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编号:10249895
丹参对ARDS大鼠肺损伤的治疗保护和对肺泡巨噬细胞分泌细胞因子的调节作用
http://www.100md.com 《中国急救医学》 1999年第7期
     作者:卢 青 孙中吉

    单位:卢 青 中国人民武装警察部队医学院生物教研室,天津 300162;孙中吉 中国人民武装警察部队天津市总队医院

    关键词:ARDS;肺损伤;巨噬细胞;细胞因子;丹参

    中国急救医学990702 摘要:目的 了解丹参对大鼠血气改变和肺系数的影响以及丹参对肺泡巨噬细胞分泌肿瘤坏死因子(TNF a)、白介素-1(IL-1)的调节作用。方法 静注油酸制造ARDS大鼠模型为油酸组,静注生理盐水作对照组,静注油酸同时以丹参灌胃为治疗组。静注油酸及生理盐水6小时后,测定左心PaO2、PaCO2及肺系数。分离培养各组大鼠肺泡巨噬细胞,采用MTT法测定TNF a、IL-1。结果 油酸组PaO2值明显低于对照组和治疗组,而PaCO2值明显高于对照组和治疗组(P<0.001)。治疗组血气明显好于油酸组(P<0.05)。油酸组肺系数(1.03±0.06)高于治疗组(0.72±0.05)和对照组(0.64±0.06),P<0.01。TNF a、IL-1分别为油酸组(72.06±5.64)%、(96.22±11.61)U/ml,对照组(7.75±1.05)%、(21.05±3.11)U/ml,治疗组(35.44±4.55)%、(70.66±8.23)U/ml。油酸组分泌TNF a、IL-1的水平显著高于对照组(P<0.001),治疗组亦显著高于对照组,但明显低于油酸组(P<0.001)。结论 丹参对ARDS有保护性治疗作用,对ARDS大鼠肺泡巨噬细胞过度活化、分泌TNF a、IL-1具有抑制作用。研究对肺泡巨噬细胞分泌细胞因子的调节作用对认识ARDS的发病机制和指导临床治疗有重要意义。
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    The treatment and protection function of Radix Salivae Miltiorrhizae to ARDS rats with injured lungs and its regulation role on cellular factor secretion in alveolar macrophages

    LU Qing,SUN Zhong-ji.

    Department of Biology,Medical College of Chinese People's Armed Polices Forces,Tianjin 300162

    Abstract Objective To explore the effect of Radix Salivae Miltiorrhizae on blood air and pulmonary weight index of rats suffuring from ARDS disease,and its regulating role on tumor nectosis factor(TNF a)and interleukins-l(IL-1) secretion in ARDS rats'alveole macrophages.Methods We make ARDS rats model by intraventing oil acid as the oil acid group.We take groups intravented with physiological saline as the control,and groups intravented with oil acid and simultaneously perfusated with Radix Salivae Miltiorrhizae into the stomach as treatment group.After intraventing oil acid and physiological saline for six hours.We measure the PaO2 and PaCO2 of the left heart and the pulmonary weight index.Then we separate and culture the alveolar macrophages of each group,and measure the quantities of TNF a and IL-1 by MTT method.Results The PaO2 value of the oil acid group is more than the other two groups(P<0.001).The bloods air of the treatment groups is better than the oil acid group(P<0.05).The pulmonary weight indes of the three groups are oil acid group(1.03±0.06),the treatment group(0.72±0.05),the control group (0.64±0.06).There are significant differences among these groups(P<0.01).The quantities of TNF a and IL-1 respectively are:the oil acid group(72.06±5.64)%、(96.22±11.61)U/ml,the control group(7.75±1.05)%、(21.05±3.11)U/ml,the treatment group(35.44±4.55)%、(70.66±8.23)U/ml.The secretion quantities of TNF a and IL-1 in oil acid group is far more than that in control group(P<0.001).The treatment group also has higher level secretion than the control group,but its level lower than the oil acid group(P<0.001).Conclusions Radix Salivae Miltiorrhizae can treat and protect ARDS rats with lung injury.It can also inhabit the excessive activation of alveloar macrophage in ARDS rats and reduce the secretion of TNF a and IL-1.The researches on the regulation of cellular factors secretion in alveolar macrophages are significant to recognize the pathogenesis of ARDS and guide clinical treatment.
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    Key words ARDS Lung injury Macrophages Cellular factor Radix Salivae Miltiorrhizae

    急性呼吸窘迫综合征(ARDS)始因多样,且互不相关,但引起的肺损伤却完全一致。尽管近年来对急性肺损伤支持治疗有了长足的进步,但ARDS的发生未见减少[1~3]。在机体遭受创伤和感染等多种恶性刺激情况下,巨噬细胞(Macrophage,MP)的持续、过度激活,导致MP分泌大量的细胞因子和其它介质,造成局部组织和全身性损伤。抑制巨噬细胞过度活化,减少细胞因子过度分泌,可以保护脏器功能,降低死亡率[4]。本研究观察了大鼠在ARDS时肺泡巨噬细胞分泌细胞因子的变化,以及丹参对肺损伤的治疗保护和对肺泡巨噬细胞分泌细胞因子的调节作用。

    1 资料与方法

, 百拇医药     1.1 实验材料

    健康wistar大鼠54只,体重220~260 g,雌雄各27只,由军事医学科学院实验动物中心提供。油酸、L929细胞株、Babic小鼠胸腺细胞、HT-2细胞株、人重组白细胞介素-1(hrIL-1,1×105 U/ml)、四甲基偶氮唑(MTT),由Sigma公司提供。MRPI-1640培养基(简称1640),由Gibco公司提供。丹参经水煎醇提纯法制成1 g/ml(总生药量)的灭菌药液。

    1.2 实验方法

    1.2.1 实验动物分组

    健康wistar大鼠用标准颗粒混合饲料(由军事医学科学院实验动物中心提供)喂养1周后,随机分成:对照组(n=18),尾静脉注入生理盐水0.04 ml/kg;油酸组(n=18),尾静脉注入油酸0.04 ml/kg,造ARDS模型;治疗组(n=18),尾静脉注入油酸同时用丹参灌胃给药,剂量为丹参灭菌药液1 ml/次/100 g,2次/日。于静注油酸及生理盐水6小时后,每组测定12只大鼠(随机)左心血PaO2、PaCO2,并取肺称重,计算肺系数。其余每组6只大鼠用来分离和培养肺泡巨噬细胞。
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    1.2.2 大鼠肺泡巨噬细胞的分离培养和细胞因子活性的测定[5]

    wistar大鼠用4%的水合氯醛腹腔注射麻醉,无菌条件下分离气管,用套管针穿刺至气管分叉水平,结扎固定。每次用生理盐水4 ml注入肺脏冲洗,反复4次。回收冲洗液,以1 700转/分离心10分钟,弃掉上清液。用Hanks液洗涤3次,甲紫瑞氏染色证实为巨噬细胞,纯度90%,苔酚蓝染色鉴定细胞活率为95%。然后用适量1640培养基混匀后置37℃、5%CO2培养箱培养12小时,弃掉非帖壁细胞即可获得高纯度的大鼠肺泡巨噬细胞。将肺泡巨噬细胞浓度调至1×106/ml,分别加入24孔板内,置37℃、5%CO2培养箱内培养8小时,收集上清液,存放于-20℃待测。

    TNF a活性检测:培养L929细胞株,调细胞数为1.5×104/μl,在96孔板中每孔中加入100 μl。再取每组样品的上清液100 μl,分别作3个复孔,同时作两个阴性对照孔(每孔加入MRPI-1640培养基100 μl)。在37℃、5%CO2培养箱中培养40小时,离心弃上清液后,每孔加入MTT液100 μl后,再培养4小时。离心弃上清液,加入盐酸异丙醇(1:300),振荡15分钟后,在酶标仪上测定波长为570 nm的OD值。TNF a以细胞毒效应百分比表示:
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    IL-1活性测定:同上方法,在96孔板中分别加入Babic小鼠胸腺细胞(1×106/ml)、PHA、IL-1标准品/或样品各50 μl,混匀后置37℃、5%CO2培养箱中培养24小时。从上述培养板各孔中取出上清液100 μl,移入另一96孔板中,再加入IL-1依赖株HT-2(1×105/ml)100 μl/孔,置37℃、5%CO2培养箱中培养20小时,离心弃上清液后,每孔加入MTT液100 μl,再培养4小时。离心弃上清液,加入盐酸异丙醇(1:300),振荡15分钟后,在酶标仪上测OD值。用标准品(IL-1)的OD值作标准曲线,计算出样品的IL-1活性以U/ml表示。计算公式:

    1.2.3 统计学处理 所得结果均数用(±s)表示,显著性差异采用t检验。
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    2 结果

    血气分析表明,油酸组血气分析表明,油酸组PaO2值明显低于对照组和治疗组,而PaCO2值高于对照组和治疗组(P<0.05)(见表1)。油酸组肺系数(1.03±0.06)高于治疗组(0.72±0.05)和对照组(0.64±0.06)。光镜下油酸组大鼠肺均可见不同程度的肺毛细血管充血,肺泡隔水肿,中性粒细胞浸润,部分肺泡内有蛋白渗出液和中性粒细胞浸润,可见透明膜。对照组未见上述变化,治疗组与对照组相似。造模可靠。

    表1 各组动物的PaO2和PaCO2测定结果(kPa)(±s) 组别(只)

    PaO2
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    P值

    PaCO2

    P值

    对照组(12)

    12.12±0.35

    4.09±0.18

    治疗组(12)

    10.07±0.34

    <0.001#

    4.31±0.24

    <0.05#

, 百拇医药     油酸组(12)

    9.12±0.37

    <0.001*

    4.65±0.38

    <0.001*

    *与对照组相比,#与油酸组相比

    肺泡巨噬细胞分泌IL-1和TNF a的变化情况:油酸组分泌IL-1、TNF a的水平显著高于对照组(P<0.001),治疗组亦显著高于对照组,但明显低于油酸组(P<0.001),见表2。

    表2 各组动物肺泡巨噬细胞分泌IL-1和

    TNF a的变化情况(±s) 组别(样品数)
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    IL-1(U/ml)

    TNF a

    对照组(18)

    21.05±3.11

    7.75±1.05

    治疗组(18)

    70.66±8.23#△

    35.44±4.55#△

    油酸组(18)

    96.22±11.61*

    72.06±5.64*
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    #、与对照组相比P<0.001,△与油酸组相比P<0.001

    3 讨论

    油酸是毒性较强的脂肪酸,可引起化学性炎症,产生肺损伤,目前常用静脉注射油酸来复制ARDS动物模型[6]。尽管它只接近于脂肪栓塞的ARDS,不能全面反映ARDS的病因学模型,但临床多种急性危重症并发的ARDS,其肺损伤均是基于肺毛细血管内皮损伤,肺间水肿,肺泡萎陷及/或肺泡中充溢富含蛋白的液体等造成肺内分流性难治性低氧血症及肺顺应性降低的病理生理过程。近年来的研究证实,巨噬细胞、单核细胞、多形核白细胞(PMN)、血小板、内皮细胞、纤维母细胞等合成释放出的多种介质与ARDS、MSOF的发病有关。内毒素是导致ARDS的主要因素,内毒素及其它致病因素导致的肿瘤坏死因子(TNF a)、白介素-1(IL-1)在ARDS发病中占有重要位置。实验动物注射纯化的TNF a或/和IL-1后,即出现类似类毒素休克时的内环境紊乱与广泛的组织损伤及典型的ARDS病理改变[7]
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    本文体内实验部分以测定各组肺系数及动脉血气PaO2、PaCO2来观察肺损伤情况。结果显示油酸造模可靠,符合我国ARDS诊断标准及动物模型指标[6,8]。油酸组肺系数显著高于对照组,治疗组明显低于油酸组。油酸组PaO2值明显低于对照组和治疗组,PaCO2值高于对照组和丹参治疗组。而治疗组血气改变明显好于油酸组,P<0.05。病理检查进一步证实ARDS大鼠肺组织充血、水肿、炎性改变显著重于治疗组和对照组,显示了丹参对ARDS肺损伤的治疗保护作用。

    体外实验各组大鼠肺泡巨噬细胞分离培养后,细胞因子TNF a、IL-1测定发现,ARDS模型大鼠肺泡巨噬细胞分泌TNF a、IL-1水平显著高于对照组和治疗组,说明TNF a、IL-1的表达对肺损伤起重要作用。现在认为许多参与炎症的细胞多可以产生IL-1,但被认为在急性期巨噬细胞大量合成和释放IL-1是炎症时局部和全身反应(发热、粒细胞增多、肺脏合成急性蛋白等)的关键物质。IL-1对巨噬细胞、胰岛素、生长素、促甲状腺素等内分泌激素,从多方面影响炎症反应过程。IL-1是内毒素引起shock、ARDS、MSOF发生的一个重要因素。TNF a是引起ARDS的关键因子[9],TNF a刺激单核细胞和内皮细胞释放IL-1,引起释放白细胞抗体依赖细胞毒作用,促进超氧阴离子的产生,而且可以激活中性粒细胞,使其细胞表面表达蛋白分化抗原CD11/CD18水平增高[10,11],同时刺激肺微血管内皮细胞,增加其表面细胞间粘附分子-1(ICAM-1)[12~14],从而导致白细胞-内皮细胞间相互作用,促进中性粒细胞的聚集、粘附和渗出,释放出溶酶体酶、弹性蛋白酶和大量活性氧、超氧阴离子,对血管内皮细胞及肺泡上皮细胞产生损害作用。
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    近年来认为内毒素引起细胞病变虽有直接损伤作用,但主要可能是通过单核巨噬细胞激活后释放的TNF a、IL-1以及一系列细胞因子和炎性介质的作用,如PLA2、PAF、NO、OFR等。ARDS大鼠肺泡巨噬细胞分泌细胞因子的水平显著增高,表明巨噬细胞处于一种活化状态。MP的持续过度激活,一方面可增强吞噬和杀菌能力,另一方面多种炎症介质的释放导致组织细胞的损害[12,15,16]。中药丹参治疗组大鼠肺泡巨噬细胞分泌细胞因子水平显著低于油酸组,但高于对照组,说明丹参具有抑制肺泡巨噬细胞过度活化、减少炎性细胞浸润的作用。丹参的基础与临床研究证明能改善器官的微循环,增加血流量,减少血小板聚集,减少血栓形成,提高组织摄氧能力并能清除自由基和超氧阴离子,对组织细胞具有保护作用。但对巨噬细胞分泌细胞因子的调节作用尚缺乏研究,因此有必要对这种保护作用与肺泡巨噬细胞的关系在ARDS中的作用机制进行研究。

    参考文献

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    收稿:1998-10-09

    修回:1999-01-20, http://www.100md.com