生產(chǎn)性粉塵致巨噬細胞炎性反應(yīng)及其與接塵工人健康損害的關(guān)系.pdf

1、在生產(chǎn)過程中,勞動者長期吸入石英含量>10％的生產(chǎn)性粉塵可導(dǎo)致以慢性肺纖維化為主要病理改變的職業(yè)病——矽肺,其纖維化的病變具有不可逆性,且目前無法治愈,是我國最嚴重的職業(yè)病。因此研究石英粉塵導(dǎo)致矽肺纖維化的發(fā)生及發(fā)展,對于矽肺的早期診斷、治療及預(yù)防具有十分重要的意義。
　　越來越多的研究表明,石英粉塵引發(fā)的氧化活性及肺部炎性反應(yīng)是導(dǎo)致機體損傷的關(guān)鍵因素。最近,體內(nèi)外實驗研究表明石英粉塵誘導(dǎo)產(chǎn)生高水平的IL-1β,但IL-1β作用模

2、式及其導(dǎo)致的健康損害仍不清楚。
　　為探討不同粉塵引發(fā)炎性反應(yīng)的程度和誘發(fā)炎性反應(yīng)的機制及影響因素,收集了3個企業(yè)(江西的1個陶瓷廠和1個鎢礦,廣西的1個錫礦)作業(yè)點的生產(chǎn)性粉塵,以及不同粒徑的標(biāo)準(zhǔn)石英粉塵,選取PMA誘導(dǎo)THP-1單核細胞株分化的巨噬細胞作為靶細胞,采用體外細胞實驗的方法分析各廠礦粉塵毒性及致炎作用,結(jié)合接塵工人的健康狀況,綜合評價粉塵的致病能力,本研究主分為三個部分:(1)不同廠礦粉塵的化學(xué)組分及對接塵工人健康

3、的影響;(2)粉塵致對巨噬細胞損傷和炎性反應(yīng)及其接塵工人健康損害的關(guān)系;(3)IL-1β在石英粉塵導(dǎo)致巨噬細胞炎性反應(yīng)中的作用。
　　第一部分不同廠礦粉塵的化學(xué)組分及對接塵工人健康的影響
　　目的:探討粉塵的化學(xué)組分及其對接塵工人健康的影響。
　　方法:生產(chǎn)性粉塵樣本來自上述3個企業(yè),采用焦磷酸質(zhì)量法測定粉塵中游離二氧化硅的含量,采用原子吸收光譜法和原子熒光光譜法測定粉塵中化學(xué)元素的含量。本部分以上述3個企業(yè)1960年

4、1月1日至1974年12月31日期間在冊且工作一年以上的所有接塵工人為研究對象建立隊列,追訪至2003年底,以衛(wèi)生部發(fā)布的全國城市居民年齡別平均死亡率(1973-2003年)為對照計算標(biāo)化死亡比。
　　結(jié)果:(1)瓷廠和錫礦粉塵中游離二氧化硅含量接近,分別為43.39％、43.60％;而鎢礦粉塵中游離二氧化硅含量高于瓷廠和錫礦粉塵,達到57.51％。
　　(2)陶瓷廠中除鋁元素的含量最高(10.64％)以外,其他元素的含量都

5、很低;鎢礦粉塵中鐵元素的含量最高,達到3.47％,鋅元素的含量最低,為0.09％;錫礦粉塵中鈣、鋅、砷元素的含量最高,分別為9.62％、0.33％、0.34％,鋁元素的含量最低,為2.80％。
　　(3)陶瓷廠隊列人數(shù)為907人,塵肺人數(shù)為148人,發(fā)病率為2.82‰。全死因標(biāo)化死亡比(SMR)為1.15,塵肺、惡性腫瘤及肺癌標(biāo)化死亡率比分別為85.26、0.58、0.77;鎢礦廠隊列人數(shù)為2350人,塵肺人數(shù)為788人,發(fā)病率為

6、8.44‰。全死因標(biāo)化死亡比(SMR)為1.24,塵肺、惡性腫瘤及肺癌標(biāo)化死亡率比分別為101.80、0.67、0.73;錫礦隊列人數(shù)為3108人,塵肺人數(shù)為466人,發(fā)病率為2.42‰。全死因標(biāo)化死亡比(SMR)為1.07,塵肺、惡性腫瘤及肺癌標(biāo)化死亡率比分別為48.67、1.44、2.43。
　　粉塵中游離二氧化硅含量是影響塵肺發(fā)病的關(guān)鍵性因素。陶瓷廠粉塵中鋁元素含量高于其它2類金屬礦山,可能是造成陶瓷廠工人累積接矽塵量高而塵

7、肺發(fā)病相對較低的主要原因。錫礦惡性腫瘤的升高與粉塵中砷的含量存在一定關(guān)聯(lián)。
　　第二部分粉塵致巨噬細胞損傷和炎性反應(yīng)及其接塵工人健康損害的關(guān)系
　　第一節(jié)石英誘導(dǎo)巨噬細胞產(chǎn)生IL-1β的模型篩選
　　目的:探討石英粉塵激活巨噬細胞產(chǎn)生IL-1β的作用條件、時間效應(yīng)及劑量效應(yīng)。
　　方法:以PMA誘導(dǎo)THP-1單核細胞株分化的巨噬細胞作為靶細胞,選取三個粒徑的標(biāo)準(zhǔn)石英DQ12(DQ12-PM1,<1μm;DQ12-

8、PM3～5,3～5μm;DQ12-PM5,5μm),配制成900,600,300,150,75,37.5μg/m6個濃度,分別染毒巨噬細胞3、6、12、18、24h,測定巨噬細胞釋放IL-1β的水平。
　　結(jié)果:(1)三種粒徑的標(biāo)準(zhǔn)石英在3、6、12、18、24h這5個時間點均能誘導(dǎo)巨噬細胞釋放 IL-1β的水平升高,IL-1β的水平變化較明顯且較早的時間點為6h,呈現(xiàn)明顯的劑量反應(yīng)關(guān)系。
　　(2)當(dāng)粉塵濃度在75～300

9、μg/ml之間時,三種粒徑標(biāo)準(zhǔn)石英誘導(dǎo)巨噬細胞釋放IL-1β的水平有明顯的劑量反應(yīng)關(guān)系,且粉塵濃度在300μg/ml時,釋放的IL-1β基本都達到了最高水平。在后續(xù)的實驗中選擇了37.5、75、150、300μg/ml作為染毒的濃度組。
　　第二節(jié)不同粒徑石英粉塵致巨噬細胞損傷及炎性因子變化
　　目的:探討不同粒徑石英粉塵對巨噬細胞的損傷及炎性反應(yīng)作用,從而評價粒徑在粉塵致炎性及纖維化反應(yīng)途徑中的作用。
　　方法:以P

10、MA誘導(dǎo)THP-1單核細胞株分化的巨噬細胞作為靶細胞,選取兩種不同粒徑的標(biāo)準(zhǔn)石英(DQ12-PM1,1μm;DQ12-PM3～5,3～5μm),以細胞空白為陰性對照,將粉塵配制成300,150,75,37.5μg/ml4個濃度,與巨噬細胞共培養(yǎng)6h,測定細胞活力(MTT)、活性氧(ROS)的釋放量及IL-1β、TNF-α、IL-6、TGF-β1、IL-18、IL-33的水平。
　　結(jié)果:不同粒徑的石英粉塵均能損傷巨噬細胞的細胞活力

11、,且隨粉塵濃度的升高,巨噬細胞的細胞活力也逐漸下降,均能誘導(dǎo)巨噬細胞釋放活性氧(ROS)及炎性細胞因子的表達。在較低濃度組(37.5、75、150μg/ml),粒徑為 PM1的標(biāo)準(zhǔn)石英誘導(dǎo)巨噬細胞釋放IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-33的水平略高于粒徑為PM3-5的標(biāo)準(zhǔn)石英;在最高濃度組300μg/ml,粒徑為PM3-5的標(biāo)準(zhǔn)石英粉塵的作用能力較強。
　　第三節(jié)生產(chǎn)性粉塵致巨噬細胞的損傷及炎性因子變化及其與接塵工人健康損害

12、的關(guān)聯(lián)
　　目的:分析生產(chǎn)性粉塵致巨噬細胞炎性因子的反應(yīng),評價炎性因子變化與接塵工人健康損害之間的可能關(guān)聯(lián)。
　　方法:上述企業(yè)作業(yè)點的呼吸性粉塵作為本次試驗粉塵,以標(biāo)準(zhǔn)石英為陽性對照組,其他方法同第二部分第一節(jié)。
　　結(jié)果:瓷廠、鎢礦及錫礦粉塵均可導(dǎo)致巨噬細胞的細胞存活率下降、釋放炎性細胞因子(IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-18、IL-33)及抗炎細胞因子(TGF-β1)水平升高,并隨粉塵濃度的升高有一定的

13、劑量反應(yīng)關(guān)系。瓷廠粉塵致巨噬細胞活力下降的程度最顯著,錫礦粉塵次之,鎢礦粉塵最弱;鎢礦和錫礦粉塵誘導(dǎo)巨噬細胞產(chǎn)生前炎性細胞因子(IL-1β、TNF-α和IL-6)的作用能力強于瓷廠,在低濃度組(37.5、75μg/ml),鎢礦和錫礦粉塵誘導(dǎo)巨噬細胞產(chǎn)生IL-1β的能力顯著強于標(biāo)準(zhǔn)石英,而在最高濃度組(300μg/ml),標(biāo)準(zhǔn)石英誘導(dǎo)產(chǎn)生IL-1β的能力顯著強于瓷廠、鎢礦及錫礦粉塵。鎢礦和錫礦粉塵在各濃度組誘導(dǎo)巨噬細胞釋放TNF-α的水平

14、顯著高于標(biāo)準(zhǔn)石英。但鎢礦粉塵幾乎未能誘導(dǎo)巨噬細胞產(chǎn)生TGF-β1,錫礦粉塵幾乎未能誘導(dǎo)巨噬細胞產(chǎn)生IL-18及IL-33。
　　鎢礦和錫礦粉塵作用于巨噬細胞后誘導(dǎo)產(chǎn)生前炎性細胞因子(IL-1β、TNF-α和IL-6)的能力都較強,而抗炎細胞因子(TGF-β1)的表達卻很低;瓷廠粉塵誘導(dǎo)巨噬細胞釋放前炎性細胞因子的能力最弱,但抗炎細胞因子的水平卻相對較高,與接塵工人患矽肺危險度也是鎢礦和錫礦的較高,瓷廠的最低相對應(yīng)。本部分研究提示I

15、L-1β對評價生產(chǎn)性粉塵致纖維化的有一定的預(yù)測作用。
　　第三部分 IL-1β在石英導(dǎo)致巨噬細胞炎性反應(yīng)中的作用
　　目的:探討IL-1β在石英引發(fā)的炎性反應(yīng)中的作用。
　　方法:以PMA誘導(dǎo)THP-1單核細胞株分化的巨噬細胞作為靶細胞,將重組的IL-1β配制1600,800,400,200,100pg/ml5個濃度,染毒巨噬細胞6h或24h;用50ng/ml的LPS預(yù)處理巨噬細胞6h,將標(biāo)準(zhǔn)石英粉塵配制成300,15

16、0,75,37.5μg/ml4個濃度,與LPS預(yù)處理的巨噬細胞共培養(yǎng)6h;用2.5μg/mlIL-1β單克隆抗體預(yù)處理細胞,按300,150,75,37.5μg/ml4個濃度的不同粒徑的標(biāo)準(zhǔn)石英染毒巨噬細胞6h或24h,均測定細胞培養(yǎng)液上清中IL-1β、TNF-α、IL-6的水平。
　　結(jié)果:(1)重組IL-1β作用于巨噬細胞6h和24h后,均可誘導(dǎo)其釋放TNF-α、IL-6的水平升高,有明確的劑量反應(yīng)關(guān)系;并隨時間的延長,TNF

17、-α、IL-6的水平也逐漸增高;但未能誘導(dǎo)其釋放IL-1β,反而重組IL-1β本身的水平呈現(xiàn)下降的趨勢,并隨時間的延長其下降的趨勢越明顯。
　　(2)標(biāo)準(zhǔn)石英作用于LPS預(yù)處理的巨噬細胞6h后,能誘導(dǎo)其分泌IL-1β、TNF-α、IL-6的水平均隨粉塵濃度的增加而逐漸上升,有明顯的劑量反應(yīng)關(guān)系,且三種炎性細胞因子的水平明顯高于未用LPS預(yù)處理的巨噬細胞。
　　(3)IL-1β抗體能明顯降低高濃度組(150、300μg/ml)