大氣細顆粒物PM2.5對大鼠血清白細胞介素-17表達的影響

韓書芝 梁會朋 張鳳蕊 平 芬

(河北省人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科，河北 石家莊 050051)

流行病學(xué)研究表明，大氣細顆粒物(PM2.5)與多種呼吸系統(tǒng)疾病及心血管疾病的發(fā)病率與死亡率密切相關(guān)〔1〕。PM2.5 對健康的不利影響首先表現(xiàn)在呼吸系統(tǒng)，它會增加哮喘加重及呼吸道感染、 肺結(jié)核、 肺癌等呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率〔2〕。PM2.5 通過損傷呼吸道黏膜上皮細胞，部分沉積在肺泡內(nèi)或肺間質(zhì)內(nèi)，激活肺內(nèi)的免疫細胞，引起氣道炎性反應(yīng)，造成呼吸系統(tǒng)疾病〔3〕。本研究采集本地區(qū)大氣細顆粒物，制備PM2.5 懸液，觀察PM2.5 暴露后大鼠血清白細胞介素(IL)-17、肺表面活性蛋白(SP)-A和SP-D變化，探討PM2.5致肺損傷的作用機制。

1 材料與方法

1.1PM2.5懸液配制 PM2.5由石家莊市環(huán)境監(jiān)測中心提供，采用TEOM1405D雙通道顆粒物監(jiān)測儀收集大氣細顆粒物，洗脫濾膜顆粒物，冷凍干燥，使用前以滅菌注射用水配制成濃度為7.5 mg/ml PM2.5懸液，超聲振蕩混勻。

1.2實驗動物分組及給藥方法 30只雄性Wistar大鼠由河北醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心提供，大鼠體重180～200 g，將大鼠隨機分為實驗組(染塵組)和2個對照組(空白對照組及生理鹽水對照組)，每組10只。實驗組動物在丙戊酸鈉腹腔注射麻醉下氣管注入PM2.5懸液染塵。空白對照組不予任何干預(yù)措施，生理鹽水對照組給予氣管內(nèi)注入生理鹽水(1 ml/kg)一次。染塵組給予氣管內(nèi)注入PM2.5懸1 ml/kg(7.5 mg/kg)一次。

1.3標(biāo)本采集 丙戊酸鈉腹腔注射麻醉下腹主動脈采集動脈血5 ml后放血處死大鼠(空白對照組直接處死，生理鹽水對照組氣管注入生理鹽水后24 h處死，實驗組染塵24 h后處死)。所取動脈血離心(1 500 r/min，15 min)分離血清，-80℃冰箱保存。

1.4指標(biāo)檢測 采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)測定(試劑盒購自美國BG公司)血清IL-17、SP-A、SP-D水平，操作步驟按試劑盒說明書進行。

1.5統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析，LSD-t檢驗。

2 結(jié) 果

2.1各組肺組織病理 兩個對照組病理切片未見異常表現(xiàn)；染塵組光鏡下可見肺泡間隔增厚，肺泡腔縮小，炎性細胞滲出，小支氣管壁增厚，管腔內(nèi)杯狀細胞增生，周圍炎性細胞浸潤，肺間質(zhì)纖維組織增生，間質(zhì)水腫，毛細血管充血，小血管管壁增厚，周圍可見嗜酸性粒細胞浸潤。見圖1。

生理鹽水對照組

空白對照組

染塵組

2.2各組血清IL-17、SP-A、SP-D 水平的變化 空白對照組及生理鹽水對照組血清IL-17、SP-A、SP-D 水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)，染塵組血清IL-17、SP-A、SP-D 水平均顯著高于空白對照組及生理鹽水對照組(均P<0.01)。見表1。

表1 各組血清IL-17、SP-A、SP-D水平的比較

3 討 論

呼吸系統(tǒng)是PM2.5直接作用的靶器官，其對呼吸系統(tǒng)的影響主要作用在肺，相關(guān)的動物實驗證實PM2.5暴露可破壞肺部防御功能，誘導(dǎo)肺部組織學(xué)及功能的改變，且PM2.5的急性暴露引起的肺炎癥、氧化應(yīng)激損傷、肺順應(yīng)性及組織學(xué)的改變呈劑量依賴性〔4〕。PM2.5可隨空氣進入小氣道和肺泡并持續(xù)作用，當(dāng)其到達肺泡時，被氣道纖毛系統(tǒng)清除和(或)被巨噬細胞(AM)吞噬〔5〕。PM2.5被AM吞噬過程中可通過與之相關(guān)的編碼轉(zhuǎn)錄因子、炎癥相關(guān)因子基因轉(zhuǎn)錄水平的增高誘導(dǎo)大量促炎性因子釋放，破壞細胞因子網(wǎng)絡(luò)平衡，從而調(diào)節(jié)和始動肺局部炎癥反應(yīng)，誘導(dǎo)肺部炎性損傷。另一方面，PM2.5對肺部機械屏障作用的破壞使其清除異物作用下降，進一步誘導(dǎo)更嚴(yán)重的炎性反應(yīng)〔6〕。IL-17是近年來人們發(fā)現(xiàn)的一種新的細胞因子，主要由 Th17 細胞產(chǎn)生。IL-17 是一種促炎性細胞因子，也是炎癥反應(yīng)的早期啟動子，因其在誘導(dǎo)炎癥方面具有強大的作用而備受重視。IL-17 與其受體結(jié)合，主要通過 NF-κB-DNA 途徑和有絲分裂原激活激酶途徑發(fā)揮其生物學(xué)作用〔7〕。IL-17 還可通過促進 CXC趨化因子誘導(dǎo)中性粒細胞活化和募集，促進氣道炎癥反應(yīng)，參與肺損傷〔8〕。本研究結(jié)果提示PM2.5 通過誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)導(dǎo)致肺損傷。

肺表面活性物質(zhì)是覆蓋于肺泡表面的活性蛋白，主要分為A、B、C、D四種，SP-A、SP-D 為水溶性蛋白，主要調(diào)節(jié)肺免疫功能。SP-A、SP-D 可通過損傷的肺泡-毛細血管膜屏障進入血液循環(huán)而成為肺損傷的血清標(biāo)志物。SP-A 是先天免疫系統(tǒng)的一部分，可通過與抗原呈遞細胞和T淋巴細胞相互作用來調(diào)節(jié)先天免疫系統(tǒng)；也可直接作用于 B 淋巴細胞或間接刺激免疫細胞產(chǎn)生細胞因子作用于B淋巴細胞，使其激活并產(chǎn)生免疫球蛋白；通過抑制某些細胞因子和炎癥介質(zhì)的合成與釋放，從而抑制炎癥反應(yīng)，在氣道炎癥中起重要的免疫調(diào)節(jié)作用〔9〕。SP-D 是具有識別作用的分子，通過調(diào)節(jié)腫瘤壞死因子(TNF)-α、IL-1α、IL-6及干擾素(IFN)-γ等細胞因子分泌，同時通過與AM、單核細胞、中性粒細胞等多種免疫細胞相互作用調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，在宿主免疫調(diào)節(jié)中具有重要作用〔10〕。本研究結(jié)果提示PM2.5 通過損害肺的免疫功能導(dǎo)致肺損傷。