生物燃料煙霧暴露與慢性阻塞性肺疾病關系的研究.pdf

1、慢性阻塞性肺疾病是一種具有氣流受限特征的可以預防和治療的疾病，氣流受限不完全可逆、呈進行性發(fā)展，與肺部對香煙煙霧等有害氣體或有害顆粒的異常炎癥反應有關。 COPD是一種全身性的疾病，存在多系統(tǒng)的氧化應激，但是生物燃料煙霧暴露所致COPD的全身氧化應激狀況如何，生物燃料煙霧和香煙煙霧暴露所致全身氧化應激有何異同尚不清楚。 研究目的：本課題分三部分：第一部分采用循證醫(yī)學的方法研究生物燃料煙霧暴露與COPD的關系，以明確生物

2、燃料導致COPD的危險度，以及種族、性別及吸煙對生物燃料煙霧導致COPD的危險度的影響。第二部分觀察生物燃料煙霧對大鼠肺臟病理組織學的影響，并與香煙煙霧對大鼠肺臟病理組織學改變相比較。第三部分比較生物燃料煙霧暴露和香煙煙霧暴露大鼠全身氧化應激狀況的異同，以進一步探討COPD的發(fā)病機制。 第一部分：生物燃料煙霧暴露與慢性阻塞性肺疾病的循證醫(yī)學研究 方法：我們通過電子檢索Medline，Embase，LILACS數(shù)據(jù)庫，并且

3、查閱相關文獻的參考文獻，共鑒定出15個流行病學研究（4個病例-對照研究和11個橫斷面研究）符合納入的研究標準。用標準化的數(shù)據(jù)提取方案來提取資料并進行統(tǒng)計學分析。 結果：和不暴露者相比，生物燃料煙霧暴露者發(fā)展為COPD的OR值為2.44（95%CI為1.90-3.33）。對于不同性別、不同種族、不同吸煙狀態(tài)，生物燃料煙霧暴露是COPD的危險因素（女性OR：2.73，95% CI：2.28-3.28；男性OR4.30，95% CI：

4、1.85-10.01；亞洲人：OR：2.31，95% CI：1.41-3.78；非亞洲人OR：2.56，95% CI：1.71-3.83；吸煙者OR=4.39，95%CI：1.40-4.66，不吸煙者OR=2.55，95%CI：2.06-3.15）。生物燃料煙霧暴露者發(fā)展為慢性支氣管炎的OR值為2.56（95%CI為1.71-3.83），發(fā)展為通過肺功能診斷的COPD的OR值為2.65（95% CI：1.75-4.03）。生物燃料煙霧暴

5、露量越大，發(fā)展為COPD的危險性越大。 小結：生物燃料煙霧暴露是COPD的危險因素，吸煙和生物燃料煙霧暴露存在協(xié)同作用。生物燃料煙霧暴露量越大，發(fā)展為COPD的危險性越大。 第二部分：生物燃料煙霧暴露對大鼠肺臟病理組織學的影響 方法：30只雌性SD大鼠，隨機分為正常對照組、生物燃料煙霧暴露組、香煙煙霧暴露組，每組10只。每組動物每天置于煙室內(nèi)兩次，每次45min，分別向煙室內(nèi)充新鮮空氣，生物燃料煙霧和香煙煙霧，共

6、100天。熏煙時同時測量煙室中O2、SO2、CO和NO的濃度。100天后，處死動物，HE染色檢查大鼠肺臟病理組織學。ELISA法檢測血漿IL-8含量，同時進行全血細胞計數(shù)和分類，肺泡灌洗液中白細胞計數(shù)和分類，右心室重量／室間隔+左心室重量。 結果：生物燃料煙霧暴露大鼠熏煙期間箱內(nèi)O2、CO、SO2和NO的濃度分別為（20.31±0.21）%、（981.72±429.59）mg/m3、（3.44±3.36）mg/m3和（2.59±

7、1.71）mg/m3，香煙煙霧暴露大鼠熏煙期間箱內(nèi)O2、CO、SO2和NO的濃度分別為（20.28±0.15）%、（745.56±683.24）mg／m3、（12.64±11.44）mg／m3和（3.37±0.52）mg/m3。病理切片HE染色鏡下見對照大鼠小氣道黏膜上皮完整，纖毛未見黏連脫落，管壁規(guī)整未見增厚，未見炎性細胞浸潤，管腔內(nèi)未見炎性滲出物，肺泡腔未見病理性擴大。生物燃料煙霧暴露和香煙煙霧暴露大鼠肺臟病理組織學無明顯區(qū)別，都可

8、見小氣道上皮呈鋸齒狀增生增厚，支氣管壁增厚，見炎性細胞浸潤。管腔內(nèi)見大量炎性滲出物，管壁結締組織增生，可見淋巴小結。肺泡結構紊亂，肺泡壁斷裂，肺泡腔擴大，部分融合成肺大皰。生物燃料煙霧暴露組和香煙煙霧暴露組支氣管炎癥評分分別為32.66±13.84和32.25±12.51，高于對照組11.11±9.84；平均肺泡間隔分別為130.62±33.64μm、119.03±26.20μm高于對照組89.84±17.34um；而平均肺泡數(shù)低于對照

9、組，分別為169.21±76.33個/m㎡、173.86±68.33個/m㎡和280.26±103.95個/m㎡。生物燃料組、香煙煙霧暴露組大鼠血漿中IL-8的濃度分別為240.79±161.28 pg/ml、188.14±20.85 pg／ml高于對照組107.91±35.84 pg/ml。生物燃料煙霧組、香煙煙霧暴露組大鼠BALF白細胞計數(shù)及中性白細胞比例高于對照組。而生物燃料煙霧暴露組大鼠全血白細胞和紅細胞計數(shù)以及血紅蛋白含量高于

10、對照組和吸煙組。生物燃料組、香煙煙霧暴露可使大鼠體重減輕，右心室重量/左心室+室間隔重量增加。 小結：生物燃料煙霧暴露和香煙煙霧一樣都可使大鼠產(chǎn)生慢性支氣管炎和肺氣腫，BALF中白細胞計數(shù)及中性分類增高，血漿IL-8增加，同時，兩種煙霧所致大鼠肺臟病理組織學無明顯差異。生物燃料煙霧暴露可使大鼠全血白細胞和紅細胞計數(shù)以及血紅蛋白含量上升。 第三部分：生物燃料煙霧和香煙煙霧暴露大鼠全身氧化應激狀況比較的研究 方法：使

11、用試劑盒測定血漿T-SOD活力；肺臟、心臟總抗氧化能力；血漿、肺臟、心臟、肝臟MDA和GSH含量；血漿、肺臟和心臟iNOS活力，心臟和肺臟GST活力等氧化/抗氧化指標。應用熒光定量PCR的方法檢測肺組織GCLC-mRNA、GSTM1-mRNA、GSTP-mRNA和SLPI-mRNA以及心臟組織GCLC-mRNA、GSTM1-mRNA和GSTP-mRNA的表達。免疫組化分析肺臟組織GCLC的表達。Western Blot檢測肺組織γ-GC

12、Sc（GCLC）蛋白表達。 結果：香煙煙霧暴露和生物燃料煙霧暴露大鼠血漿中T-SOD活力分別為（218.65±65.60）u/ml，（223.91±56.86）u/ml，低于對照組（283.11±41.71）u/ml。香煙煙霧暴露組大鼠肺和心臟的總抗氧化能力低于對照組和生物燃料暴露組；生物燃料暴露組大鼠肺和心臟的總抗氧化能力與對照組無區(qū)別。生物燃料煙霧暴露組肺臟MDA的濃度高于對照組，而吸煙組肺臟MDA的濃度低于對照組；生物燃料

13、煙霧暴露組和吸煙組心臟MDA的濃度低于對照組；血漿和肝組織中MDA濃度三組無明顯差異。生物燃料煙霧暴露組血漿iNOS活力低于吸煙組和對照組，肺臟iNOS活力與對照組和吸煙組無明顯差異，心臟iNOS活力高于對照組和吸煙組。生物燃料組、吸煙組和對照組血漿、肺臟、心臟、肝臟組織勻漿中GSH濃度沒有明顯的差異。在肺臟組織中，香煙組GST酶的活力為（28.43±8.80）RFU/min/mgpro，生物燃料組GST酶的活力為（15.44±11.3

14、4）RFU/min／mgpro，對照組GST酶的活力為（20.54±10.12）RFU/min/mgpro。心臟組織中香煙組GST酶的活力為（4.35±1.94）RFU/min/mgpro，低于生物燃料組（6.27±1.31）RFU/min/mgpro和對照組（6.76±1.26）RFU/min/mgpro。吸煙組大鼠肺組織GCLC-mRNA的表達高于對照組和生物燃料組，GSTP1-mRNA的表達低于對照組和生物燃料煙霧暴露組，差異具有

15、統(tǒng)計學意義。肺臟GSTM1mRNA和SLPImRNA的表達三組間沒有差別。生物燃料組大鼠心臟GSTM1-mRNA的表達高于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義。吸煙組心臟GSTM1-mRNA的表達高于對照組，差異無統(tǒng)計學意義。心臟GSTP-mRNA和GCLC-mRNA的表達三組間無差別。免疫組化顯示對照組支氣管上皮和肺泡上皮GCLC呈弱陽性表達。生物燃料組和香煙組大鼠支氣管上皮和肺泡上皮GCLC表達增強，且均為胞漿表達；而且肺間質(zhì)纖維化越明顯的地

16、方，GCLC的表達越強。免疫組化定量分析和Western-blot分析顯示香煙組和生物燃料組肺臟γ-GCSe蛋白的表達強于對照組。 小結：本研究顯示，香煙煙霧和生物燃料煙霧暴露都可導致大鼠出現(xiàn)全身性氧化應激。兩種煙霧刺激所引起的全身氧化應激是不同的。香煙煙霧暴露使大鼠血漿SOD活力降低，心臟和肺臟的總抗氧化力下降，心臟GST活力下降。肺組織中GCLC-mRNA表達增加，GSTP-mRNA表達下降，心肌組織中GSTM1-mRNA表

17、達增強。肺組織GCLC蛋白表達增強，在肺纖維化越明顯的部位GCLC表達越高。生物燃料煙霧暴露使大鼠血漿SOD和INOS活力降低，心臟INOS活力增強；肺臟MDA水平升高，心臟MDA降低；肺臟GST活力下降。心肌組織中GSTM1-mRNA表達增強。肺組織GCLC蛋白表達增強，在肺纖維化越明顯的部位GCLC表達越高。 結論：生物燃料煙霧暴露是COPD的危險因素，吸煙和生物燃料煙霧暴露存在協(xié)同作用。生物燃料煙霧暴露量越大，發(fā)展為COP