白介素-1β在石英致肺臟、心臟、腎臟炎性和纖維化反應(yīng)過程中的作用及機(jī)制研究.pdf

1、目的:石英粉塵廣泛存在于采礦、建筑和水泥制造等生產(chǎn)場(chǎng)所空氣中。除職業(yè)暴露外,工業(yè)污染、沙塵暴、火山爆發(fā)等也可以造成生活環(huán)境中石英的暴露。石英的暴露嚴(yán)重危害人體健康,其導(dǎo)致的職業(yè)病——矽肺就是一種由于長(zhǎng)期吸入石英粉塵而形成的以肺纖維化為特征的疾病,其發(fā)病機(jī)制仍不十分清楚。此外,流行病學(xué)研究顯示,石英暴露與工人心臟和腎臟疾病的高發(fā)可能有關(guān),但石英機(jī)體暴露后導(dǎo)致的具體的心臟和腎臟改變?nèi)圆磺宄?。既往研究表明炎性反?yīng)和纖維化是石英導(dǎo)致矽肺發(fā)病過程

2、中的兩個(gè)基本反應(yīng)。白介素(IL)-1β作為一種重要的前致炎性因子,已經(jīng)被證明在多種疾病如糖尿病、關(guān)節(jié)炎和矽肺的炎性反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。我們前期研究也發(fā)現(xiàn)石英可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞釋放IL-1β。為了系統(tǒng)研究IL-1β在石英致矽肺發(fā)病過程中的作用及機(jī)制,以及石英導(dǎo)致的心臟、腎臟損傷和IL-1β在該損傷過程中的作用,我們利用小鼠作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行研究。本研究的主要目的是:(1)探討IL-1β在矽肺炎性反應(yīng)和纖維化過程中的作用以及IL-1β通過何種機(jī)制

3、發(fā)揮該作用;(2)觀察石英暴露是否引發(fā)小鼠心臟和腎臟的炎性反應(yīng)及纖維化反應(yīng);(3)探討IL-1β在石英暴露導(dǎo)致的心腎改變中的作用。
　　方法:采用標(biāo)準(zhǔn)石英粉塵懸液氣管灌注的方法構(gòu)建小鼠矽肺模型,通過使用IL-1β抗體中和的方法形成小鼠IL-1β中和模型。實(shí)驗(yàn)使用128只C57BL/6小鼠,隨機(jī)分成空白對(duì)照組、生理鹽水組、石英組、石英+IL-1β抗體組,每組32只;分別在灌肺處理后1、7、28、84d各處死8只小鼠,進(jìn)行如下指標(biāo)的檢

4、測(cè):
　　(1)酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)法(ELISA)測(cè)定小鼠肺泡灌洗液和血清中的IL-1β水平,評(píng)估IL-1β抗體的中和效力。
　　(2)肺臟:肺組織制作病理切片,進(jìn)行H&E和Masson染色,分別評(píng)估小鼠肺部炎性反應(yīng)和纖維化反應(yīng)程度;檢測(cè)肺泡灌洗液中總蛋白(TP)、乳酸脫氫酶(LDH)和堿性磷酸酶(AKP),觀察小鼠肺部損傷水平;對(duì)小鼠肺泡灌洗液中細(xì)胞總數(shù)、巨噬細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù),并用ELISA法測(cè)定肺泡灌洗

5、液中腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)含量,評(píng)價(jià)小鼠肺部炎性反應(yīng)水平;實(shí)時(shí)熒光定量PCR法檢測(cè)肺組織轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)、?型膠原和纖維粘連素mRNA水平,評(píng)價(jià)小鼠肺纖維化情況;ELISA法檢測(cè)肺泡灌洗液中Th1型免疫應(yīng)答代表性細(xì)胞因子γ-干擾素(IFN-γ)和Th2型免疫應(yīng)答代表性細(xì)胞因子IL-4,評(píng)價(jià)小鼠肺部Th1/Th2平衡水平。
　　(3)心臟:對(duì)各組小鼠心臟組織中的炎性指標(biāo)(IL

6、-1β、IL-6、TNF-α、MCP-1)、纖維化指標(biāo)(TGF-β、?型膠原、III型膠原、纖維粘連素)和Th1/Th2平衡指標(biāo)(IFN-γ、IL-13)的mRNA水平進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè),觀察石英暴露導(dǎo)致小鼠心臟組織的炎性和纖維化反應(yīng)。
　　(4)腎臟:對(duì)各組小鼠腎臟組織中的炎性指標(biāo)(IL-1β、IL-6、TNF-α)、纖維化指標(biāo)(TGF-β、?型膠原、III型膠原、纖維粘連素)和Th1/Th2平衡指標(biāo)(IFN-γ、IL-

7、4)的mRNA水平進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè),觀察石英暴露導(dǎo)致小鼠腎臟組織的炎性和纖維化反應(yīng)。
　　結(jié)果:本研究結(jié)果顯示:
　　(1)加入IL-1β抗體后,小鼠肺泡灌洗液和血清的IL-1β水平較石英組在染塵后7、28、84d均顯著降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。
　　(2)石英組和石英+IL-1β抗體組小鼠肺組織病理切片在染塵后1、7、28、84d均可看到明顯的炎性反應(yīng),其評(píng)分結(jié)果與對(duì)照組相比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義

8、(P<0.01),兩組在染塵后28、84d均可看到明顯的膠原沉積,其評(píng)分結(jié)果與對(duì)照組相比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);石英+IL-1β抗體組上述改變較同期的石英組明顯減輕,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
　　(3)石英組和石英+IL-1β抗體組小鼠肺泡灌洗液中TP、LDH和AKP水平在染塵后1、7、28、84d均顯著升高;與對(duì)照組相比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);石英+IL-1β抗體組小鼠上述指標(biāo)在染塵后第1d均低

9、于石英組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
　　(4)石英組和石英+IL-1β抗體組小鼠肺泡灌洗液中細(xì)胞總數(shù)、巨噬細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞數(shù)目及TNF-α和MCP-1含量在染塵后1、7、28、84d均顯著升高,與對(duì)照組相比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);石英+IL-1β抗體組小鼠肺泡灌洗液中細(xì)胞總數(shù)、巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞數(shù)目在染塵后4個(gè)時(shí)間點(diǎn)上較同期石英組顯著降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);TNF-α含量在染塵后7

10、、28、84d較同期石英組顯著降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);MCP-1含量在染塵后1、7d較同期石英組顯著降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。
　　(5)與對(duì)照組相比,石英組肺組織中TGF-β、?型膠原、纖維粘連素mRNA水平在染塵后28、84d均顯著升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);石英+IL-1β抗體組小鼠上述3個(gè)指標(biāo)較同期石英組顯著降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。
　　(6)石英組和石英+I

11、L-1β抗體組小鼠肺部IFN-γ/IL-4比值較對(duì)照組顯著降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),石英+IL-1β抗體組小鼠肺部IFN-γ/IL-4比值較同期石英組有明顯回升,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
　　(7)石英組小鼠心臟組織中TNF-α、MCP-1、?型膠原和纖維粘連素mRNA水平在染塵后7、28、84d較對(duì)照組均顯著升高,IL-1β和IL-6mRNA水平在染塵后7、28d較對(duì)照組均顯著升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P

12、<0.05);石英+IL-1β抗體組小鼠IL-6、TNF-α和MCP-1mRNA水平較同期石英組顯著降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
　　(8)石英組小鼠腎臟組織中IL-1β、IL-6、TGF-β、III型膠原、纖維粘連素mRNA水平在染塵后7、28、84d較對(duì)照組均顯著升高,TNF-α和?型膠原mRNA水平在染塵后7、28d較對(duì)照組均顯著升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);石英+IL-1β抗體組小鼠TNF-α、TGF

13、-β、?型膠原、III型膠原、纖維粘連素mRNA水平較同期石英組顯著降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
　　(9)石英組小鼠腎臟組織中IFN-γ和IL-4mRNA水平在染塵后7、28、84d較對(duì)照組均有升高的趨勢(shì);與石英組相比,石英+IL-1β抗體組小鼠IFN-γmRNA水平升高更為明顯。
　　結(jié)論:綜合上述結(jié)果,結(jié)論為:
　　(1)IL-1β在石英致矽肺發(fā)病過程中發(fā)揮了重要作用,拮抗IL-1β可以減輕石英誘導(dǎo)的