异氰酸酯作业工人诱导痰炎性细胞及血清IL⁃8和IL⁃1β水平的变化

赵博，安晓琴，蒋轶文，朱怡冰，孔灵菲

（1.中国医科大学附属第一医院呼吸疾病研究所，沈阳110001；2.中国医科大学附属盛京医院呼吸内科，沈阳110004；3.辽宁医学院附属第一医院呼吸内科，辽宁锦州121000；4.辽宁省职业病防治院卫生应急与信息科，沈阳110001；5.辽宁省职业病防治院体检中心，沈阳110001）

异氰酸酯作业工人诱导痰炎性细胞及血清IL⁃8和IL⁃1β水平的变化

赵博1，2，安晓琴1，3，蒋轶文4，朱怡冰5，孔灵菲1

（1.中国医科大学附属第一医院呼吸疾病研究所，沈阳110001；2.中国医科大学附属盛京医院呼吸内科，沈阳110004；3.辽宁医学院附属第一医院呼吸内科，辽宁锦州121000；4.辽宁省职业病防治院卫生应急与信息科，沈阳110001；5.辽宁省职业病防治院体检中心，沈阳110001）

目的研究异氰酸酯作业工人气道炎症情况及相关细胞因子的变化。方法选择某发泡车间55名异氰酸酯作业工人为实验组，进行问卷调查、呼气峰值流速（PEF）监测及诱导痰细胞学分类计数。选择某体检中心33名健康受检者为对照组。应用ELISA测定2组受试者血清白细胞介素8（IL-8）及IL-1β水平。结果实验组受试者班后诱导痰中性粒细胞百分数较班前增高（P＜0.05），巨噬细胞百分数较班前降低（P＜0.05），嗜酸性粒细胞百分数较班前降低（Z=-2.00，P＜0.05），差异有统计学意义，淋巴细胞无显著变化。实验组受试者血清IL-8浓度高于对照组（Z=-4.025，P＜0.01），IL-1β浓度低于对照组（Z=-4.279，P＜0.01）。实验组受试者血清IL-8水平与诱导痰中性粒细胞变化呈正相关（r=0.29，P＜0.05）。结论异氰酸酯作业工人在接触异氰酸酯后气道发生以中性粒细胞为主的炎性细胞浸润，中性粒细胞被激活并参与到致敏过程中。

异氰酸酯；职业性哮喘；中性粒细胞；白细胞介素8；白细胞介素1β

异氰酸酯类物质包括甲苯二异氰酸酯（toluene diisocyanate，TDI）、亚甲基二苯二异氰酸酯（diphenylmethane diisocyanate，MDl）、六亚甲基二异氰酸酯（hexamethylene diisocyanate，HDl）和萘二异氰酸酯（Naphthalene diisocyanate，NDl）等，是用于有机合成的重要物质，可作为驱虫剂、除草剂、泡沫塑料、橡胶、弹力纤维、涂料等产品的制作原料，目前应用于多种生产流程中，具有刺激性及毒性，长期接触可诱发变态反应，导致职业性哮喘（occupational asthma，OA）［1］。OA是指劳动者在职业活动中吸入变应原后引起的以间歇发作性喘息、气急、胸闷或咳嗽等为特点的气道慢性炎性疾病，及时脱离变应原后多数患者可自行缓解或经治疗缓解［2］。随着工业进程的发展，OA的发病率在全世界范围内逐年增高，在职业性疾病及各类型哮喘中所占的比例也不断增大，其中异氰酸酯类物质位居工业化国家致喘物之首［3］，但关于异氰酸酯的致喘机制仍无定论，近年来越来越多的研究发现中性粒细胞炎症在OA的发生发展过程中起到了不可忽视的作用［4］。本研究选取异氰酸酯作业工人，研究其诱导痰炎性细胞及血清白细胞介素8（interleukin-8，IL-8）、白细胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）水平，分析气道内炎症及相关细胞因子的变化情况。

1 材料与方法

1.1 研究对象

实验组：选择某公司发泡车间接触异氰酸酯作业的工人，筛除同时接触其他危害因素者，并筛除健康检查（血常规、尿常规、胸片等）结果异常者，共55名。其中，男46名，女9名。年龄18～49岁，平均年龄（27.78±6.13）岁。

对照组：选择某体检中心健康受检者，否认异氰酸酯及其他危害因素接触史，共33名。其中，男25名，女8名。年龄18～49岁，平均年龄（29.61± 7.08）岁，与实验组间差异无统计学意义（P＞0.05）。

1.2 研究内容

1.2.1 调查问卷：针对一般人口统计学资料、职业史、吸烟史、防护措施等内容对实验组受试者进行统一的问卷调查。

1.2.2 呼气峰值流速（peak expiratory flow，PEF）监测：应用微型峰值呼气流速仪，连续3 d对实验组受试者进行PEF监测，班前、班后各吹3次，取最大值为可靠数值，针对PEF较预计值降低者，行支气管舒张试验。

1.2.3 诱导痰：实验组受试者分别于班前、班后进行诱导痰留取，标本经处理后，沉渣行HE染色，最后行细胞学分类计数。

1.2.4 血清细胞因子浓度检测：采2组受试者的空腹静脉血3 mL，1 000g离心20 min，留取上清于EP管中-70℃保存。使用ELISA法测定血清IL-8、IL-1β浓度。ELISA试剂盒购于武汉优尔生科技股份有限公司，操作流程严格按照说明书。

所有研究内容已获得中国医科大学附属第一医院伦理委员会的批准。

1.3 统计学分析

应用SPSS 17.0统计软件进行分析处理。采用单样本Kolmogorov-Smirnov检验验证数据的正态性（P＞0.05认为具有正态性），正态分布资料采用表示，其余非正态分布资料采用M（P25，P75）表示。计数资料采用百分率表示，两样本差异比较采用配对样本t检验或秩和检验，相关性检验采用Pearson简单相关系数或Spearman等级相关系数测定，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 实验组一般资料

实验组工人共55名，工龄1.5（1.0～3.0）年，平均工作时间（9.81±1.30）h/d。其中，吸烟者30名，男28名，女2名，吸烟指数15（0～60）年支。主要防护措施：厂房排气扇，佩戴纱布口罩。

2.2 实验组PEF变异率

实验组中，17名受试者班后PEF较班前下降，占实验组的30.10%，PEF变异率最大值15.87%，最小值1.53%，平均（5.40±3.75）%。其中1名受试者支气管舒张试验阳性，根据GBZ57-2008 OA诊断标准可诊断为OA［2］。

2.3 实验组诱导痰细胞学计数

实验组受试者班前、班后的诱导痰标本细胞学分类计数结果如表1所示：班后中性粒细胞百分数较班前增高（P＜0.05），巨噬细胞百分数较班前降低（P＜0.05），嗜酸性粒细胞百分数较班前降低（Z=-2.00，P＜0.05），差异均有统计学意义，淋巴细胞班前、班后无显著变化。

2.4 实验组及对照组血清IL-8、IL-1β浓度

2组受试者血清IL-8及IL-1β浓度如表2所示：实验组受试者血清IL-8水平高于对照组（Z=-4.025，P＜0.01），IL-1β水平低于对照组（Z=-4.279，P＜0.01），差异有统计学意义。

2.5 相关性分析

表1 实验组班前、班后诱导痰细胞学分类计数比较Tab.1 Classified counting of cells in induced sputum before and after work

表2 实验组、对照组血清细胞因子IL⁃1β、IL⁃8浓度（pg/mL）Tab.2 Serum IL⁃8、IL⁃1β levels of experimental and control group（pg/mL）

如图1所示：实验组受试者血清IL-8浓度与诱导痰中性粒细胞变化呈正相关（r=0.29，P＜0.05）。2组细胞因子IL-8及IL-1β间无相关性，细胞因子浓度与吸烟指数、年龄、工龄、PEF变异率等无相关性。

3 讨论

图1 实验组血清IL⁃8水平与诱导痰中性粒细胞变化的相关性Fig.1 The correction between serum IL⁃8 level of experimental group and differences of neutrophil cells in induced sputum

哮喘是由嗜酸性粒细胞、淋巴细胞、中性粒细胞等多种炎性细胞参与的慢性非特异性炎症［5］，OA作为劳动者在职业活动中吸入变应原后引起的特殊表型的哮喘，其中心环节是由嗜酸性粒细胞还是中性粒细胞介导尚存在争议［6］。近年来中性粒细胞炎症在OA中的作用引起了广泛的关注，尤其是在异氰酸酯类致喘物所致OA的研究中。有研究者在TDI致敏小鼠的肺泡灌洗液中发现中性粒细胞比例明显增高，并且在气管肺组织活检中发现大量中性粒细胞浸润［7］。本研究留取接触异氰酸酯作业工人的诱导痰标本，发现班后诱导痰中性粒细胞百分数较班前增高（P＜0.05），而嗜酸性粒细胞较班前降低（Z=-2.00，P＜0.05），说明在接触异氰酸酯后气道发生以中性粒细胞为主的炎性细胞浸润。致喘物质根据分子质量分为高分子质量致喘物（＞1 000 Da）和低分子质量致喘物（＜1 000 Da）［8］，前者多产生由IgE介导的免疫反应，后者多非IgE介导［4］。异氰酸酯类物质属于低分子质量致喘物［3］，作为半抗原能够与载体蛋白结合形成具有免疫原性的完整抗原，激活中性粒细胞、单核细胞等炎性细胞，引起细胞或组织损伤［9］。且该类物质具有刺激性和腐蚀性，长期接触或高浓度刺激可腐蚀支气管黏膜，上皮细胞受损伤，分泌中性粒细胞趋化因子，中性粒细胞被激活，聚集并释放炎性介质［10］。中性粒细胞在接触异氰酸酯者气道浸润中的具体机制尚不明确，仍有待进一步研究。

研究发现，中性粒细胞所致的支气管哮喘中，存在IL-8和IL-1β等细胞因子表达的增加［11］。本研究通过测定2组受试者血清中IL-8及IL-1β的浓度，发现实验组受试者血清IL-8水平高于对照组（Z=-4.025，P＜0.01），IL-1β水平低于对照组（Z=-4.279，P＜0.01）。中性粒细胞是IL-8的主要来源之一，且IL-8对中性粒细胞有较强的趋化和激活作用，可加剧气道内的炎性反应，促进中性粒细胞与内皮细胞的黏附。本研究结果显示：接触异氰酸酯的工人血清中IL-8水平显著高于健康对照组，提示中性粒细胞被激活并参与致敏过程。研究显示，IL-1β作为IL-1家族中与肺损伤关系最为密切的细胞因子，是机体在受到创伤或感染等情况下最早产生的细胞因子之一，血清IL-1β浓度在支气管哮喘的急性发作期升高较为明显，随着病情缓解而减低，但仍高于健康对照组［12］。然而，本研究结果显示实验组受试者血清IL-1β水平低于对照组，考虑在炎症过程中IL-1β和白细胞介素1受体拮抗剂（interleukin-1Ra，IL-1Ra）同时释放，尤其后者的产生抑制了IL-1β的活性，导致实验组受试者血清IL-1β水平下降［13］。

有资料表明，IL-8在痰中的水平与中性粒细胞的数目和活性呈正相关［14］。本研究中，实验组受试者血清IL-8浓度与诱导痰中性粒细胞的变化呈正相关，证实了上述IL-8与中性粒细胞的相互作用。Lemière等［15］通过回顾性研究发现年龄大、暴露时间长、肺功能差的工作者痰中的中性粒细胞增高更显著。Chaudhuri等［16］研究证实戒烟的哮喘患者诱导痰中性粒细胞水平较未戒烟者下降，Melgert等［17］给予哮喘大鼠烟雾暴露后，其诱导痰中性粒细胞水平增高，证实吸烟能够促使气道内中性粒细胞增加。本研究中，细胞因子浓度、吸烟指数、年龄、工龄、PEF变异率等无相关性，未证实上述结论。考虑本研究样本数较少，对相关性分析造成一定的局限，且正态与非正态数据间应用Spearman等级相关分析，统计效能偏低。

Lemiere等［18］用异氰酸酯对接触者进行支气管激发试验，发现阳性者诱导痰中性粒细胞明显增高，而阴性者正常，说明只有OA患者气道存在以中性粒细胞为主的炎性细胞浸润。而本研究中接触异氰酸酯者普遍存在诱导痰中性粒细胞及血清IL-8水平的增高，说明不仅是OA患者，异氰酸酯接触者机体也存在以中性粒细胞为主的炎性细胞浸润及激活。实验组中仅1名受试者符合OA诊断标准，其诱导痰中性粒细胞及血清IL-8水平较其他接触者无显著增高。考虑本研究样本数较少，且为避免其他因素干扰而筛除了体检结果存在异常者，导致部分OA患者遗漏；另一方面，随着人们对自身健康的关注，大部分有呼吸系统症状者另谋职业，使统计中OA患病率下降，对OA者与无症状接触者间的差异也无法系统分析。部分哮喘呈季节性加重，目前尚无研究证实OA与季节相关，针对异氰酸酯接触者的发病情况及相关影响因素的分析尚需大样本长周期的流行病学研究。

综上所述，异氰酸酯作业工人的诱导痰中性粒细胞较班前增高，血清中IL-8水平显著高于健康对照组，并与诱导痰中性粒细胞变化呈正相关，说明在接触异氰酸酯后气道发生以中性粒细胞为主的炎性细胞浸润，中性粒细胞被激活并参与到致敏过程中。随着对该机制的深入研究及相关因子的检测，相信会有更为有效的检验、诊断及治疗措施被提出，从而减少OA的发生和发展。

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（编辑 王又冬）

Changesof Inflammatory Cellsin Induced Sputum and IL-8，IL-1βLevelsin Serum ofWorkers Exposed to Isocyanate

ZHAOBo1，2，AN Xiao-qin3，JIANGYi-wen4，ZHUYi-bing5，KONGLing-fei1
（1.Institute of Respiratory Diseases，The First Hospital，China Medical University，Shenyang 110001，China；2.Respiratory Department，Shengjing Hospital，China MedicalUniversity，Shenyang 110004，China；3.Respiratory Department，The FirstHospital，Liaoning MedicalUniversity，Jinzhou 121000，China；4.Health Emergency and Information Science，Liaoning Institute of Occupational Health，Shenyang 110001，China；5.Medical Examination Center，Liaoning Institute of Occupational Health，Shenyang 110001，China）

ObjectiveTo investigate the airway inflammation of workers exposed to isocyanate，and analyze the changes of related cytokines in serum.MethodsA totalof55 isocyanate-exposed workers were recruited as the experimentalgroup and examined by questionnaire.PEF and sputum induction were measured before and afterwork.33 health individuals were selected as controlgroup.Serum IL-8，IL-1βlevels ofallsubjectswere detected by EILSA.ResultsNeutrophil percentage in the induced sputum was increased（P＜0.05），macrophage percentage in the induced sputum was decreased（P＜0.05），and eosinophilpercentage in the induced sputum was decreased（Z=-2.00，P＜0.05）afterwork.There was no statistical significance in the changes of lymph cells.The serum IL-8 levels of experimental subjects were higher than those of control group（Z=-4.025，P＜0.01），IL-1β levels of experimental subjects were lower than those of control group（Z=-4.279，P＜0.01）.Serum IL-8 level of experimental subjects was positively correlated with the difference ofneutrophilcells in induced sputum（r=0.29，P＜0.05）.ConclusionNeutrophilcells were activated and participated in the inflammatory infiltration ofairway afterexposure to isocyanate.

isocyanate；occupational asthma；neutrophil；IL-8；IL-1β

R562.2

A

0258-4646（2014）12-1117-04

中华医学会慢性呼吸道疾病科研专项基金（08020580136）；辽宁省卫生厅医学高峰建设重点科研项目（200926）

赵博（1987-），女，医师，硕士.

孔灵菲，E-mail：konglingf@sina.com

2014-08-29

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