芪蛭皺肺顆粒對COPD模型大鼠血氣分析及IL-4細胞因子表達的影響*

張 毅，李 娟，李金田，趙鯤鵬，張 弢，劉永琦，魏舒暢，蘇 韞，張明淵

(甘肅中醫藥大學，敦煌醫學與轉化教育部重點實驗室，中藥藥理與毒理學省級重點實驗室，蘭州 730000)

芪蛭皺肺顆粒對COPD模型大鼠血氣分析及IL-4細胞因子表達的影響*

張 毅，李 娟，李金田r，趙鯤鵬，張 弢，劉永琦，魏舒暢，蘇 韞，張明淵

(甘肅中醫藥大學，敦煌醫學與轉化教育部重點實驗室，中藥藥理與毒理學省級重點實驗室，蘭州 730000)

目的:觀察芪蛭皺肺顆粒(QZZF)對慢性阻塞性肺疾病(COPD)大鼠模型血氣分析及肺泡灌洗液(BALF)、血清中IL-4表達的影響，探討其阻抑COPD的效應及其機制。方法:Wistar大鼠按隨機數字表法分為空白組、模型組、蘇子降氣丸組、羅氟司特組與QZZF大、中、小劑量組，采用氣管內滴注脂多糖(LPS)加煙熏法復制COPD大鼠模型，造模后第15天開始藥物干預，第43天動脈血氣分析及檢測BALF、血清中IL-4的表達水平。結果:與空白組比較，模型組大鼠動脈血pH、PaO2、SaO2降低，血清、BALF中IL-4水平升高，差異有統計學意義;PaCO2、Hct降低不明顯，差異無統計學意義。與模型組比較，芪蛭皺肺顆粒中、小劑量組動脈血pH，芪蛭皺肺顆粒大、中、小劑量組PaO2、SaO2顯著升高，而各個治療組血清IL-4升高，QZZF中劑量組BALF中IL-4升高，差異有統計學意義。結論:芪蛭皺肺顆粒通過調節血清及BALF中IL-4表達水平，可能是通過減輕氣道炎癥浸潤、提高肺通氣和肺換氣能力、糾正低氧血癥和高碳酸血癥，從而干預COPD的發生發展。

慢性阻塞性肺疾病;芪蛭皺肺顆粒;血氣分析;白細胞介素4

慢性阻塞性肺疾病 (chronic obstructive pulmonary disease，COPD)簡稱慢阻肺，以氣道不完全可逆性氣流受限為特征，氣流受限呈進行性發展，與肺對有害氣體或有毒顆粒的異常炎癥反應有關，可伴有氣道高反應性［1］。前期研究表明，芪蛭皺肺顆粒可減輕COPD模型大鼠肺部炎癥反應，改善COPD模型大鼠呼吸功能，干預COPD模型大鼠小氣道重塑等［2～4］。本文在前期研究基礎上，擬從肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)、血清中白細胞介素4(interleukin-4，IL-4)的表達及動脈血氣分析的影響，探討芪蛭皺肺顆粒阻抑COPD的效應及機制。

1 材料與方法

1.1 動物

SPF級雄性Wistar大鼠70只，體質量(200± 20)g，由甘肅中醫藥大學科研實驗中心提供(實驗動物質量合格證編號SCXK(甘)2011-0001，動物實驗設施使用證編號 SCXK(甘)2011-0001-0001105)。

1.2 藥物

芪蛭皺肺顆粒由黃芪、水蛭、黨參等中藥組成，甘肅中醫藥大學藥物制劑室制備;蘇子降氣丸由吉林紫鑫藥業生產(產品批號11040106102);羅氟司特由無錫泓興生物醫藥科技有限公司提供(產品批號20110905)。

1.3 主要試劑與儀器

脂多糖(LPS)購自Sigma公司(L-2880)，IFN-γ、IL-4 ELISA試劑盒購自武漢博士德生物工程公司(201128)。戊巴比妥鈉，北京化學試劑公司(批號090822);蘭州香煙，蘭州煙草公司 (批號104193502);Radiometer ABL80血氣分析儀，丹麥雷度;Benchmark plus酶標儀，BIO RAD公司。

1.4 分組與造模

SPF級Wistar大鼠按隨機數字表法分為空白組、模型組、蘇子降氣丸組、羅氟司特組與芪蛭大、中、小劑量組各10只。COPD大鼠模型采用氣管內滴注LPS加煙熏法復制［4］，分別于第1天和第14天氣管內滴注LPS(0.1 mg/100 g)，第2～13天、第15～28天每日上午在容積為48 L玻璃密閉箱內持續熏蘭州牌香煙霧30 min，每日1次，每只1支。

1.5 給藥

從造模第29天起實驗動物進行灌胃干預治療，陽性對照組灌服蘇子降氣丸(相當原藥材1.08 g/ kg)、羅氟司特(0.045×10－3g/kg)，芪蛭小、中、大劑量組灌服芪蛭皺肺顆粒(相當于原藥材0.54、1.08、2.16 g/kg)，每日上午灌胃1次，連續14 d。

1.6 大鼠一般狀態、體質量觀察

觀察各組大鼠活動狀態、對外界反映的靈敏度、皮毛性狀、飲食情況、體質量變化、死亡情況及大鼠咳嗽、氣喘、鼻及呼吸道分泌物、氣道痰鳴音等癥狀并詳細記錄。各組造模前和給藥前分別稱大鼠體質量，給藥期間每周測體質量1次，觀察變化并記錄數據。

1.7 血氣分析檢測

第43天戊巴比妥鈉(40 mg/kg)腹腔注射麻醉大鼠，股動脈采血，立即采用丹麥 Radiometer ABL8型血氣分析儀進行分析。測定主要指標包括血液酸堿度(pH)、動脈血二氧化碳分壓(partial pressure of carbon dioxide，PaCO2)、動脈血氧飽和度(oxygen saturaton，SaO2)、動脈血氧分壓(pa rtialpressu re of oxygen，PaO2)、紅細胞壓積(hematocrit value，Hct)，剩余血液用于IL-4水平檢測。

1.8 大鼠血清中IL-4水平測定

將剩余血液4℃、3000 r/min離心10 min，制備血清，采用ELISA法檢測，嚴格按照試劑盒說明書進行。

1.9 大鼠肺泡灌洗液中IL-4的水平測定

采血后處死大鼠解剖出完整的肺和氣管，向左側肺葉注入0.9%生理鹽水3 ml，緩慢吸出重復2次，回收灌洗液(BALF)約為4 ml，用單層無菌紗布過濾以去除黏液，放入無菌離心管中，4℃、3000 r/ min離心10 min，取上清液約2 ml，采用ELISA法檢測，嚴格按試劑盒說明書進行。

1.10 統計學方法

采用SPSS 13.0統計軟件進行統計分析，計量資料以均數±標準差(±s)表示，多組間比較采用方差分析，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組大鼠一般狀況影響

第2次造模結束時(即第15天)，COPD模型組大鼠精神不振、活動及食量明顯減少、反應遲鈍、體瘦、皮毛稀疏、灰黃無光澤并有脫落，空白對照組大鼠精神狀態好、飲食正常、活潑好動、反應靈敏、皮毛亮澤，其余各組情況介于兩者之間未見明顯不同。

造模各組大鼠于造模開始第1天即出現輕微呼吸急促，氣粗之后漸為慢性咳嗽、口鼻潮濕、分泌物較多，并出現食少、納呆、少動;第28天第2次造模結束時，COPD模型組大鼠開始出現氣喘，部分可聞及哮鳴音。各干預組大鼠經灌胃治療后癥狀不同程度減輕，口鼻分泌物減少，進食有增加，僅偶有咳嗽。空白對照組大鼠無特殊表現。

2.2 對血氣分析的影響

表1顯示，與空白組比較，模型組大鼠動脈血pH、PaO2、SaO2降低，差異有統計學意義(P＜0.05);PaCO2、Hct降低不明顯，差異無統計學意義(P＞0.05);與模型組比較，芪蛭皺肺顆粒中、大劑量組動脈血 pH、芪蛭皺肺顆粒大、中、小劑量組PaO2、SaO2顯著升高，芪蛭皺肺顆粒中、小劑量組PaCO2減低，差異有統計學意義(P＜0.05)。

表1 各組大鼠動脈血氣分析變化情況(±s)

表1 各組大鼠動脈血氣分析變化情況(±s)

注:與空白組比較:▲P＜0.05，▲▲P＜0.01;與模型組比較:●P＜0.05，●●P＜0.01

組別pH PaCO2(mmHg) PaO2(mmHg) SaO2(%) Hct(%)空 白 組模 型 組羅 氟 司 特 組蘇 子 降 氣 組QZZF小 劑 量 組QZZF中 劑 量 組QZZF大 劑 量 組7.40±0.05 7.31±0.13▲7.37±0.03 7.36±0.03 7.37±0.05 7.42±0.02●●7.39±0.03●43.33± 9.03 52.17±12.48 41.00± 2.45●43.50± 6.80 41.33± 8.09●37.50± 4.93●●46.67± 4.63 87.50± 9.85 62.33± 7.53▲▲82.00± 8.72●76.83±16.09●76.67± 9.77●82.50± 9.14●●83.50±18.62●●96.33±1.50 87.30±8.43▲▲95.56±1.13●●92.95±6.38●93.98±4.08●96.02±1.27●●95.23±2.60●●49.17± 3.97 47.67± 3.08 56.60±15.71●49.17± 8.75 52.67± 2.73 49.83± 2.79 49.40± 1.67

2.3 對血清及BALF中IL-4水平表達的影響

表2顯示，與空白組比較，模型組大鼠血清、BALF中IL-4水平升高，差異有統計學意義(P＜0.05);與模型組比較，各治療組血清中IL-4降低，芪蛭皺肺顆粒中劑量組BALF中IL-4降低，差異有統計學意義(P＜0.05)。

3 討論

COPD特征性的病理生理變化時，持續氣流受限，導致肺通氣功能障礙。隨著病情的發展，肺組織的彈性日益減退，肺泡持續擴大、回縮障礙，則殘氣量及殘氣量占肺總量的百分比增加。肺氣腫加重導致大量肺泡周圍的毛細血管受膨脹、肺泡的擠壓而退化，致使毛細血管大量減少，肺泡間的血流量減少，此時肺泡雖有通氣但肺泡壁無血流灌流，導致無效腔增大;也有部分肺區雖有血流灌流但肺泡通氣不良，不能參與氣體交換，導致功能性分流增加，從而產生通氣與血流比例失調。同時肺泡及毛細血管大量喪失，彌散面積減少，通氣與血流比例失調，與彌散障礙共同作用致換氣功能發生障礙，通氣與換氣功能障礙可引起缺氧和二氧化碳潴留，發生不同程度的低氧血癥和高碳酸血癥，最終出現呼吸功能衰竭［5］。因此，血氣檢查可間接反映COPD過程中肺通氣與換氣功能變化。本實驗顯示，模型組大鼠動脈血氣分析 pH、PaO2、SaO2均顯著降低(P＜0.05)，提示COPD模型大鼠肺功能通氣與換氣功能障礙，與以上文獻報道一致。氣道、肺實質及肺血管的慢性炎癥是COPD特征性的改變，T淋巴細胞、中性粒細胞、巨噬細胞等炎癥細胞均參與COPD的發病過程［6］。IL-4是輔助性T細胞2(Th2)的標志性細胞因子，對氣道炎癥的發展起主導作用，它可以刺激B細胞的活化，增殖并誘導其分化為漿細胞產生免疫球蛋白E(IgE)，參與氣道炎癥的發生與發展，促進CD4+T細胞向Th2細胞分化，趨化嗜酸性粒細胞及單核巨噬細胞，與輔助性T細胞1(Th1)的標志性細胞因子γ-干擾素(IFN-γ)之間具有拮抗作用［7］。本實驗模型組 IL-4的含量明顯升高(P＜0.05)，可能參與氣道炎癥的發生發展，與以上文獻報道一致。

R285.5

B

1006-3250(2016) 01-0057-02

甘肅省科技支甘計劃-芪蛭皺肺顆粒的開發研究(1011JKCA175，1212RJA074);蘭州市科技計劃(2009-1-141);甘肅省教育廳科研項目(0505-02);甘肅省財政廳高校基本科研業務費項目(2012-2)

張 毅(1967-)，男，講師，醫學碩士，從事道地藥材防治呼吸系統疾病的臨床與研究。

△通訊作者:李金田(1964-)，男，教授，醫學碩士，博士研究生導師，從事中醫藥防治呼吸系統疾病的臨床與研究，Tel: 0931-8627950。