白介素-1β在石英致肺脏、心脏、肾脏炎性和纤维化反应过程中的作用及机制研究

发布时间：2018-04-04 16:05

本文选题：石英　切入点：小鼠　出处：《华中科技大学》2013年博士论文

【摘要】：目的：石英粉尘广泛存在于采矿、建筑和水泥制造等生产场所空气中。除职业暴露外，工业污染、沙尘暴、火山爆发等也可以造成生活环境中石英的暴露。石英的暴露严重危害人体健康，其导致的职业病矽肺就是一种由于长期吸入石英粉尘而形成的以肺纤维化为特征的疾病，其发病机制仍不十分清楚。此外，流行病学研究显示，石英暴露与工人心脏和肾脏疾病的高发可能有关，但石英机体暴露后导致的具体的心脏和肾脏改变仍不清楚。既往研究表明炎性反应和纤维化是石英导致矽肺发病过程中的两个基本反应。白介素（IL）-1β作为一种重要的前致炎性因子，已经被证明在多种疾病如糖尿病、关节炎和矽肺的炎性反应中发挥重要作用。我们前期研究也发现石英可诱导巨噬细胞释放IL-1β。为了系统研究IL-1β在石英致矽肺发病过程中的作用及机制，以及石英导致的心脏、肾脏损伤和IL-1β在该损伤过程中的作用，我们利用小鼠作为实验对象进行研究。本研究的主要目的是：（1）探讨IL-1β在矽肺炎性反应和纤维化过程中的作用以及IL-1β通过何种机制发挥该作用；（2）观察石英暴露是否引发小鼠心脏和肾脏的炎性反应及纤维化反应；（3）探讨IL-1β在石英暴露导致的心肾改变中的作用。方法：采用标准石英粉尘悬液气管灌注的方法构建小鼠矽肺模型，通过使用IL-1β抗体中和的方法形成小鼠IL-1β中和模型。实验使用128只C57BL/6小鼠，随机分成空白对照组、生理盐水组、石英组、石英+IL-1β抗体组，每组32只；分别在灌肺处理后1、7、28、84d各处死8只小鼠，进行如下指标的检测：（1）酶联免疫吸附试验法（ELISA）测定小鼠肺泡灌洗液和血清中的IL-1β水平，评估IL-1β抗体的中和效力。（2）肺脏：肺组织制作病理切片，进行HE和Masson染色，分别评估小鼠肺部炎性反应和纤维化反应程度；检测肺泡灌洗液中总蛋白（TP）、乳酸脱氢酶（LDH）和碱性磷酸酶（AKP），观察小鼠肺部损伤水平；对小鼠肺泡灌洗液中细胞总数、巨噬细胞、嗜中性粒细胞和淋巴细胞进行计数，并用ELISA法测定肺泡灌洗液中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）含量，评价小鼠肺部炎性反应水平；实时荧光定量PCR法检测肺组织转化生长因子-β（TGF-β）、型胶原和纤维粘连素mRNA水平，评价小鼠肺纤维化情况；ELISA法检测肺泡灌洗液中Th1型免疫应答代表性细胞因子γ-干扰素（IFN-γ）和Th2型免疫应答代表性细胞因子IL-4，评价小鼠肺部Th1/Th2平衡水平。（3）心脏：对各组小鼠心脏组织中的炎性指标（IL-1β、IL-6、TNF-α、MCP-1）、纤维化指标（TGF-β、型胶原、III型胶原、纤维粘连素）和Th1/Th2平衡指标（IFN-γ、IL-13）的mRNA水平进行实时荧光定量PCR检测，观察石英暴露导致小鼠心脏组织的炎性和纤维化反应。（4）肾脏：对各组小鼠肾脏组织中的炎性指标（IL-1β、IL-6、TNF-α）、纤维化指标（TGF-β、型胶原、III型胶原、纤维粘连素）和Th1/Th2平衡指标（IFN-γ、IL-4）的mRNA水平进行实时荧光定量PCR检测，观察石英暴露导致小鼠肾脏组织的炎性和纤维化反应。结果：本研究结果显示：（1）加入IL-1β抗体后，小鼠肺泡灌洗液和血清的IL-1β水平较石英组在染尘后7、28、84d均显著降低，差异有统计学意义（P0.01）。（2）石英组和石英+IL-1β抗体组小鼠肺组织病理切片在染尘后1、7、28、84d均可看到明显的炎性反应，其评分结果与对照组相比，差异有统计学意义（P0.01），两组在染尘后28、84d均可看到明显的胶原沉积，其评分结果与对照组相比，，差异有统计学意义（P0.01）；石英+IL-1β抗体组上述改变较同期的石英组明显减轻，差异有统计学意义（P0.05）。（3）石英组和石英+IL-1β抗体组小鼠肺泡灌洗液中TP、LDH和AKP水平在染尘后1、7、28、84d均显著升高；与对照组相比，差异有统计学意义（P0.01）；石英+IL-1β抗体组小鼠上述指标在染尘后第1d均低于石英组，差异有统计学意义（P0.05）。（4）石英组和石英+IL-1β抗体组小鼠肺泡灌洗液中细胞总数、巨噬细胞、嗜中性粒细胞和淋巴细胞数目及TNF-α和MCP-1含量在染尘后1、7、28、84d均显著升高，与对照组相比，差异有统计学意义（P0.01）；石英+IL-1β抗体组小鼠肺泡灌洗液中细胞总数、巨噬细胞、淋巴细胞数目在染尘后4个时间点上较同期石英组显著降低，差异有统计学意义（P0.01）；TNF-α含量在染尘后7、28、84d较同期石英组显著降低，差异有统计学意义（P0.01）；MCP-1含量在染尘后1、7d较同期石英组显著降低，差异有统计学意义（P0.01）。（5）与对照组相比，石英组肺组织中TGF-β、型胶原、纤维粘连素mRNA水平在染尘后28、84d均显著升高，差异有统计学意义（P0.01）；石英+IL-1β抗体组小鼠上述3个指标较同期石英组显著降低，差异有统计学意义（P0.01）。（6）石英组和石英+IL-1β抗体组小鼠肺部IFN-γ/IL-4比值较对照组显著降低，差异有统计学意义（P0.01），石英+IL-1β抗体组小鼠肺部IFN-γ/IL-4比值较同期石英组有明显回升，差异有统计学意义（P0.05）。（7）石英组小鼠心脏组织中TNF-α、MCP-1、型胶原和纤维粘连素mRNA水平在染尘后7、28、84d较对照组均显著升高，IL-1β和IL-6mRNA水平在染尘后7、28d较对照组均显著升高，差异均有统计学意义（P0.05）；石英+IL-1β抗体组小鼠IL-6、TNF-α和MCP-1mRNA水平较同期石英组显著降低，差异有统计学意义（P0.05）。（8）石英组小鼠肾脏组织中IL-1β、IL-6、TGF-β、III型胶原、纤维粘连素mRNA水平在染尘后7、28、84d较对照组均显著升高，TNF-α和型胶原mRNA水平在染尘后7、28d较对照组均显著升高，差异有统计学意义（P0.05）；石英+IL-1β抗体组小鼠TNF-α、TGF-β、型胶原、III型胶原、纤维粘连素mRNA水平较同期石英组显著降低，差异有统计学意义（P0.05）。（9）石英组小鼠肾脏组织中IFN-γ和IL-4mRNA水平在染尘后7、28、84d较对照组均有升高的趋势；与石英组相比，石英+IL-1β抗体组小鼠IFN-γ mRNA水平升高更为明显。结论：综合上述结果，结论为：（1）IL-1β在石英致矽肺发病过程中发挥了重要作用，拮抗IL-1β可以减轻石英诱导的炎性和纤维化反应。（2）气管灌注石英粉尘可导致心脏和肾脏出现炎性和纤维化反应。（3）拮抗IL-1β可减轻石英导致的心脏炎性反应，对心脏纤维化反应作用不明显。（4）拮抗IL-1β可减轻石英导致的肾脏炎性和纤维化反应。
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【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R135.2

【参考文献】