急性百草枯中毒血清细胞因子的动态变化

中华劳动卫生职业病杂志2007年4月25卷4期

 急性百草枯中毒血清细胞因子的动态变化规律的研究

 菅向东 隋宏 楚中华张政伟 阚宝甜 张玲 张海艇山东大学齐鲁医院中毒与职业病科菅向东

 

[摘要] 目的 观察细胞因子白细胞介素（IL）-1β、IL-6、IL-10、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）在急性百草枯中毒动物模型中的变化规律，探讨百草枯中毒急性肺损伤的作用机制。方法 72只Wistar大鼠随机分为对照组、百草枯高剂量染毒组（120 mg/kg）、中剂量染毒组（60 mg/kg）、低剂量染毒组（30 mg/kg），分为8、24、72 h 3个观察时段，观察不同剂量组在染毒后不同时间大鼠静脉血细胞因子IL-1β、IL-6、IL-10、TNF-α的动态变化。结果 8、24、72 h各剂量组细胞因子的水平均增加，24 、72 h组与对照组比较，差异均有统计学意义(P＜0.05或 P＜0.01  ）。72 h高剂量组各指标与同时间点低剂量组比较差异有统计学意义(P＜0.05 ) 。72 h高、中、低3个剂量组与8 h时间点比较差异有统计学意义(P＜0.05 )。随染毒浓度的增加，细胞因子水平逐渐增加。随时间的延长，细胞因子的水平也在逐渐增加，存在一定的线性趋势，在整个试验过程中表现出动态的变化。结论 在百草枯中毒急性肺损伤机制中细胞因子IL-1β、IL-6、IL-10、TNF-α可能起到了重要作用。

[关键词] 百草枯；细胞因子；急性肺损伤；肺纤维化

 

Changes of serum cytokine caused by acute paraquat poisoning

JIAN Xiang-dong, SUI Hong,CHU Zhong-hua,ZHANG Zheng-wei,KAN Bao-tian,ZHANG Ling， ZHANG Hai-ting. Qilu Hospital of Shandong University,Jinan,Shandong Province 250012,China

 

[Abstract] Objective To observe the change of cytokine IL-1β,IL-6,IL-10,TNF-αoccured in acute paraquat poisoning rats and to approach the mechanism of acute lung injury caused by pataquat(PQ) poisoning. Methods All 72 healthy adult Wistar rats were randomizedly assigned into normal control groups ,paraquat high dose group（120 mg/kg），paraquat middle dose （60 mg/kg）group ，paraquat low dose group（30 mg/kg）.It was divided 3 observing segments of 8,24,72 h and the standards of TNF-α,IL-1β,IL-6,IL-10 were determined. Result Every index of the PQ group was significantly higher than that in the NS group at the same section （P＜0.05 orP＜0.01 ）.The comparison in the 72 h group ,the high dose group was significantly higher than the middle and low dose group（P＜0.05 ），and there is no significantly difference between the middle and low dose group（P＞0.05）.The comparison of index in the same dose group,the group of 72h was much higher than 8h group and 24 h group（p＜0.05 ）, and there is no more difference between the 8h group and 24 h group（P＞0.05）. Conclusion The Influence of cytokine on paraquat-induced acute lung tissue injury maybe important.

[Key words] Paraquat；Cytokine；Acute lung injury；Pulmonary fibrosis

 

百草枯(paraquat ,PQ) ,商品名为克无踪，是我国目前使用最广的一类除草剂，急性百草枯中毒可造成急性肺损伤，继而形成弥漫性肺纤维化，由此引发的Ⅰ型呼吸衰竭是患者死亡的主要原因，其发病机制尚不清楚，目前也无确切有效的治疗方法[1]。近年来, 肺纤维化机制研究取得

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基金项目：山东省科技厅计划项目（B200357）

作者单位：250012 济南，山东大学齐鲁医院中毒与职业病科

 

了许多重要的进展, 特别是细胞因子在这一复杂过程中所起的作用引人注目, 从而提出了肺细胞及细胞因子网络的概念。为探讨百草枯中毒急性肺损伤的作用机制，我们制备了急性百草枯中毒动物模型以观察血清细胞因子的动态变化。

材料与方法

1.动物模型的制备：选取成年健康Wistar大鼠（山东大学实验动物中心提供）72只，批号：SCXK20030004，雌雄各半，体重240～260g，随机分为对照组、高剂量染毒组（120 mg/kg）、中剂量染毒组（60 mg/kg）和低剂量染毒组（30 mg/kg），每组6只大鼠。染毒组给予相应剂量的百草枯溶液1 ml灌胃，对照组给同时给予1 ml蒸馏水。实验分8、24、72 h 3个时间段进行观察。

2.主要试剂及药品：体积分数为20%的百草枯溶液，英国捷利康有限公司农药部生产；白细胞介素（IL）-1β、IL-6、IL-10、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）试剂盒，美国R?D公司进口分装，上海森雄科技实业有限公司提供。

3.观察指标： 分别对8、24、72 h时间段各组实验动物变化进行观察，各组动物均于观察结束后采用下腔静脉穿刺取血约5 ml，静置20 min，离心后取血清，-70℃冻存，待检测,死亡动物于呼吸停止前采血。血清IL-1β、IL-6、IL-10、TNF-α浓度采用酶联免疫吸附法（ELISA），按说明书规程操作。

4.统计学处理：用SPSS 13．0软件对数据进行F检验和Q检验。

结  果

1.动物观察染毒大鼠于染毒后不同时间出现烦躁、易激惹、少动、萎靡、厌食、毛蓬松、呼吸急促表现，各剂量组8、24 h时间段无动物死亡，高剂量组72 h时间段有2只动物死于呼吸衰竭。

2．动物细胞因子变化虽染毒时间的延长，各剂量组细胞因子水平逐渐增加，如表1所示，24、72 h组与对照组比较，差异均有统计学意义(P＜0.05或 P＜0.01）。72 h高剂量组各指标与同时间点低剂量组比较差异有统计学意义(P＜0.05）。72 h高、中、低3个剂量组与8 h时间点比较差异有统计学意义(P＜0.05）。随染毒浓度的增加细胞因子水平逐渐增加，随时间的延长细胞因子的水平也逐渐增加，存在有一定的线性趋势，在整个试验过程中表现出动态的变化。

表1 染毒后各时间点大鼠血清细胞因子水平的变化（μg/L, ）

组别	动物数	TNF-α           IL-1β        IL-6          IL-10
对照组 8h 24h 72h	6 6 6	29.00±6.018  16.23±2.694  17.00±4.080   21.27±4.026               28.89±6.108  16.23±2.297  16.87±4.253   20.85±7.126 29.00±6.119  17.15±4.207  15.47±1.417   22.25±5.026
低剂量组 8h 24h 72h	6 6 6	30.43±5.347  17.45±5.469   21.54±8.057   23.37±6.667  38.42±11.129a 20.63±10.870  32. 69±3.251  35.63±11.117  41.02±5.169a  31.26±4.192ad  45.66±10.297ad  53.97±15.613ad
中剂量组 8h 24h 72h	6 6 6	31.77±6.191   17.46±6.632  23.35±11.324  24.56±10.675  44.02±9.061a  23.45±6.058a  35.00±3.573a  39.78±9.354a  64.10±13.260bd  39.81±4.823ad  49.17±8.248ad  57.37±18.147ad
高剂量组 8h 24h 72h	6 6 6	33.38±18.204  19.36±11.140  24.86±12.436  25.93±15.763  44.62±11.261a  24.43±12.576a  35.50±7.503a  43.57±18.106a    83.10±13.786bd 52.80±13.054acd  65.01±12.381acd  118.23±37.148acd

与对照组比较，aP＜0.05 bP＜0.01；与低剂量组比较cP＜0.05；与8 h时间点比较dP＜0.05

 

讨  论

百草枯化学名 1 ,1′2-二甲基-24 ,4′2-联吡啶，是我国目前使用最为广泛的一种高效除草剂，急性百草枯中毒起病凶险，病情变化迅速，危害远远超过其他农药如有机磷杀虫剂、毒鼠强杀鼠剂等，是当前严重影响我国人民健康的中毒性疾病，目前尚无确切有效的救治手段。百草枯进入人体可使肺、肾、肝和消化道出现损伤,而其中毒的特征性改变是肺损伤,表现为早期肺泡上皮细胞受损,肺泡内出血水肿,炎症细胞浸润,继而发生Ⅰ型呼吸衰竭，晚期则出现肺泡内和肺间质纤维化,这种表现被命名为“百草枯肺”,然而其作用的具体机制尚不清楚。

近年来有文献提出并解释肺纤维化细胞因子网络的概念，产生细胞因子的细胞有肺巨噬细胞(MΦ) 、肺泡Ⅱ型细胞、中性粒细胞、上皮细胞和毛细血管内皮细胞等。在肺损伤时, MΦ来源的细胞因子有IL- 1β、TNF-α,这些细胞生长因子一方面使炎症细胞浸润,MΦ分化和成熟; 另一方面促进细胞因子和炎症递质的进一步分泌和表达, 形成复杂的细胞因子网络,引起肺泡炎和肺损伤[2,3]。IL-1β的生物活性与TNF-α十分相似,对巨噬细胞及中性粒细胞有趋化和黏附作用, 可增强血管通透性, 并促进TNF-α所导致的组织损伤[4]。IL-6 是肺纤维化中主要的炎症细胞因子之一,它可以调节免疫反应、急性期反应和血细胞生成,并在宿主防御机制中起关键作用,它由多种细胞产生,包括T 细胞、B 细胞、单核细胞、成纤维细胞及内皮细胞等;其主要功能诱导B 细胞生长、分化并产生免疫球蛋白,形成免疫复合物,造成肺损伤[5]。IL-10主要由Th2 细胞产生,也可由单核/ 巨噬细胞产生,其主要的生物学特性是抑制IL-2 、干扰素（IFN）-γ、TGF-α产生,能调节T 细胞的功能,促进细胞毒性T 淋巴细胞诱导、增强B细胞的增殖和分比，IL-10 可减轻炎症反应, 减少胶原的产生，有助于控制炎症，维持机体的稳态，是损伤的一种代偿反应[6,7]。

百草枯中毒可引起细胞因子发生规律性变化，研究发现，随染毒浓度的增加细胞因子水平在逐渐增加，随时间的延长细胞因子的水平也在逐渐增加，存在一定的线性趋势，在整个试验过程中表现出动态的变化。在百草枯染毒的大鼠模型中，细胞因子的水平与肺纤维化的发生可能密切相关，并形成了复杂的细胞因子网络, 调控肺泡上皮细胞和间质成纤维细胞的增殖和凋亡, 使细胞外基质的沉积逐渐增多,抑制纤溶系统的激活, 最终促使肺纤维化的形成。因此，细胞因子在百草枯中毒大鼠急性肺损伤致肺纤维化中可能起到了重要作用。

总之，本研究提示在百草枯中毒发病过程中，细胞因子IL-1β、IL-6、IL-10、TNF-α发生明显的动态变化，然而其作用的具体机制尚需进一步研究。

 

参 考 文 献

1.马玉腾，田英平，苏建玲等.氨溴索对百草枯中毒大鼠肺组织损伤及肺表面活性蛋白?A的影响.中华劳动卫生职业病杂志，2006，24：348-351.

2.Crestani B, Aubier M. Inflammatory role of alveolar epithelial cells. Kidney Int Suppl, 1998,65:88-93.

3.Meduri GU. Clinical review: a paradigm shift : the bidirectional effect of

inflammation on bacterial growth. Clinical implications for patients with

acute respiratory distress syndrome. Crit Care ,2002,6:24-29.

4.Bauer T T , Monton C , Torres A，et al . Comparison of systemic cytokine

levels in patients with acute respiratory distress syndrome , severe pneumonia , and controls. Thorax ,2000，55:46-52.

5.Emura M, Naggi S, Takeuchi M, et al. In vitro production of B cell growth factor and B cell differentiation factor by periphral blood mononuclear cells and bronchoalvar lavage T lymphocytes from patients with idiopathic pulmonary fibrosis.Clin Exp Immunol, 1990, 82: 133-139.

6.Arai T, Abe K, Matsuoka H, et al. Introduction of the interleukin-10gene into mice inhibited bleomycin-induced lung injury in vivo.Am J Physiol Long Cell Mol Physiol, 2002, 278:L914- 922.

7.卫张蕊, 周国锋.炎症细胞和细胞因子在肺纤维化中作用的研究进展，细胞与分子免疫学杂志,2005, 21（Suppl）：S85-87.