多種礦物元素拮抗二氧化硅毒性作用的實驗研究.pdf

1、矽肺的發(fā)生發(fā)展是多因素相互作用的結(jié)果。盡管發(fā)病機理尚未完全清楚，但目前一般認為，二氧化硅(SiO<,2>)對以肺泡巨噬細胞(AM)膜為主的生物膜損傷，是矽肺發(fā)生發(fā)展的重要起因。在矽肺的發(fā)病機制中，SiO<,2>啟動AM膜表面的脂質(zhì)過氧化自由基反應，從而使巨噬細胞受損，釋放許多活性因子引起肺部纖維化是矽肺纖維化的最直接原因。巨噬細胞膜脂質(zhì)過氧化的發(fā)生先于細胞因子的釋放。脂質(zhì)過氧化反應產(chǎn)物及自由基的清除依賴于非酶類化學清除劑及抗氧化酶類，礦

2、物元素是其中不可缺少的活性中心或結(jié)構(gòu)基團。特別是微量元素不僅是維生素、酶、蛋白質(zhì)、胰島素及核酸組成部分，還能引起人體結(jié)構(gòu)元素發(fā)生化學反應，在酶系統(tǒng)內(nèi)起著特異的活化中心作用，參與機體的激素發(fā)揮作用，與氨基酸構(gòu)成絡合物的成份影響核酸的代謝。眾多文獻報道Zn、Se、Mn、Mg等元素均不同程度地直接或間接保護細胞膜，具有清除自由基，抗脂質(zhì)過氧化反應的作用。因此合理使用礦物元素可能有助于預防和治療SiO<,2>引起的相關(guān)疾病。 在以往工作

3、的基礎上，我們對葡萄糖酸鋅(ZnG)、亞硒酸鈉(Na<,2>SeO<,3>)、氯化錳(MnCl<,2>)、硫酸鎂(MgSO<,4>)分別對SiO<,2>致肺泡巨噬細胞釋放細胞因子的影響進行了研究。通過觀察礦物元素單獨及聯(lián)合作用拮抗SiO<,2>對人胚肺成纖維細胞(HELF)羥脯氨酸合成的影響，探索礦物元素影響SiO<,2>致肺纖維化毒性作用機制。在上述所有實驗的基礎上，以體外實驗中具有拮抗SiO<,2>毒性作用的最優(yōu)礦物元素配比為基礎，

4、設計體內(nèi)實驗的配方和劑量，進行體內(nèi)拮抗SiO<,2>毒性作用的實驗研究。通過檢測染塵大鼠血清和肺組織勻漿的丙二醛(MDA)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)、羥脯氨酸(HP)等生化指標，研究上述條件下對自由基產(chǎn)生、脂質(zhì)過氧化反應以及肺纖維化的影響。部分肺組織用甲醛固定后進行常規(guī)組織病理學檢查，觀察礦物元素配方減少或延緩塵肺發(fā)生、發(fā)展的作用。 礦物元素對SiO<,2>致肺泡巨噬細胞釋放細胞因子的影響結(jié)果

5、表明：SiO<,2>粉塵引起了RAW264.7細胞釋放TNF和IL-1含量增加，不同劑量ZnG單獨作用后1NF和IL-1含量呈下降趨勢，其中分別以加入1.0mg/t，和1.5mg/L的ZnG拮抗作用效果最明顯。不同劑量Na<,2>SeO<,3>單獨作用后IL-1含量均有所下降，其中以加入0.5ixmol/L的Na<,2>SeO<,3>對IL-1釋放的拮抗作用效果最明顯，但Na<,2>SeO<,3>各劑量組對TNF的拮抗作用不明顯。不同劑

6、量MnCl<,2>單獨作用后TNF和IL-1含量呈下降趨勢，但拮抗作用不明顯。不同劑量MgSO<,4>單獨作用后TNF和IL-1含量均有所下降，其中分別以加入1.0和2.0μmol/L MgS0<,4>的作用效果最明顯。 礦物元素拮抗SiO<,2>致人胚肺成纖維細胞羥脯氨酸(HP)合成的實驗結(jié)果表明：SiO<,2>粉塵可引起人胚肺成纖維細胞HP合成含量增加。應用多種礦物元素后，可使SiO<,2>致人胚肺成纖維細胞合成HP水平降低

7、，單獨作用以2.25mg/LZnG，2.0μmol/LNa<,2>SeO<,3>，0.25mg/L MnCl<,2>及2.0μmol/L MgS0<,4>的拮抗作用最明顯。ZnG、Na<,2>SeO<,3>兩兩聯(lián)合最佳組合為2.25mg/LZnG和2.01μmol/L Na<,2>SeO<,3>，ZnG和MnCl<,2>聯(lián)合最佳組合為1.0mg/LZnG和1.0mg/L MnCl<,2>，ZnG和MgSO<,4>聯(lián)合最佳組合為1.0mg

8、/L ZnG和2.0μmol/L MgSO<,4>，Na<,2>SeO<,3>和MnCl<,2>聯(lián)合最佳組合為1.0μmol/L Na<,2>SeO<,3>和0.5mg/L,MnCl<,2>，Na<,2>SeO<,3>和MgSO<,4>聯(lián)合最佳組合為2.0μmol/L Na<,2>SeO<,3>和2.0μmol/L MgSO<,4>，MnCl<,2>和MgSO<,4>聯(lián)合最佳組合為1.0mg/L MnCl<,2>和2.0μmol/L M

9、gSO<,4>。除ZnG、Na2SeO<,3>聯(lián)合交互作用無統(tǒng)計學意義外，其余組合均有統(tǒng)計學意義。ZnG、Na<,2>SeO<,3>、MnCl<,2>與MgSO<,4>聯(lián)合可以顯著降低人胚肺成纖維細胞HP合成水平，其中以1.5mg/L ZnG，0.51μmol/L Na<,2>SeO<,3>，0.5mg/L MnCl<,2>與2.0μmol/L MKSO<,4>聯(lián)合作用效果最明顯，為最佳組合。 體內(nèi)實驗結(jié)果表明：SiO<,2>矽

10、肺模型組肺臟器系數(shù)在第7天就出現(xiàn)明顯升高，與陰性組比較，差異有統(tǒng)計學意義。到第28天和第56天差異更明顯。當給予不同劑量的礦物元素后，肺臟器系數(shù)明顯降低，高、中、低各劑量組間無明顯差異。其中第56天的效果最好，不同劑量組間以高劑量組作用效果更好。 陰性對照組肺病理切片顯示肺組織形態(tài)正常：支氣管腔內(nèi)無滲出物，支氣管上皮無變性壞死脫落，管壁及其周圍組織無炎細胞浸潤；肺泡間隔未見明顯增厚，肺泡腔內(nèi)無滲出物。而SiO<,2>模型組肺組織

11、七天后可見矽肺結(jié)節(jié)形成，管壁及其周圍組織可見炎細胞浸潤；肺泡間隔明顯增厚，肺泡腔內(nèi)無滲出物。說明大鼠矽肺模型建立成功。經(jīng)礦物元素高劑量給藥后，肺部矽結(jié)節(jié)形成明顯減輕；中劑量組和低劑量給藥組與模型組比較，肺部矽結(jié)節(jié)形成略有減輕，未見明顯形態(tài)學差異。實驗結(jié)果與肺臟器系數(shù)的結(jié)果基本一致。 血清中SOD、GSH-Px、MDA顯示：SiO<,2>矽肺模型組血清中SOD、GSH-Px在第7天、第14天、第28天、第56天有明顯下降，而MDA

12、明顯上升，與陰性對照組比較，差異均有統(tǒng)計學意義。當加入一定劑量的礦物元素后，高劑量組的保護作用效果最明顯，中劑量組有增強SOD、GSH-Px活力減少MDA產(chǎn)生的趨勢，低劑量組作用效果不明顯。 肺組織勻漿中SOD、GSH-Px、MDA顯示：SiO<,2>矽肺模型組肺組織勻漿中GSH-Px、MDA在第7天、第14天、第28天、第56天，與陰性對照組比較，有明顯統(tǒng)計學差異。而SOD活性從第1天開始就有明顯降低。當給予一定劑量的礦物元素

13、后肺組織勻漿中SOD、GSFt-Px活性顯著升高，MDA降低，其中礦物元素高劑量組作用效果最好，中、低高劑量組也有不同程度的保護作用。 血清及肺組織勻漿中羥脯氨酸顯示：SiO<,2>矽肺模型組一次染塵從第1天開始血清及肺組織勻漿中羥脯氨酸含量均顯著升高。當給予一定劑量的礦物元素后血清及肺組織勻漿中羥脯氨酸含量均顯著降低，其中礦物元素高劑量組作用效果最好，中、低劑量組也有不同程度的抑制作用。 以上結(jié)果表明，ZnG、Na<,

14、2>SeO<,3>、MnCl<,2>、MgSO<,4>單獨應用對SiO<,2>致肺泡巨噬細胞釋放細胞因子，單獨、聯(lián)合應用對致人胚肺成纖維細胞羥脯氨酸合成均有一定的拮抗作用。礦物元素拮抗SiO<,2>毒性作用的體內(nèi)試驗結(jié)果表明，一定劑量的ZnG、Na<,2>SeO<,3>、MnCl<,2>、MgSO<,4>聯(lián)合作用可保護細胞膜，清除自由基，防止脂質(zhì)過氧化，抗纖維化生成，減少矽結(jié)節(jié)形成，具有減少或延緩塵肺發(fā)生、發(fā)展的作用。為礦物元素應用于矽