β-胡萝卜素对吸烟所致大鼠支气管炎的保护作用
作者：庞宝森 王辰 翁心植 唐小奈 张洪玉 牛淑杰 毛燕玲 辛平 黄秀霞 张海燕
单位：(首都医科大学附属北京红十字朝阳医院呼吸科 100020)
关键词：
中华医学杂志000333 吸烟是慢性阻塞性肺疾病(COPD)的重要致病因素之一[1]。但其引起COPD的机理尚不完全清楚。临床上对COPD也没有比较特效的早期防治方法。β-胡萝卜素是体内必需的抗氧化维生素，它具有增强细胞间的信息传递、刺激机体免疫功能增强等作用[2]。近年来研究发现，β-胡萝卜素可以抑制氧自由基诱发的急性炎症反应，但其对慢性炎症有无作用和对体内(NO)、白细胞介素(IL)IL-6、IL-8含量的影响尚少见报道。
一、材料和方法
1.大鼠慢性支气管炎模型的复制与分组：选用Wistar雄性大鼠，体重230～300 g(购于首都医科大学动物中心)。慢性支气管炎模型复制：将大鼠放入80 cm×60 cm×58 cm的有机玻璃制成的染毒箱内。每天吸烟2次，每次吸烟16支，每次间隔4 h，每次30 min，连续吸烟75 d(北京卷烟厂生产的金健牌香烟)。实验分3组。(1)正常对照组：15只，不做任何处理；(2)单纯吸烟组：15只，于每天吸烟前向大鼠口内注入食用油1 ml；(3)吸烟+β-胡萝卜素组：每天吸烟前向大鼠口内注入β-胡萝卜素1 ml/只(15 mg/kg，天津中央制药二厂生产的天然β-胡萝卜素胶丸，天然β-胡萝卜素胶丸含量为0.6%/粒，溶于食用油中)。
, http://www.100md.com
2.光镜标本制备：于吸烟实验结束次日，各组随机取大鼠5只，取相同部位肺组织，用10%甲醛固定，送病理科，由专业人员做病理切片，光镜观察肺组织病理变化情况。
3.各项指标检测：NO检测采用生化分光光度法测定NO-2/NO-3含量，表示大鼠体内NO水平。超氧化物歧化酶(SOD)检测采用邻苯三酚法。过氧化脂质(LPO)检测采用硫代巴比妥酸法。IL-6、IL-8检测，采用酶联免疫酶标法。
4.肺匀浆的制备：取各组大鼠右肺组织1 g，用冷盐水制备成10%的肺匀浆(宁波新芝仪器研究所生产的DY-891型匀浆器)。支气管肺泡灌洗液的制备：将大鼠剖胸取肺，用生理盐水洗去表面血渍，从气管缓缓注入15 ml冷盐水，反复抽吸3次，最终回收量可达10 ml，4℃离心(1 500 r/min，15 min)取上清做液体成分检测。
, 百拇医药
5.统计学处理：实验数据以
±s表示，2组间比较用t检验，多组间比较用方差分析(F检验和q检验)。
二、结果
1.光镜观察：大鼠慢支的组织病理学改变与文献报道相近[3]。单纯吸烟组，肺内细支气管、终末细支气管均出现不同程度的慢性炎性细胞和中性粒细胞浸润；粘膜上皮细胞严重受损，纤毛细胞变性、坏死；杯状细胞增生，肺边缘可见支气管扩张，肺泡壁也明显扩张，呈现明显的肺气肿。β-胡萝卜素组，细支气管部分上皮增生，有部分脱落缺失，肺泡腔充气良好，腔内有少量吞噬细胞。支气管炎症较轻，有少量炎性细胞浸润。
2.各项检测指标变化情况见表1～3。
表1 各组大鼠血清IL-6、IL-8、NO、SOD、LPO变化情况(±s) 组别
, 百拇医药
鼠数
IL-6
(ng/L)
IL-8
(ng/L)
NO
(μmol/L)
SOD
(U/g.Hb)
LPO
(nmol/L)
正常对照组
, 百拇医药 15
260±3
110.2±1.0
11.6±2.6
1 258±182
263±10
单纯吸烟组
15
480±3*
330.4±6.0**
4.0±1.0*
826±140*
, 百拇医药
459±40*
β-胡萝卜素组
12
360±4*△
260.1±2.0**△△
5.2±0.8*△
1 062±136*△
327±20**△
注：与正常对照组比较*P<0.01，**P<0.05；与单纯吸烟组和β-胡萝卜素组比较△P<0.05，△△P>0.05
, 百拇医药
表2 各组大鼠支气管肺泡灌洗液中IL-6、IL-8、NO变化情况(±s) 组别
鼠数
IL-6(ng/L)
IL-8(ng/L)
NO(μmol/L)
正常对照组
15
280.3±1.1
110.1±1.0
8.6±1.3
, 百拇医药
单纯吸烟组
15
1 060.1±1.2*
240.2±3.0*△
4.6±1.0*
β-胡萝卜
素组
12
680.4±19.0*△△
180.1±1.0*△
6.3±0.6*△
, 百拇医药
注：与正常对照组比较*P<0.01；与单纯吸烟组与β-胡萝卜素组比较△P<0.05、△△P<0.01
表3 各组大鼠肺组织中IL-6、IL-8、NO、SOD、LPO变化情况(±s) 组别
例数
IL-6
(ng/L)
IL-8
(ng/L)
NO
(μmol/L)
, 百拇医药
SOD
(U/g.Prot)
LPO
(nmol/L)
正常对照组
15
300±6
160.1±3.0
9.8±1.2
2 106±246
416±60
单纯吸烟组
, 百拇医药
15
1 040±7*
1 100.0±20.0*
4.2±0.6*
1 088±203*
718±110*
β-胡萝卜素组
12
400±6**△△
300.0± 2.0*△△
, 百拇医药
6.7±0.8*△△
1 634±282*△△
566±120*△
注：与正常对照组比较*P<0.01，**P<0.05；与单纯吸烟组和β-胡萝卜素组比较△P<0.05，△△P<0.01。IL-6含量变化F=9.35、P<0.01，F=5.26、P<0.05，F=7.25、P<0.01。IL-8含量变化F=4.54、P<0.05，F=9.66、P<0.01，F=9.0、P<0.01。NO含量F=10.5、P<0.01，F=7.27、P<0.01，F=7.06、P<0.01
三、讨论
本项研究表明，长期吸烟形成慢性支气管炎的大鼠模型，其血液中、肺组织中NO含量均明显低于正常对照组。在临床COPD形成过程中NO起着重要的病生理作用，吸烟可以引起肺血管收缩和肺动脉高压[4]。此研究表明，NO的合成和释放减少是形成COPD的重要因素之一。长期吸烟大鼠口服一定量的β-胡萝卜素，对机体NO含量具有一定的提高，但和正常对照组比较其NO含量仍有一定的差距。有文献报道，氧自由基是吸烟引起肺损伤的病理基础之一，本研究表明，长期吸烟大鼠体内存在明显氧化与抗氧化失衡现象，给予一定剂量的β-胡萝卜素可以对抗吸烟引起的氧自由基对肺组织的损伤作用。
, 百拇医药
IL-6是一种具有多种生物学活性的细胞因子，它是重要的炎症介质，可以导致机体一系列免疫、病理损害[5]。IL-8是近年来发现的一种对炎性细胞具有趋化作用的细胞因子，在炎症反应及变态反应中具有重要的调节作用。本研究表明，吸烟大鼠的血液和肺组织中IL-6、IL-8含量均明显增高，提示这2种细胞因子均参与了吸烟引起的大鼠肺损伤过程。给予一定量的β-胡萝卜素口服后，这2种细胞因子有一定程度的降低，提示β-胡萝卜素也有一定的抗炎作用。
参考文献：
1 Higgins M. Epidemiology of COPD state of the art. Chest, 1984,85：35.
2 王强.β-胡萝卜素增强细胞间隙连接通讯与抑制癌变.国外医学卫生学分册.1998，25：77-79.
3 任勃，马淑扬，甘萍.β-胡萝卜素对吸烟所致小鼠慢性支气管炎的影响.中国病理生理杂志，1996，12：81-84.
4 王迪浔.吸烟引起的肺血管反应性变化.中华结核和呼吸杂志，1991，14：267-268.
5 刘林英.内毒素所致急性肺损伤大鼠白细胞介素6含量改变.中国病理生理杂志，1997，13：729-731.
收稿日期：1999-04-13, 百拇医药
单位：(首都医科大学附属北京红十字朝阳医院呼吸科 100020)
关键词：
中华医学杂志000333 吸烟是慢性阻塞性肺疾病(COPD)的重要致病因素之一[1]。但其引起COPD的机理尚不完全清楚。临床上对COPD也没有比较特效的早期防治方法。β-胡萝卜素是体内必需的抗氧化维生素，它具有增强细胞间的信息传递、刺激机体免疫功能增强等作用[2]。近年来研究发现，β-胡萝卜素可以抑制氧自由基诱发的急性炎症反应，但其对慢性炎症有无作用和对体内(NO)、白细胞介素(IL)IL-6、IL-8含量的影响尚少见报道。
一、材料和方法
1.大鼠慢性支气管炎模型的复制与分组：选用Wistar雄性大鼠，体重230～300 g(购于首都医科大学动物中心)。慢性支气管炎模型复制：将大鼠放入80 cm×60 cm×58 cm的有机玻璃制成的染毒箱内。每天吸烟2次，每次吸烟16支，每次间隔4 h，每次30 min，连续吸烟75 d(北京卷烟厂生产的金健牌香烟)。实验分3组。(1)正常对照组：15只，不做任何处理；(2)单纯吸烟组：15只，于每天吸烟前向大鼠口内注入食用油1 ml；(3)吸烟+β-胡萝卜素组：每天吸烟前向大鼠口内注入β-胡萝卜素1 ml/只(15 mg/kg，天津中央制药二厂生产的天然β-胡萝卜素胶丸，天然β-胡萝卜素胶丸含量为0.6%/粒，溶于食用油中)。
, http://www.100md.com
2.光镜标本制备：于吸烟实验结束次日，各组随机取大鼠5只，取相同部位肺组织，用10%甲醛固定，送病理科，由专业人员做病理切片，光镜观察肺组织病理变化情况。
3.各项指标检测：NO检测采用生化分光光度法测定NO-2/NO-3含量，表示大鼠体内NO水平。超氧化物歧化酶(SOD)检测采用邻苯三酚法。过氧化脂质(LPO)检测采用硫代巴比妥酸法。IL-6、IL-8检测，采用酶联免疫酶标法。
4.肺匀浆的制备：取各组大鼠右肺组织1 g，用冷盐水制备成10%的肺匀浆(宁波新芝仪器研究所生产的DY-891型匀浆器)。支气管肺泡灌洗液的制备：将大鼠剖胸取肺，用生理盐水洗去表面血渍，从气管缓缓注入15 ml冷盐水，反复抽吸3次，最终回收量可达10 ml，4℃离心(1 500 r/min，15 min)取上清做液体成分检测。
, 百拇医药
5.统计学处理：实验数据以
±s表示，2组间比较用t检验，多组间比较用方差分析(F检验和q检验)。二、结果
1.光镜观察：大鼠慢支的组织病理学改变与文献报道相近[3]。单纯吸烟组，肺内细支气管、终末细支气管均出现不同程度的慢性炎性细胞和中性粒细胞浸润；粘膜上皮细胞严重受损，纤毛细胞变性、坏死；杯状细胞增生，肺边缘可见支气管扩张，肺泡壁也明显扩张，呈现明显的肺气肿。β-胡萝卜素组，细支气管部分上皮增生，有部分脱落缺失，肺泡腔充气良好，腔内有少量吞噬细胞。支气管炎症较轻，有少量炎性细胞浸润。
2.各项检测指标变化情况见表1～3。
表1 各组大鼠血清IL-6、IL-8、NO、SOD、LPO变化情况(
±s) 组别, 百拇医药
鼠数
IL-6
(ng/L)
IL-8
(ng/L)
NO
(μmol/L)
SOD
(U/g.Hb)
LPO
(nmol/L)
正常对照组
, 百拇医药 15
260±3
110.2±1.0
11.6±2.6
1 258±182
263±10
单纯吸烟组
15
480±3*
330.4±6.0**
4.0±1.0*
826±140*
, 百拇医药
459±40*
β-胡萝卜素组
12
360±4*△
260.1±2.0**△△
5.2±0.8*△
1 062±136*△
327±20**△
注：与正常对照组比较*P<0.01，**P<0.05；与单纯吸烟组和β-胡萝卜素组比较△P<0.05，△△P>0.05
, 百拇医药
表2 各组大鼠支气管肺泡灌洗液中IL-6、IL-8、NO变化情况(
±s) 组别鼠数
IL-6(ng/L)
IL-8(ng/L)
NO(μmol/L)
正常对照组
15
280.3±1.1
110.1±1.0
8.6±1.3
, 百拇医药
单纯吸烟组
15
1 060.1±1.2*
240.2±3.0*△
4.6±1.0*
β-胡萝卜
素组
12
680.4±19.0*△△
180.1±1.0*△
6.3±0.6*△
, 百拇医药
注：与正常对照组比较*P<0.01；与单纯吸烟组与β-胡萝卜素组比较△P<0.05、△△P<0.01
表3 各组大鼠肺组织中IL-6、IL-8、NO、SOD、LPO变化情况(
±s) 组别例数
IL-6
(ng/L)
IL-8
(ng/L)
NO
(μmol/L)
, 百拇医药
SOD
(U/g.Prot)
LPO
(nmol/L)
正常对照组
15
300±6
160.1±3.0
9.8±1.2
2 106±246
416±60
单纯吸烟组
, 百拇医药
15
1 040±7*
1 100.0±20.0*
4.2±0.6*
1 088±203*
718±110*
β-胡萝卜素组
12
400±6**△△
300.0± 2.0*△△
, 百拇医药
6.7±0.8*△△
1 634±282*△△
566±120*△
注：与正常对照组比较*P<0.01，**P<0.05；与单纯吸烟组和β-胡萝卜素组比较△P<0.05，△△P<0.01。IL-6含量变化F=9.35、P<0.01，F=5.26、P<0.05，F=7.25、P<0.01。IL-8含量变化F=4.54、P<0.05，F=9.66、P<0.01，F=9.0、P<0.01。NO含量F=10.5、P<0.01，F=7.27、P<0.01，F=7.06、P<0.01
三、讨论
本项研究表明，长期吸烟形成慢性支气管炎的大鼠模型，其血液中、肺组织中NO含量均明显低于正常对照组。在临床COPD形成过程中NO起着重要的病生理作用，吸烟可以引起肺血管收缩和肺动脉高压[4]。此研究表明，NO的合成和释放减少是形成COPD的重要因素之一。长期吸烟大鼠口服一定量的β-胡萝卜素，对机体NO含量具有一定的提高，但和正常对照组比较其NO含量仍有一定的差距。有文献报道，氧自由基是吸烟引起肺损伤的病理基础之一，本研究表明，长期吸烟大鼠体内存在明显氧化与抗氧化失衡现象，给予一定剂量的β-胡萝卜素可以对抗吸烟引起的氧自由基对肺组织的损伤作用。
, 百拇医药
IL-6是一种具有多种生物学活性的细胞因子，它是重要的炎症介质，可以导致机体一系列免疫、病理损害[5]。IL-8是近年来发现的一种对炎性细胞具有趋化作用的细胞因子，在炎症反应及变态反应中具有重要的调节作用。本研究表明，吸烟大鼠的血液和肺组织中IL-6、IL-8含量均明显增高，提示这2种细胞因子均参与了吸烟引起的大鼠肺损伤过程。给予一定量的β-胡萝卜素口服后，这2种细胞因子有一定程度的降低，提示β-胡萝卜素也有一定的抗炎作用。
参考文献：
1 Higgins M. Epidemiology of COPD state of the art. Chest, 1984,85：35.
2 王强.β-胡萝卜素增强细胞间隙连接通讯与抑制癌变.国外医学卫生学分册.1998，25：77-79.
3 任勃，马淑扬，甘萍.β-胡萝卜素对吸烟所致小鼠慢性支气管炎的影响.中国病理生理杂志，1996，12：81-84.
4 王迪浔.吸烟引起的肺血管反应性变化.中华结核和呼吸杂志，1991，14：267-268.
5 刘林英.内毒素所致急性肺损伤大鼠白细胞介素6含量改变.中国病理生理杂志，1997，13：729-731.
收稿日期：1999-04-13, 百拇医药