、10和14天的存活例數(shù)分別為17例、16例和8例。

2.2 兩組研究對象血清TGF-β1和PⅢP水平比較組內(nèi)比較,中毒組患者血清TGF-β1和PⅢP水平于入院后即刻、發(fā)病第5、10和14天呈逐漸增高趨勢(均P＜0.01),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。組間比較,中毒組患者血清TGF-β1和PⅢP水平于入院后即刻、發(fā)病第5、10和14天均明顯高于對照組(均 P＜0.01),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表1。

表1 兩組研究對象血清TGF-β1和PⅢP水平比較(±s)

表1 兩組研究對象血清TGF-β1和PⅢP水平比較(±s)

注:組內(nèi)與入院即刻比較△P＜0.01,與5天比較○P＜0.01,與10天比較□P＜0.01;組間各時間點(diǎn)與對照組比較均P＜0.01

組別 n TGF-β1(pmol/L)PⅢP(ng/ml)常規(guī)治療組入院即刻 19 104.7±13.7 13.6±3.7 5天 17 367.2±18.7△ 20.4±3.1△10天 16 503.7±14.3△○ 36.7±2.6△○14天 8 707.5±14.2△○□ 48.8±3.4△○□對照組 20 87.2±12.6 7.2±2.1

3 討論

百草枯是一種有機(jī)雜環(huán)類廣譜非選擇性接觸性除草劑及脫葉劑,對人畜具有較強(qiáng)毒性,人致死量約為1-3 g,因缺少特效解毒劑和螯合劑,中毒的病死率高達(dá)60%-80%[1]。PQ在進(jìn)入機(jī)體后,被肺泡Ⅰ型和Ⅱ型上皮細(xì)胞選擇性攝取,肺組織PQ濃度是血漿濃度的10-90倍[2]。盡管目前采用先進(jìn)的生命支持手段雖能減少PQ中毒患者死于MODS的比例,但仍不能阻斷PQ中毒后肺纖維化的發(fā)生和降低PQ中毒患者死于遲發(fā)性肺纖維化的比例。引起肺纖維化及多器官損傷的發(fā)病機(jī)制目前尚不清楚,但可能與細(xì)胞因子的瀑布樣生成及氧自由基的形成有關(guān)。目前,對于細(xì)胞因子在百草枯中毒引發(fā)肺纖維化過程中的作用機(jī)制研究尚不深入。

TGF-β是一種生物學(xué)功能復(fù)雜的細(xì)胞因子,參與調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、凋亡、黏附和運(yùn)動及細(xì)胞外基質(zhì)的分泌,是組織生長、修復(fù)、增殖的重要因子,也是肺纖維化發(fā)生過程中最直接的細(xì)胞因子,它由體內(nèi)多種炎癥細(xì)胞如嗜酸性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及肌纖維細(xì)胞和成纖維細(xì)胞合成與分泌。TGF-β能促進(jìn)成纖維細(xì)胞分裂、增殖,并能誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞等多種細(xì)胞合成和分泌細(xì)胞外基質(zhì)蛋白并抑制其分解,可促進(jìn)包括Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型膠原、透明質(zhì)酸、纖維連接蛋白等的合成與分泌,致細(xì)胞外基質(zhì)在肺內(nèi)積聚,肺泡壁增厚,最終引起肺纖維化和呼吸功能障礙。TGF-β還可促使成纖維細(xì)胞表型向成肌纖維細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化,而成肌纖維細(xì)胞也參與細(xì)胞外基質(zhì)沉積,在肺纖維化發(fā)病機(jī)制中起著重要作用。TGF-β可促進(jìn)炎癥的發(fā)展,上調(diào)膠原和纖維粘連蛋白的mRNA表達(dá)水平,從而使細(xì)胞外基質(zhì)合成和沉積,使損傷區(qū)域成纖維細(xì)胞大量增殖,促進(jìn)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化,還可影響其他纖維化細(xì)胞因子,導(dǎo)致纖維化發(fā)生[3]。PⅢP是Ⅲ型前膠原轉(zhuǎn)成Ⅲ型膠原時釋放的多肽,血清PⅢP的水平能反映出Ⅲ型膠原的合成程度。PⅢP是反映肺纖維化的一個早期指標(biāo),PⅢP值增加提示組織的炎癥或纖維化開始。PⅢP有助于肺纖維化的早期診斷及活動性評價,同時也是一個有用的療效觀察指標(biāo)[4]。

本研究結(jié)果提示,百草枯中毒患者血清中TGF-β1和PⅢP水平明顯增高并隨著中毒時間的延長呈逐漸增高趨勢,表明上述細(xì)胞因子在百草枯中毒引發(fā)肺纖維化過程中發(fā)揮了重要作用,百草枯通過誘導(dǎo)上述細(xì)胞因子的表達(dá)和釋放引起患者發(fā)生進(jìn)行性肺纖維化,從而從細(xì)胞因子角度闡明了百草枯中毒引發(fā)肺纖維化的發(fā)病機(jī)制。

總之,百草枯中毒是一個嚴(yán)重的急危重癥并伴隨著復(fù)雜的病理生理過程,其通過誘導(dǎo)多種細(xì)胞因子的表達(dá)和釋放引起MODS、ARDS和進(jìn)行性肺纖維化等導(dǎo)致患者死亡。本研究已證實(shí)TGF-β1和PⅢP在百草枯中毒引起肺纖維化過程中發(fā)揮著重要作用,故可進(jìn)一步開發(fā)上述細(xì)胞因子的特異性拮抗劑以期用于治療百草枯中毒。

[1]鄭雪冰,孫曉莉.百草枯中毒的治療[J].中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志,2008,26(10):635.

[2]陳 慧,石漢文,田英平.百草枯中毒致肺損傷的研究進(jìn)展[J].臨床薈萃,2006,21(2):146.

[3]肖清萍,孫 堅(jiān).肺間質(zhì)纖維化的發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展[J].江西醫(yī)藥,2007,42(6):569.

[4]易賽麗,劉菱芬.Ⅲ型前膠原肽-肺纖維化診斷指標(biāo)[J].國外醫(yī)學(xué)·衛(wèi)生學(xué)分冊,1991,18(1):10.