姜黄素对百草枯致肺纤维化的干预治疗临床研究

蒋　丽，张　彧

(大连医科大学附属第一医院急诊科，辽宁 大连 116011)



姜黄素对百草枯致肺纤维化的干预治疗临床研究

蒋丽※，张彧

(大连医科大学附属第一医院急诊科，辽宁 大连 116011)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.05.044

摘要：目的通过监测姜黄素干预下百草枯中毒(PQP)患者血清基质金属蛋白酶(MMP)9、组织金属蛋白酶抑制物(TIMP)1及肺部影像学的变化，探讨姜黄素对PQP患者肺纤维化的干预作用。方法选择2008年5月至2010年3月大连医科大学附属第一医院急诊科收治的PQP患者共61例，依据随机量表法分为姜黄素干预组(31例)和非姜黄素组(30例)。姜黄素干预组给姜黄素1000 mg/(kg·d)，每日2次口服，两组其他治疗方案相同，采用双抗体夹心酶联免疫吸附法测定患者入院后第1、3、5、7、11天血清MMP-9、TIMP-1水平；并监测肺CT对PQP患者肺纤维化进展程度进行评估。结果姜黄素干预组与非姜黄素组在病死率方面的差异无统计学意义，但是姜黄素干预组的生存时间与对照组的差异有统计学意义(P<0.05)。非姜黄素干预组MMP-9、TIMP-1与姜黄素干预组比较各时点间的差异均有统计学意义(均P<0.05)。姜黄素干预组血清MMP-9、TIMP-1水平均显著低于同期非姜黄素组(P<0.05)。PQP患者肺CT检查，姜黄素干预组组肺纤维化程度较非姜黄素组显著减轻。结论MMP-9及TIMP-1可能参与PQP肺纤维化的启动及进展过程,可作为临床生化指标联合CT等其他检查对肺纤维化的程度及预后做出评估。对PQP患者早期进行姜黄素干预治疗可降低血循环中MMP-9及TIMP-1水平，减轻肺纤维化程度，延缓病情发展，延长生存时间，但不能降低患者病死率。

关键词：百草枯中毒；基质金属蛋白酶9；组织金属蛋白酶抑制物1；姜黄素；肺纤维化

Clinical Research of Curcumin in the Intervention Treatment for Pulmonary Fibrosis Induced by Paraquat PoisoningJIANGLi,ZHANGYu.(DepartmentofEmergency,theFirstAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian116011,China)

Abstract：ObjectiveTo explore the intervention effect of curcumin on pulmonary fibrosis in patients with paraquat poisoning(PQP) by monitoring the changes of serum matrix metalloproteinase(MMP)9,serum matrix metalloproteinase inhibitor (TIMP)1,and lung imaging features of the patients.MethodsA total of 61 PQP patients admitted in Emergency Department of the First Affiliated Hospital of Dalian Medical University from May 2008 to Mar.2010 were randomly divided into curcumin group(31 cases) and non-curcumin group(30 cases).Patients in both groups were treated by normal therapy,while patients in curcumin group orally took curcumin capsules 1000 mg/(kg·d),twice per day.Serum levels of MMP-9,TIMP-1 of the patients in both groups were detected by ELASA on the 1st,3th,5th,7th,11thday after admission,and the degree of pulmonary fibrosis was evaluated by lung HRCT.ResultsThere was no statistically significant difference in mortality rate between the two groups.However,the survival time of patients in curcumin group was longer than non-curcumin group,the difference was statistically significant(P<0.05).The levels of MMP-9 and TIMP-1 of curcumin group were significantly lower than those of the non-curcumin group during the same period(P<0.05).The degree of pulmonary fibrosis in patients of curcumin group reduced more significantly than of the non-curcumin group detected by lung HRCT.ConclusionMMP-9 and TIMP-1 may be involved in initiation and progression of pulmonary fibrosis.Serum levels of MMP-9 and TIMP-1 can be used as biochemical markers in clinical to evaluate the degree of pulmonary fibrosis and its prognosis combined with lung HRCT and other examinations.Early curcumin intervention for PQP patients can reduce the serum levels of MMP-9 and TIMP-1,reduce the degree of pulmonary fibrosis,suspend the progression of the disease,and prolong the survival time of the patients,but cannot reduce the mortality rate.

Key word:Paraquat poisning; Matrix metall oproteinase 9; Tissne inhibitor of metallopoteinase 1; Curcumin; Pulmonary fibrosis

百草枯中毒(paraquat poisoning，PQP)特点是致死剂量小，没有特效解毒剂，病程进展快，治疗棘手，病死率高，达60%～80%[1]。百草枯对各个器官组织均有极强的毒性，大剂量中毒患者迅速出现心、肝、肾、肺等重要脏器的衰竭[2-3]，小剂量中毒患者晚期多发展为肺纤维化，最终因呼吸衰竭而死亡[4]。Yamashita等[5]对存活的PQP患者进行随访发现，轻微的肺损伤仍可引起患者在较长时间内出现限制性肺功能受损，而且仍可致不可逆的肺间质纤维化。

本研究通过姜黄素干预PQP患者，检测血清基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)9以及组织金属蛋白酶抑制物(tissue inhibitor of metallopoteinase,TIMP)1，联合肺部CT的变化，研究PQP患者肺纤维化的演变，探讨姜黄素对PQP患者肺纤维化的干预作用，尝试为临床PQP导致肺纤维化寻找治疗的靶点和药物。

1资料与方法

1.1一般资料选择2008年5月至2010年3月大连医科大学附属第一医院急诊科收治的PQP患者共61例，均为口服中毒，服毒量为5～200 mL，男36例、女25例，年龄18～40岁，所有患者既往身体健康，无明确慢性病史，服毒至入院时间<72 h。

1.2分组方法制订随机量表,患者入院时按序号分组,分为姜黄素干预组(31例)和非姜黄素组(30例)。非姜黄素组男18例，女12例，年龄(27±3)岁，服毒剂量为(42±13) mL，发病至洗胃时间为0.5~3.5 h，平均(3.8±0.8) h，发病至开始用药时间为2~12 h，平均(4.6±2.3) h；姜黄素干预组男18例，女13例，患者年龄(25±5)岁，服毒剂量为(40±14) mL，发病至洗胃时间为0.3~5.0 h，平均(3.2±0.7) h，发病至开始用药时间为2~12 h，平均(4.4±1.1) h。两组患者的性别、年龄、服毒剂量、发病至洗胃时间、开始用药时间等方面比较差异均无统计学意义(均P>0.05)，具有可比性。

1.3治疗方法

1．3.1常规治疗患者均给予呼吸支持，反复清水洗胃，血液灌流连续2～3次，静脉注射甲泼尼龙500 mg，3 d后减量等治疗；还要给予抗氧化、护肝、营养心肌，维持水电解质、酸碱平衡等支持治疗。

1.3.2姜黄素治疗姜黄素干预组患者在常规治疗基础上给予姜黄素(南京广润生物制品有限公司生产，批号：GR-133-140421)1000 mg/(kg·d)，每日2次口服，直至患者出院或死亡。非姜黄素组仅给予常规治疗方案。

1.4试验方法

1.4.1标本采集分离收集PQP患者入院后第1、3、5、7、14日的外周静脉血5 mL，每天每8小时抽血1次，取平均值。离心(湖南星科科学仪器有限公司生产离心机)分离血清置于-70 ℃冰箱中保存备用。血清中MMP-9和TIMP-1水平用酶联免疫吸附试验检测。

1.4.2患者肺纤维化程度入院第1、3、5、7、14日行肺部高分辨率CT(high resolution computed tomography,HRCT)检查。肺纤维化分为4级:①无纤维化(-)为0分；②轻度纤维化(+)为1分，病变范围<20%，累及胸膜及胸膜下肺实质,肺泡结构发生紊乱；③中度纤维化(++)为2分，病变范围占全肺20%～50%，肺纤维化从胸膜开始延伸,但仍属局部；④重度纤维化(+++)为3分，病变范围>50%，弥散性肺纤维化，融合损伤并伴有广泛肺实质结构紊乱[6]。

2结果

2.1两组病死率和存活时间比较姜黄素干预组死亡12例,病死率38.7%(12/31)；非姜黄素组死亡15例,病死率50.0%(15/30)，两组病死率比较差异无统计学意义(χ2=0.788，P=0.375)。姜黄素干预组患者平均存活(9.38±3.62) d，非姜黄素组患者平均存活(5.37±1.13) d,平均存活时间两组之间的差异有统计学意义(t=4.123,P=0.005)。

2.2两组血清MMP-9水平比较MMP-9从入院即时开始升高，非姜黄素组第3日到高峰，姜黄素干预组第5日达高峰，之后呈逐渐下降趋势，组内各时点间比较差异有统计学意义(P<0.05)。姜黄素干预组患者第1、3、5、7日血清MMP-9水显著低于同期非姜黄素组患者(P<0.05)。第14天血清MMP-9水平组间的差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

2.3两组血清TIMP-1水平比较两组患者血清TIMP-1入院后均呈逐渐增高趋势，两组各时间点比较，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表1。

2.4两组患者肺HRCT评分及纤维化程度的比较两组比较，除姜黄素干预组内第3日和第5日HRCT评分差异无统计学意义外，其余差异均有统计学意义(均P<0.05)，并随着时间的推移呈增高的趋势；组间比较，姜黄素干预组各时间点HRCT评分均低于非姜黄素组(P<0.05)，见表1。

组别MMP-9(μg/L)n第1日n第3日n第5日n第7日n第14日FP非姜黄素组 30272.03±20.1927382.37±16.28a16347.50±14.25ab15304.56±7.25abc15117.40±5.32abcd41.920.025姜黄素干预组31219.26±25.1130298.87±17.48a24327.38±16.60ab21121.86±6.15abc19118.71±1.50abcd46.460.025t2.0502.0652.0862.1212.130P<0.05<0.05<0.05<0.05>0.05组别TIMP-1(μg/L)n第1日n第3日n第5日n第7日n第14日FP非姜黄素组 30309.03±15.4827404.26±14.63a16527.38±24.24ab15624.44±15.65abc151125.80±123.61abcd34.170.025姜黄素干预组31153.48±18.8430223.03±13.44a24328.68±16.98ab21446.21±13.45bcd19734.00±7.98abc22.720.025t2.0542.0682.0912.1242.148P<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05组别HRCT(%)n第1日n第3日n第5日n第7日n第14日FP非姜黄素组 302.12±0.87276.70±2.35a168.94±4.10ab1511.38±4.75abc1516.20±6.65abcd27.460.025姜黄素干预组310.92±0.34303.02±1.65a244.86±2.58a219.14±1.46abc1910.43±1.71abcd24.770.032t2.0582.0622.1032.1222.154P<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05

PQP：百草枯中毒；MMP-9:基质金属蛋白酶9；TIMP-1：组织金属蛋白酶抑制物1；HRCT：肺部高分辨率CT；a与本组第1日比较，P<0.05；b与第3日比较，P<0.05；c与第5日比较，P<0.05；d与第7日比较，P<0.05

3讨论

百草枯引起肺纤维化及多器官损伤的发病机制目前存在多种学说，其中越来越受到人们关注的是酶失衡学说[7]。Ruiz等[8]研究表明，百草枯诱导的肺纤维化的产生机制可能与胶原酶、MMP、TIMP之间作用的不平衡，从而产生过度的凝胶分解活性有关，同时肺泡上皮的凋亡也参与其中。

贺晓艳等[9]研究发现,PQP大鼠肺泡细胞中MMP-9/TIMP不平衡，肺间质早期即出现充血水肿，炎性细胞浸润，3～4周在大鼠的肺组织病理可见胶原沉积、成纤维细胞增生、肺间质粉红色条索状改变。

Lanchou等[10]研究发现，MMP-9/TIMP-1可能是急性肺损伤患者转归的预测因素。MMP-9/TIMP-1比值>1，可通过降解细胞外基质(extracelluar matrix，ECM)而阻止纤维化的进展，若比值<1则向纤维化方向发展。在肺纤维化发生中，MMP/TIMP比例失衡,ECM成分过度沉积,最终形成肺纤维化，可能是促进疾病进展的主要因素。

MMP9主要来自于炎性细胞和上皮细胞,是MMPs中分子量最大的酶,MMP9能够降解ECM成分,尤其是Ⅳ型胶原,并破坏ECM及基底膜。TIMPs来自基质细胞，能上调抑制MMPs的活性，MMPs/TIMPs比例失调可减少ECM的降解，发展为ECM积聚和沉积导致肺纤维化形成，从而对肺组织的重构有不可忽视的作用。

姜黄素是从中药姜黄中提取的一种色素，目前研究发现它具有抗纤维化作用，可抑制肺纤维化大鼠肺组织的胶原沉积,在大鼠肺纤维化形成中起延缓作用。

本研究结果显示，PQP患者血清中MMP-9早期增高，晚期下降，TIMP-1持续增高，提示百草枯可能通过干扰MMP-9、TIMP-1水平，减少ECM的降解，致肺纤维化。PQP早期以MMP-9的增加为主促进基膜溶解，加速肺泡炎症发展，TIMP-1的抑制作用未充分体现，晚期随着TIMP-1表达增加，其抑制作用逐渐增强，MMP-9的作用减弱，它们之间的平衡被打破，无明确规律可寻，随着时间的推移肺维化程度加重。

有研究证实ECM的代谢在肺纤维化的形成中占有重要的地位。而姜黄素可以抑制肺纤维化时ECM的过度沉积,使肺间质中纤维沉积减少[11]。在生理情况下，肺组织内ECM处于动态平衡状态，以维持肺组织的正常结构和功能。但在病理条件下，ECM合成增加和(或)降解减少打破动态平衡，而引起ECM过度积聚导致肺纤维化。研究表明，姜黄素能显著降低肺纤维化大鼠血清Ⅲ、Ⅳ胶原,粘连蛋白及透明质酸含量，从而减轻肺组织纤维性增生，减少ECM的过度沉积。姜黄素能提高大鼠体内的谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶水平，降低丙二醛和诱导型一氧化氮合酶水平。姜黄素能调节肺纤维化大鼠体内自由基水平，减轻自由基对肺组织结构的氧化损伤[12]。Venkatesan[13]研究证实，使用姜黄素治疗后PQP大鼠的支气管肺泡灌洗液中血管紧张素转化酶、碱性磷酸酶、硫代巴比妥酸反应物、中性粒细胞等水平显著降低而谷胱甘肽水平升高，同时病死率也降低。这些发现也提示姜黄素在治疗PQP中的机制可能多样化。

本研究结果显示，姜黄素干预组血清MMP-9、TIMP-1水平较非姜黄素组显著降低，且出现高峰时间延迟说明姜黄素可能通过抑制MMP-9、TIMP-1表达水平，发挥抗纤维化作用。

本研究结果显示，姜黄素干预组内第3日和第5日之间差异无统计学意义，考虑可能由于姜黄素的干预作用，延缓了肺纤维化的进程，同时也可能是所选患者于入院第3、5日死亡例数多，样本量少，差异体现不充分等原因造成的。姜黄素干预组纤维化程度较非姜黄素组有所减轻，说明姜黄素具有减轻PQP肺部损伤并延缓肺纤维化程度的作用。

总之，PQP是严重的急危重症，并伴随多脏器的病理生理改变特别是肺,通过诱导肺泡上皮细胞多种因子的表达和释放引起进行性肺纤维化。姜黄素通过改善MMP-9/TIMP-1的平衡延缓肺纤维化进程。

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收稿日期：2013-10-08修回日期：2014-09-19编辑：鲍淑芳

中图分类号：R453.9

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)05-0883-03