大气细颗粒物PM2.5对大鼠血清白细胞介素-17表达的影响

韩书芝 梁会朋 张凤蕊 平 芬

(河北省人民医院呼吸内科，河北 石家庄 050051)

流行病学研究表明，大气细颗粒物(PM2.5)与多种呼吸系统疾病及心血管疾病的发病率与死亡率密切相关〔1〕。PM2.5 对健康的不利影响首先表现在呼吸系统，它会增加哮喘加重及呼吸道感染、 肺结核、 肺癌等呼吸系统疾病的发病率〔2〕。PM2.5 通过损伤呼吸道黏膜上皮细胞，部分沉积在肺泡内或肺间质内，激活肺内的免疫细胞，引起气道炎性反应，造成呼吸系统疾病〔3〕。本研究采集本地区大气细颗粒物，制备PM2.5 悬液，观察PM2.5 暴露后大鼠血清白细胞介素(IL)-17、肺表面活性蛋白(SP)-A和SP-D变化，探讨PM2.5致肺损伤的作用机制。

1 材料与方法

1.1PM2.5悬液配制 PM2.5由石家庄市环境监测中心提供，采用TEOM1405D双通道颗粒物监测仪收集大气细颗粒物，洗脱滤膜颗粒物，冷冻干燥，使用前以灭菌注射用水配制成浓度为7.5 mg/ml PM2.5悬液，超声振荡混匀。

1.2实验动物分组及给药方法 30只雄性Wistar大鼠由河北医科大学实验动物中心提供，大鼠体重180～200 g，将大鼠随机分为实验组(染尘组)和2个对照组(空白对照组及生理盐水对照组)，每组10只。实验组动物在丙戊酸钠腹腔注射麻醉下气管注入PM2.5悬液染尘。空白对照组不予任何干预措施，生理盐水对照组给予气管内注入生理盐水(1 ml/kg)一次。染尘组给予气管内注入PM2.5悬1 ml/kg(7.5 mg/kg)一次。

1.3标本采集 丙戊酸钠腹腔注射麻醉下腹主动脉采集动脉血5 ml后放血处死大鼠(空白对照组直接处死，生理盐水对照组气管注入生理盐水后24 h处死，实验组染尘24 h后处死)。所取动脉血离心(1 500 r/min，15 min)分离血清，-80℃冰箱保存。

1.4指标检测 采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定(试剂盒购自美国BG公司)血清IL-17、SP-A、SP-D水平，操作步骤按试剂盒说明书进行。

1.5统计学方法 采用SPSS17.0统计软件进行单因素方差分析，LSD-t检验。

2 结 果

2.1各组肺组织病理 两个对照组病理切片未见异常表现；染尘组光镜下可见肺泡间隔增厚，肺泡腔缩小，炎性细胞渗出，小支气管壁增厚，管腔内杯状细胞增生，周围炎性细胞浸润，肺间质纤维组织增生，间质水肿，毛细血管充血，小血管管壁增厚，周围可见嗜酸性粒细胞浸润。见图1。

生理盐水对照组

空白对照组

染尘组

2.2各组血清IL-17、SP-A、SP-D 水平的变化 空白对照组及生理盐水对照组血清IL-17、SP-A、SP-D 水平差异无统计学意义(均P>0.05)，染尘组血清IL-17、SP-A、SP-D 水平均显著高于空白对照组及生理盐水对照组(均P<0.01)。见表1。

表1 各组血清IL-17、SP-A、SP-D水平的比较

3 讨 论

呼吸系统是PM2.5直接作用的靶器官，其对呼吸系统的影响主要作用在肺，相关的动物实验证实PM2.5暴露可破坏肺部防御功能，诱导肺部组织学及功能的改变，且PM2.5的急性暴露引起的肺炎症、氧化应激损伤、肺顺应性及组织学的改变呈剂量依赖性〔4〕。PM2.5可随空气进入小气道和肺泡并持续作用，当其到达肺泡时，被气道纤毛系统清除和(或)被巨噬细胞(AM)吞噬〔5〕。PM2.5被AM吞噬过程中可通过与之相关的编码转录因子、炎症相关因子基因转录水平的增高诱导大量促炎性因子释放，破坏细胞因子网络平衡，从而调节和始动肺局部炎症反应，诱导肺部炎性损伤。另一方面，PM2.5对肺部机械屏障作用的破坏使其清除异物作用下降，进一步诱导更严重的炎性反应〔6〕。IL-17是近年来人们发现的一种新的细胞因子，主要由 Th17 细胞产生。IL-17 是一种促炎性细胞因子，也是炎症反应的早期启动子，因其在诱导炎症方面具有强大的作用而备受重视。IL-17 与其受体结合，主要通过 NF-κB-DNA 途径和有丝分裂原激活激酶途径发挥其生物学作用〔7〕。IL-17 还可通过促进 CXC趋化因子诱导中性粒细胞活化和募集，促进气道炎症反应，参与肺损伤〔8〕。本研究结果提示PM2.5 通过诱导炎症反应导致肺损伤。

肺表面活性物质是覆盖于肺泡表面的活性蛋白，主要分为A、B、C、D四种，SP-A、SP-D 为水溶性蛋白，主要调节肺免疫功能。SP-A、SP-D 可通过损伤的肺泡-毛细血管膜屏障进入血液循环而成为肺损伤的血清标志物。SP-A 是先天免疫系统的一部分，可通过与抗原呈递细胞和T淋巴细胞相互作用来调节先天免疫系统；也可直接作用于 B 淋巴细胞或间接刺激免疫细胞产生细胞因子作用于B淋巴细胞，使其激活并产生免疫球蛋白；通过抑制某些细胞因子和炎症介质的合成与释放，从而抑制炎症反应，在气道炎症中起重要的免疫调节作用〔9〕。SP-D 是具有识别作用的分子，通过调节肿瘤坏死因子(TNF)-α、IL-1α、IL-6及干扰素(IFN)-γ等细胞因子分泌，同时通过与AM、单核细胞、中性粒细胞等多种免疫细胞相互作用调节免疫反应，在宿主免疫调节中具有重要作用〔10〕。本研究结果提示PM2.5 通过损害肺的免疫功能导致肺损伤。