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驗對象進(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。實驗使用128只C57BL/6小鼠,隨機(jī)分成空白對照組、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:
　　(1)酶聯(lián)免疫吸附試驗法(ELISA)測定小鼠肺泡灌洗液和血清中的IL-1β水平,評估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,分別評估小鼠肺部炎性反應(yīng)和纖維化反應(yīng)程度;檢測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)行計數(shù),并用ELISA法測定肺泡灌洗

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,評價小鼠肺部炎性反應(yīng)水平;實時熒光定量PCR法檢測肺組織轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、?型膠原和纖維粘連素mRNA水平,評價小鼠肺纖維化情況;ELISA法檢測肺泡灌洗液中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,評價小鼠肺部Th1/Th2平衡水平。
　　(3)心臟:對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)行實時熒光定量PCR檢測,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)行實時熒光定量PCR檢測,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),其評分結(jié)果與對照組相比,差異有統(tǒng)計學(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,其評分結(jié)果與對照組相比,差異有統(tǒng)計學(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;與對照組相比,差異有統(tǒng)計學(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,與對照組相比,差異有統(tǒng)計學(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個時間點上較同期石英組顯著降低,差異有統(tǒng)計學(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)計學(xué)意義(P<0.01)。
　　(5)與對照組相比,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)計學(xué)意義(P<0.01);石英+IL-1β抗體組小鼠上述3個指標(biāo)較同期石英組顯著降低,差異有統(tǒng)計學(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比值較對照組顯著降低,差異有統(tǒng)計學(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較對照組均顯著升高,IL-1β和IL-6mRNA水平在染塵后7、28d較對照組均顯著升高,差異均有統(tǒng)計學(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較對照組均顯著升高,TNF-α和?型膠原mRNA水平在染塵后7、28d較對照組均顯著升高,差異有統(tǒng)計學(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較對照組均有升高的趨勢;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