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编号:10236094
我国免疫毒理学的研究进展
http://www.100md.com 《毒理学杂志》 2000年第2期
     作者:陈成章

    单位:中山医科大学环境卫生学教研室,广州 510089

    关键词:

    卫生毒理学杂志000202 我国免疫毒理学研究萌发于20世纪60年代初,由于历史原因而没有得到应有的发展。1989年10月10~13日中华预防医学会卫生毒理学专科学会免疫毒理组的成立和全国第1次免疫毒理学术交流会的举行,标志着我国免疫毒理学研究进入一个新阶段;也就是说免疫毒理学科有学科带头人、有一定的研究队伍,有几个研究方向,研究内容有一定广度和深度。本文目的是对近年来我国免疫毒理学研究有特点的研究进展作概括性的综述,并提出21世纪来临之即,免疫毒理学研究发展的我见以供讨论。

    1 敏感动物模型的建立

    过去研究毒物或其他环境因素对机体免疫水平影响,主要是选择敏感的动物种属。如果能选用处于免疫兴奋状态的动物,提高了机体对外来因素产生免疫应答的能力和速度,增加机体免疫系统对外来因素作用的易感性而提早引起相应免疫指标的改变,达到比正常动物实验期短、敏感性高的效果。国内已建立两种敏感动物模型:
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    1.1 卡介苗(BCG)预免疫动物模型 丘丰等[1]用卡介苗预免疫动物研究镉对大鼠免疫水平的影响,发现预免疫大鼠的淋巴细胞转化率(LCT %)高于未预免疫动物,说明预免疫后机体免疫状况发生改变。预免疫大鼠经口给予CdCl26.29 mg/kg,20 d,外周血LCT %比染毒前降低39 %,外周血T淋巴细胞总数(TTLC)降低,并呈剂量-反应关系,无预免疫组未出现这些变化。陈成章等[2]用卡介苗预免疫动物研究低强度微波(2 450 MHz)的生物免疫效应,预免疫动物照射微波5 mW/cm2,每天3 h,共照射2周,出现免疫兴奋效应(血清α1球蛋白%和总α球蛋白%增高,脾脏有核细胞α-醋酸荼酯酶阳性细胞(ANAE+)%和ANAE+细胞数(/克胸腺)增多;在较高强度组(10 mW/cm24周)则出现免疫抑制(外周血淋巴细胞转化指数(TBI)升高和天然转化降低,血清α1球蛋白%和总补体降低);在另一实验亦发现[3],受微波照射的BCG预免疫大鼠出现脾抗体形成细胞(SPFC)和血清溶血素(SH)升高现象在正常大鼠并没有出现,再次证明BCG预免疫动物是敏感的动物模型。
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    1.2 植入肿瘤动物模型 陈成章和Michaelson[4]用乳腺腺癌R-3230AC块植入Fischer 344大鼠皮下进行微波(2 450 MHz)照射的免疫反应研究表明,带肿瘤动物的免疫反应比非带肿瘤动物明显,出现脾脏有核细胞密度和血清IgG与微波照射强度呈负相关,外周血淋巴细胞天然转化与微波照射强度呈正相关;非带肿瘤动物无此结果。说明带肿瘤动物是一种敏感的动物模型,在比较短程的实验观察到较明显的变化。

    2 对子代免疫系统的影响

    研究环境因素对子代免疫系统影响具有深远的意义,个别研究者开始注意到这一问题。张晨等[5]用两代(F1和F2)繁殖试验研究砷的免疫毒性,发现饮用高剂量砷水(75 mg/L)大鼠F1和F2两代的脾脏和胸腺的脏器系数、外周血T淋巴细胞数、炭粒廓清速率的廓清指数和吞噬指数均低于对照组,说明高剂量组砷可能通过胎盘屏障对子代免疫功能有明显的抑制作用。黄旭等[6]用一代繁殖试验研究镉对子代免疫功能的影响,发现8周龄小鼠仔鼠的镉低剂量组(0.1 mg/kg)出现外周血白细胞总数、T淋巴细胞数和血清溶血素滴度升高,其他剂量组和4周龄各组均无有意义的变化。从仔鼠的肠胸腺、脾、肝、肾未见到明显镉蓄积来看,子代的免疫刺激表现可能不是镉的直接作用所致。
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    3 联合作用的研究

    机体接触环境因素往往是多因素,我国免疫毒理研究已注意到多因素的联合作用,研究范围包括物理因素与物理因素、物理因素与化学因素和化学因素之间的联合作用。黄诺瑜和陈成章[7]用SD大鼠分别照射微波(MW)、长波紫外线(UVA),和短波紫外线(VAC)以及它们的联合照射的结果表明,UVA+MW或UVC+MW联合照射引起血清PGE2和外周血淋巴细胞cAMP升高表现为相乘作用,所引起的外周血淋巴细胞ANAE+的分散颗粒型细胞(DG)%升高、ANAE+细胞%、ANAE+的斑NFDA1颗粒型细胞(MG)%和MG/DG降低呈相加作用。动物受UV与氯化镉(CdCl2)的急性、亚急性联合作用时[8],UVC(223.56 J/cm2)+CdCl2(15 mg/kg)急性作用对小鼠感染存活率降低具有协同作用;大鼠亚急性实验,UVA(5.59 J/cm2)有拮抗CdCl2(6.69 mg/kg)降低外周血淋巴细胞ANAE+ %的作用,但UVA(5.59 J/cm2与CdCl2(13.39 mg/kg)的联合作用对升高外周血淋巴细胞cAMP有协同作用,而UVA(16.76 J/cm2)+CdCl2(13.39 mg/cm2)和UVC+CdCl2各组对血清总补体活性(CH50)和溶菌酶活性的抑制有加强或协同作用。大鼠的镉砷联合作用的研究表明[9],镉对砷引起的血清IgG和溶菌酶降低有拮抗作用。
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    联合作用的研究不单纯是研究环境因素之间的相互作用,还应研究一些因素对免疫抑制效应的防护作用。有增强免疫功能的必需微量元素锌能提高热应激和非热应激大鼠红细胞免疫功能(红细胞C3b受体和红细胞免疫复合物花环率增高)[10]。连祥霖和郑颂毅的研究表明[11],锌能拮抗氯化汞的免疫毒性和免疫器官脂质过氧化损伤。均证明锌对免疫功能有防护作用。能增强动物的基本免疫功能的硒,对氟引起脾脏损伤具有保护作用[12],能消除氟化钠引起大鼠脾脏淋巴细胞固缩、免疫细胞反应程度降低和脾门肥大细胞少等改变;并对氯化汞引起的免疫毒性和免疫器官的脂质过氧化损伤具有保护作用[13]。维生素A是人体必需的营养素,实验证明它能影响T、B淋巴细胞表面受体的合成,刺激IL-2和干扰素的分泌,诱导淋巴细胞增殖转化。陈萍萍等[14]用体外营养干预方法进行研究,发现维生素A浓度为2.5×10-8 mol/L、5.0×10-8 mol/L、1.0×10-7 mol/L、7.5×10-6 mol/L时,可拮抗不同浓度的甲醛暴露小鼠脾淋巴细胞转化反应和IL-2水平的抑制,有显著的保护作用。
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    4 免疫毒性机制

    近年来我国学者开始注意到免疫毒性机制的研究。对镉的免疫毒性机制研究有较多报道,廉旭和陈成章[15]首次用体外实验以消炎痛阻断PGE2生成和心得安阻断β-胆碱能受体的外周血淋巴细胞模型,观察淋巴细胞内腺苷酸环化酶(AC酶)和cAMP的变化,提出镉的免疫毒作用机制是激活膜的β-胆碱能受体即异丙肾上腺素-cAMP机制大于PGE2-cAMP机制。这一见解得到黎大明等的体内和体外实验的证实[16],同时在体内实验发现大鼠用镉(6.69 mg/kg)染毒14 d引起淋巴细胞磷酸二酯酶活性降低,可能是淋巴细胞cAMP升高的原因之一。此外,不论是体外或体内实验均观察到镉高剂量组的巨噬细胞吞噬功能抑制,加入消炎痛后得到恢复;并发现体外实验镉低剂量引起吞噬细胞分泌PGE2增加现象,也可因加入消炎痛而受到抑制。因此,PGE2对免疫功能的负调节作用不容忽视。董书云等[17,18]用体内实验作更深入的研究,除采用上述指标外,增加了酚妥拉明阻断α-受体动物模型,测定血淋巴细胞和脾细胞β-肾上腺素能受体密度、T淋巴细胞增淋巴细胞增殖功能(ConA)、T淋巴细胞亚群、淋巴细胞膜脂质过氧化物、血浆去甲肾上腺素(NE)、肾上腺素(E)等。发现β-受体阻断后镉引起脾细胞和血淋巴细胞增殖功能抑制和脾细胞再T细胞亚型的改变得以恢复或影响减轻,再一次提示镉免疫毒性的β-受体-cAMP机制确实存在,α-受体机制并非主要。
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    β-受体-cAMP机制亦可能存在于其他因素的免疫毒性作用,如李五玲等[19]60Co 4 Gy照射大鼠,见外周血淋巴细胞cAMP升高,小鼠皮下注射氯丁二烯引起血浆和脾脏淋巴细胞cAMP升高[20]

    矽肺发生发展上,免疫机制已进行不少的研究。目前认为SiO\-2对肺泡巨噬细胞(AM)膜为主的生物膜损伤,是矽肺发生发展的重要起因。张卓等的体外研究发现,低剂量的SiO2使AM的LDH活性增加,K+含量和LDH活性改变存在剂量-反应和时间-效应关系,这一结果支持AM生物膜损伤机制[21]。刘正华等[22]用有保护细胞膜的灌洗液对实验矽肺兔进行活体全肺灌洗疗效研究,见洗出液K含量小于对照,说明膜损伤减轻;并见矽结节纤维化程度较轻,这结果间接支持AM膜损伤机制。

    环境因素联合作用对免疫系统影响的机制研究亦开始涉及。如提出UV与氯化镉联合作用引起淋巴细胞cAMP明显升高的协同作用可能是“激素效应”的结果[8];醋酸锌对氯化汞免疫毒性的保护作用[11]可能是由于预先给予醋酸锌,提高CuZn-SOD的活性,清除自由基,因而能保护胸腺和脾脏免受氯化汞引起的脂质过氧化损伤。硒对氯化汞免疫毒性的拮抗作用[12],可能与其对自由基的直接清除作用和提高抗氧化活性有关。
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    在进行对化学物免疫毒性检测时,也往往涉及以抗原和毒物的共同暴露,童建和朱金华[23]基于时间毒理学的概念,对染毒时序或时序因素对共同暴露的免疫毒性的影响问题进行了研究。发现单独用抗原(绵羊红细胞)的免疫组小鼠血中IgG含量的昼夜节律,在先染毒(氯氰菊酯)后免疫组和同时免疫染毒组的小鼠中消失;IgG含量下降在同时免疫染毒组最为明显,先染毒后免疫组次之,先免疫后染毒组的降低无明显意义,这可能与氯氰菊酯抑制在起始阶段的免疫应答过程有关。并发现毒物与抗原同时暴露在下午14∶00时产生最大免疫毒作用。

    5 免疫毒性的研究

    我国免疫毒性研究已发表大量的论文,已涉及到特异免疫和非特异免疫、体液和细胞免疫的各个方面。研究的环境因素包括了物理因素(电离辐射、微波、紫外线、工频电场)、物理-化学因素(二氧化硅、石棉纤维)和化学因素(锰、铅、镍、镉、汞、砷、O3、CS2、硝酸烯钍、芥子气、氯仿、甲醛、氯丁二烯、镉金属硫蛋白、苯并a芘、烹调油烟、自来水有机浓集物以及燃煤空气颗粒物),内容丰富,不一一在此论述。
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    6 实际应用

    6.1 卫生标准的制定 免疫功能变化是机体对环境因素作用的敏感指标,应作为标准制定的主要指标。黎大明等[24]研究臭氧对呼吸系统影响采用小鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能为指标,目的是为制订室内空气臭氧卫生标准提供依据。发现小鼠吸入臭氧每天8 h,共3 d,对巨噬细胞吞噬功能无作用浓度为0.1 mg/m3,等于0.25 mg/m3或以上浓度,出现吞噬功能抑制,为标准制订提供了无作用和最小作用水平。

    6.2 现场动物实验 钟赛贤等[25]为了研究茂名炼油厂污水处理厂挥发物对机体的影响,将大鼠置放在隔油池、浮选池、生化池现场,观察12周和28周。全部暴露组见肺巨噬细胞数低于对照,隔油池和浮选池组肺灌洗液菌酶活性低于对照,其他非免疫功能指标无异常。因此提出应注意炼油污水挥发物对机体影响的防护。董书云等用某印染厂经投菌法处理前废水和处理后出水养鱼,观察鱼的非特异免疫和特异免疫反应来确定处理效果[26,27]
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    此外,已开展了保健药和保健食品对免疫功能影响的研究。

    7 展望

    我国免疫毒理研究已取得了新的发展,深入到毒理学的各个分支。在千禧年之始,应努力在现有的基础上拓宽和延伸研究的领域,首先在基础理论研究有所深入和突破,特别是机制研究上着重在受体水平上和分子水平上的靶位置,免疫毒性的标志物,免疫系统与神经系统、内分泌系统的三角关系,以及免疫毒性的保护作用、时效和量效关系等方面;其次,深入细致地、客观地研究免疫效应的长期动态变化规律及其观察的适用或敏感指标,免疫兴奋与免疫抑制的相互作用与影响,开展发育免疫毒理学和遗传免疫毒理学的研究,为临床免疫毒理和人群免疫毒理学或流行病学研究提供科学依据;其三,要提高免疫毒理学在毒物毒性鉴定中的地位,着手制订免疫毒性鉴定程序标准、保健品和保健食品的免疫功能鉴定程序标准。尽快使我国的免疫毒理学水平赶上国际水平。

    参考文献
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    [26] 董书云,林世光,陈成章.鲫鱼免疫实验对印染废水处理效果的实验观察.中国公共卫生,1997,13:191-192.

    [27] 董书云,林世光,陈成章.投菌法处理印染废水前后对鲫鱼特异性免疫应答的影响.环境与健康杂志,1998,15:265-268.

    (收稿日期:2000-02-01), http://www.100md.com