極端氣候變化對金黃地鼠血清褪黑素、免疫球蛋白G、免疫球蛋白M的影響

衡衍　李德魁　馬淑然　蔡月超　許筱穎

100029　北京中醫藥大學基礎醫學院[衡衍(碩士研究生)、李德魁、馬淑然、蔡月超、許筱穎]

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·論著·

極端氣候變化對金黃地鼠血清褪黑素、免疫球蛋白G、免疫球蛋白M的影響

衡衍李德魁馬淑然蔡月超許筱穎

100029北京中醫藥大學基礎醫學院[衡衍(碩士研究生)、李德魁、馬淑然、蔡月超、許筱穎]

【摘要】目的基于中醫“天人相應”理論，部分揭示氣候突變對正常機體免疫功能的影響。方法借助人工模擬系統，進行不同氣候條件模擬。在干預后24小時、72小時取血，測定血清褪黑素、免疫球蛋白G、免疫球蛋白M等相關指標。結果(1)除高溫高濕組動物出現死亡外(死亡率高達36%)，其他各組動物死亡數為0。(2)人工模擬的六種極端氣候干預后，脾臟指數未發生明顯變化。(3)在氣溫驟升、氣溫驟降和常溫高濕條件干預24小時后，胸腺指數有所升高，出現顯著性差異(P<0.05)，氣溫驟變干預后72小時差異更加明顯(P<0.01)。( 4)氣溫驟降后72小時及持續低溫時，褪黑素、免疫球蛋白M、免疫球蛋白G出現明顯升高。(5)高溫高濕和常溫高濕干預后褪黑素、免疫球蛋白G和免疫球蛋白M出現了先升高(24小時)后降低(72小時)，在72小時時與正常氣候組相比有顯著性差異。結論(1)濕熱邪氣相合侵襲人體，對機體免疫力的影響要高于單獨的某一種邪氣。(2)與脾臟指數比較而言，胸腺指數對極端氣候的變化更為敏感。(3)血清褪黑素、免疫球蛋白G和免疫球蛋白M在高溫、低溫刺激時呈現出的應答反應不同，但都有一定的滯后效應。

【關鍵詞】極端氣候；免疫；脾臟指數；褪黑素；免疫球蛋白G；免疫球蛋白M

近年來，極端氣候事件逐年增加，甚至表現為常態化。這種異常的氣候現象對人類的生產、生活和健康均造成了很大的影響，引起了全球范圍內有關人士的普遍關注。進行多學科、多領域的綜合研究是阻止或緩解氣候變化對人類健康造成不良影響的有效途徑。本課題基于中醫學原創性的“天人相應”理論，借助人工模擬系統，對六種極端氣候條件下正常倉鼠機體內部分免疫物質的變化進行測定和分析，以期為極端氣候的發生不可避免時，能有效的運用中醫藥進行防治，減輕極端氣候對機體的損害(尤其是呼吸道感染和傳染性疾病)。

1材料與方法

1.1實驗動物

雄性倉鼠(金黃地鼠)，二月齡。由北京維通利華實驗動物技術有限公司提供，合格證號：SCXK (京)2012-0001，品系LVG，級別SPF/VAF。

1.2動物分組與處理

分為正常氣候組(ZC)與極端氣候組。極端氣候組又分為氣溫驟升(ZS)組、氣溫驟降(ZJ)組、持續高溫(CG)組、持續低溫(CD)組、高溫高濕(GWGS)組、常溫高濕(CWGS)組，分批飼養，正常氣候組8只，極端氣候組每組25只(滿足動態測定免疫相關指標需要)。

正常氣候(ZC)組：自然光照，正常室溫(25±2℃)。極端氣候組：人工模擬系統，根據不同組別進行相應參數設置，相對濕度設定為50%。

氣溫驟升(ZS)組:溫度從25℃瞬間升溫到40℃，維持8小時。

氣溫驟降(ZJ)組：溫度從25℃瞬間降溫到4℃，維持8小時。

持續高溫組(CG)：溫度從25℃半個小時內升溫到35℃，維持72小時。

持續低溫組(CD)：溫度從25℃半個小時內降溫到4℃，維持72小時。

高溫高濕(GWGS)組：溫度從25℃半個小時內升溫到35℃，相對濕度從50%升到85%維持72小時。

常溫高濕(CWGS)組：溫度為25℃，相對濕度從50%升高到85%維持72小時。

以上動物均可自由攝取水及飼料，飼料為倉鼠全價顆粒飼料。

1.3取材方法

按照預定計劃，分時、分組、分批進行取材。極端氣候組在干預后24小時、72小時將人工氣候模擬箱中的動物與自然動物房飼養的動物斷頭取血，并迅速于冰上取脾臟、胸腺，稱重，液氮速凍后置于-70～-80℃低溫存放。

1.4指標測定

血清褪黑素(melatonin,MT)、免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)G、IgM含量測定：斷頭取血，靜置5小時，4℃ 2500 rpm離心15分鐘，分離血清后，-70～-80℃凍存，用酶聯免疫吸附(ELISA)法測定MT、IgG 、IgM水平。嚴格按照試劑盒提供的操作流程進行檢測。

脾臟指數的計算：取脾臟，稱重，計算脾臟指數，脾臟指數=脾臟重量(mg)/體重(g)×10。

胸腺指數的計算：取胸腺，稱重，計算胸腺指數，胸腺指數=胸腺重量(mg)/體重(g)×10。

1.5數據處理

2結果

2.1六種極端氣候條件下金黃地鼠死亡情況

六種極端氣候條件下，除高溫高濕組動物出現死亡外(死亡率高達36%)，其他各組動物死亡數為0。提示：濕熱邪氣二者相合侵襲人體，對機體的影響要高于單獨寒邪、熱邪。高溫高濕是所觀測六種極端氣候中最容易導致倉鼠死亡的氣象條件，對機體免疫功能的影響可能最為顯著。見表1。

表1　極端氣候變化過程中各組動物死亡率比較

2.2極端氣候對金黃地鼠脾臟指數和胸腺指數的影響

與正常氣候組相比，人工模擬的六種極端氣候干預后24小時和72小時，脾臟指數均未發生明顯變化(P>0.05)；在氣溫驟升、氣溫驟降和常溫高濕條件干預24小時后胸腺指數有所升高，出現顯著性差異(P<0.05)，氣溫驟變干預后72小時差異更加明顯(P<0.01)；持續低溫條件下24小時，胸腺指數未發現明顯變化(P>0.05)，72小時后胸腺指數升高(P<0.01)；胸腺指數在持續高溫和高溫高濕條件下與正常氣候組相比，未發現明顯變化(P>0.05)。見表2、表3。

表2　極端氣候干預后24小時金黃地鼠

注： 與自然對照組相比較，aP<0.05。

表3　極端氣候干預后72小時金黃地鼠

注： 與自然對照組相比較，aP<0.05；bP<0.01。

2.3極端氣候對金黃地鼠血清MT、IgG和IgM的影響

與正常氣候組相比，在氣溫驟升24小時，IgM升高(P<0.05)，MT和IgG未發生明顯變化(P>0.05)；氣溫驟降24小時，MT、IgG和IgM未見到明顯變化，在干預后72小時，三項指標均出現明顯升高，與正常組對照有顯著性差異(P<0.05)；持續高溫條件下，MT、IgG和IgM和正常對照組相比，未出現明顯升高或降低。在持續低溫干預下，MT、IgG和IgM水平升高，其中褪黑素變化最為顯著，和正常氣候組相比有統計學意義(P<0.05)；高溫高濕干預后24小時，MT、IgG和IgM水平略有升高，但與正常氣候組相比，其差異無統計學意義(P>0.05)，在72小時水平降低，MT和IgG變化明顯，與正常氣候組相比有顯著性差異(P<0.05)；常溫高濕干預后24小時，MT、IgG和IgM水平與正常氣候組相比明顯升高(P<0.01)，干預后72小時，水平略有下降，但MT、IgG水平依然高于正常氣候組(P<0.05)。見表4、表5。

表4　極端氣候干預后24小時金黃地鼠

注： 與自然對照組相比較，aP<0.05；bP<0.01。

表5　極端氣候干預后72小時金黃地鼠

注： 與自然對照組相比較，aP<0.05；bP<0.01。

3討論

3.1極端氣候可引起機體免疫狀態改變從而導致疾病的發生

中醫學認為，人與自然環境息息相關。自然界既存在著人類賴以生存的必要條件，其自然氣候和地理環境的變化又可直接或間接地影響人類的健康。故《素問·六節藏象論》將可能致病的自然氣候變化規律概括為“未至而至，此謂太過”“命曰氣淫”和“至而不至，此謂不及”[1]。但通過長時間的調整和適應，人類可以在自然環境變化中維持生命活動的穩定。《素問遺篇·刺法論》曰：“正氣存內，邪不可干。”可見，自然氣候的變化一般不會使人發病，只有在正氣不足或氣候變化太過，超過了人體的適應能力，才會導致疾病的發生。盡管中醫學上的正氣不等于現代免疫，但卻涵蓋了現代醫學免疫系統的功能[2-3]。有研究表明[4-5]，寒冷、高溫、濕熱等因素均可導致呼吸道免疫功能減退。2008年初中國南方地區在遭遇了雨雪冰凍時，支氣管哮喘及其他呼吸道疾病的發病率及住院率明顯升高，也可能與極端氣候引起機體免疫狀態改變相關[6]。本次實驗表明，極端氣候對血清MT、IgG、IgM免疫相關指標均可造成一定的影響。

3.2胸腺指數對極端氣候的反應較脾臟指數更為敏感

脾臟指數和胸腺指數常作為判斷機體胸腺和脾臟免疫功能的重要指征之一,其數值高低的變化可以反映機體免疫功能的狀態[7]。當胸腺、脾臟自身增重后，其皮質分泌的多種胸腺素量增加，脾內漿細胞的增生，可促進抗體的合成，從而增強機體的免疫功能。實驗結果顯示：所模擬的六種極端氣候條件對脾臟指數未造成顯著影響，可能是干預時間較短，脾臟自身尚未出現明顯變化；胸腺指數在氣溫驟升、氣溫驟降、持續低溫和常溫高濕組有所升高，與正常氣候組相比有顯著性差異，胸腺自身重量較輕，故胸腺指數對極端氣候的反應與脾臟指數相比，更為敏感。

3.3血清MT、IgG和IgM在高溫、低溫刺激時呈現出的應答反應不同，但都有一定的滯后效應

免疫系統，是人體抵御病原菌侵犯最重要的保衛系統，也是外界異物進入體內的第一道屏障。近年來許多研究表明[8-13]，褪黑素對機體免疫系統的功能有增強作用，免疫系統的一些指標會隨著褪黑素分泌量的改變而呈現一定的節律性。其機理是：(1)促進免疫系統產生抗體，并能提高抗體對抗原的敏感性；(2)提高淋巴因子的活性和數量；(3)增加免疫器官重量，促進T和B淋巴細胞增殖，刺激巨噬細胞白介素-1和淋巴細胞白介素-2的產生，并可增加自然殺傷細胞毒性[14]；IgM在B細胞對外來抗原的初次免疫應答中產生，在再次感染中也產生，但不是主要的免疫球蛋白，在機體的免疫防御特別是早期的應答中起著非常重要的作用。血清中檢出IgM 提示新近發生感染，可用于感染的早期診斷。IgG 主要由脾臟和淋巴結中的漿細胞合成，在體內分布廣泛，是血液和組織的主要免疫球蛋白，主要在B細胞經過親和成熟后的再次免疫應答中產生，是該過程主要的抗體[15]。簡單地說，IgM體現了機體早期免疫應答的水平，IgG則體現了機體再次免疫應答的水平。本次實驗結果顯示：氣溫驟升、持續高溫及氣溫驟降24小時時，血清中免疫球蛋白含量、褪黑素均未出現明顯變化，表明機體的免疫因子對極端氣候的刺激呈現應答均有一定的滯后效應；在不同氣候條件下，血清MT、IgG和IgM等免疫指標呈現出不同的應答反應。

本次實驗結果可以部分解釋呼吸系統等免疫性疾病的季節性發病規律及極端氣候發生時在嬰幼兒、老年人和有潛在疾病者等免疫力低下人群中的高發病率，為此類疾病的臨床預防和治療提供實驗依據，如可以考慮在季節交替或極端氣候發生時服用中藥以提高正氣，減少呼吸系統等免疫性疾病的發生。

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(本文編輯：蒲曉田)

Effects of extreme climate variations on MT、IgG、IgM of golden hamster’s serum

HENGYan,LIDe-kui,MAShu-ran,etal．

SchoolofBasicMedicalSciences，BeijingUniversityofChineseMedicine，Beijing100029，China

【Abstract】ObjectiveTo explore the influence of extreme climate variations on golden hamster's immunity functions based on correspondence between nature and human theory. MethodsManual simulation climate was adopted to simulate six types of climates. When corresponding intervention was finished，blood samples were collected after 24 hours and 72 hours respectively． MT、IgG and IgM of serum was detected．Results(1) During the experiment，death rate was 36% of GWGS group while that was 0 of other groups． (2) Spleen index has no significant change during 72 hours after the extreme climate change.(3)24 hours after the extreme climate change，thymus index of most samples from ZS group，ZJ group and GWGS group was significantly different from that of ZC group(P<0.05)．72 hours later after the extreme climate change，the difference gets more obvious(P<0.01). (4) MT、IgG and IgM level of serum was significantly increased of 72 hours later after the sudden temperature drop and continuous low temperature.(5)The change law of MT、IgG and IgM level was increased(24h) before decreasing(72h) in GWGS and CWGS groups, the results all showed the remarkable difference compared with the ZC group 72 hours later after the extreme climate change. Conclusions(1)Damp-heat influencesimmunity system was more significantly than single pathogenic factor.(2) Thymus index is more sensitive to the change of extreme climate.(3) MT、IgG and IgMof serum is induced different types of immune responses by low or high temperatures and the influence is hysteresis nature.

【Key words】Extreme climate;Immunity functions；Spleen index；Melatonin；Immunoglobulin G；Immunoglobulin M

(收稿日期：2014-12-16)

Corresponding author:XU Xiao-ying， E-mail: xxy2006stone@ 163.com

【中圖分類號】R223

【文獻標識碼】A

doi：10.3969/j.issn.1674-1749.2016.05.010

作者簡介：衡衍(1983- )，2013級在讀碩士研究生。研究方向：天人相應理論的文獻、實驗及臨床研究。E-mail：hengyan83@163.com通訊作者： 許筱穎(1974- )，女，博士，副教授，副主任醫師，碩士生導師。北京市第四批老中醫藥專家學術繼承人。研究方向：天人相應理論的文獻、實驗及臨床研究。E-mail：xxy2006stone@163.com

基金項目：國家自然科學基金青年基金(30901887)；國家留學基金委員會資金；北京中醫藥大學自主選題(2013-JYBZZ-JS-115)