矽肺患者誘導痰中轉化生長因子-β1和腫瘤壞死因子-α的變化

繆榮明 丁幫梅 張雪濤 房中華 趙銳 張穎軼 趙道昆

(1.無錫市第八人民醫院，2140028；2.江蘇省疾病預防控制中心，210009；3.上海市化工職業病防治院，200090)

矽肺患者誘導痰中轉化生長因子-β1和腫瘤壞死因子-α的變化

繆榮明1丁幫梅2張雪濤3房中華1趙銳1張穎軼1趙道昆1

(1.無錫市第八人民醫院，2140028；2.江蘇省疾病預防控制中心，210009；3.上海市化工職業病防治院，200090)

目的 探討轉化生長因子-β1(TGF-β1)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)與矽肺發病的關系。方法 采用ELISA法對50名某酒店服務人員的對照人群，50名接觸矽塵1年以上的接塵工人，32名矽塵作業觀察對象及52例矽肺患者誘導痰中的TGF-β1和TNF-α的含量進行測定。結果 與對照組 (7.81±2.13)pg/mL比較，接塵組、觀察對象組和矽肺組TNF-α水平 (49.82±15.42)、(112.13±32.19)、(227.36±52.31)pg/mL明顯升高，差異有高度統計學意義(P＜0.01)；與接塵組(49.82±15.42)pg/mL比較，觀察對象組和矽肺組TNF-α(112.13±32.19)、(227.36±52.31)pg/mL水平明顯升高，差異有統計學意義(P＜0.05，P＜0.01)。與對照組 (24.12±13.14)pg/mL和接塵組(28.42±15.56)pg/mL比較，觀察對象組和矽肺組TGF-β1水平(48.21±16.45)、(61.34±30.22)pg/mL明顯升高，差異有統計學意義(P＜0.05，P＜0.01)。結論 TGF-β1、TNF-α在矽肺發生發展中有重要作用，誘導痰中TGF-β1、TNF-α含量可以反映矽塵所致的肺組織炎癥反應。

矽肺；誘導痰；轉化生長因子-β1；腫瘤壞死因子-α

矽肺是長期吸入游離二氧化硅(SiO2)粉塵引起的危害最廣和最嚴重的塵肺病，其主要病理表現是巨噬細胞性肺泡炎、矽結節和塵性纖維化[1]。多種炎性細胞因子參與氣道炎癥反應過程。轉化生長因子-β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)具有廣泛調節細胞分化增生的作用。腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)是一種重要的內源性細胞因子，啟動炎癥反應，兩種細胞因子都可能參與塵性纖維化的發生。本次研究擬通過觀察矽肺患者誘導痰中TGF-β1、TNF-α的相互關系，探討TGF-β1、TNF-α在矽肺發生發展中的作用。

1 對象與方法

1.1 對象 選擇某酒店服務人員50名為對照組，平均年齡(49.52±8.21)歲。某鑄造廠接觸矽塵作業工齡在1年以上者50例(清砂工22例、型砂工24例、其他工種4例)接塵工人為接塵組，平均年齡(51.66±8.61)歲。32例非矽肺患者(工種為清砂工19例、型砂工13例)為觀察對象組，平均年齡(52.97±9.19)歲。2011-07—09住院及門診隨訪的矽肺患者，共52例為矽肺組，其中Ⅰ期矽肺24例、Ⅱ期矽肺20例、Ⅲ期矽肺8例(清砂工29例、型砂工23例)；平均年齡(50.24±11.22)歲。各組對象均為男性。除外高血壓病、糖

尿病、心臟病、血液病、風濕免疫系統疾病、腫瘤、腎臟病、肝臟病等患者。全部受檢對象均未從事過各類輻射和有毒作業，也無長期接觸過各類農藥和毒物，營養和消化吸收功能良好，在受檢前1個月內均未服用維生素C、銀杏葉制劑和茶多酚等抗氧化藥物。各組之間年齡差異無統計學意義。

1.2 調查表信息的收集 采用問卷調查方法，了解研究對象的粉塵接觸史、吸煙史、既往史、家族史。

1.3 矽肺的診斷 對研究對象進行矽肺診斷，以確切的矽塵接觸史為前提，技術質量合格的高仟伏X線后前位胸片為依據，根據國家塵肺X線診斷標準，參考受檢者的系列胸片和該單位矽肺發病情況，由塵肺診斷小組依據《塵肺病診斷標準》(GBZ 70-2009)進行診斷、分期[2]。

1.4 誘導痰采集和處理

1.4.1 痰液誘導 采用超生霧化吸入法：受試者靜坐5 min，誘導前10 min吸入沙丁胺醇200 μg，霧化前清水漱口5次；將3%的鹽溶液裝入超聲霧化器，取消毒后的噴霧嘴安裝于噴霧管口；打開霧化器，調節噴霧量及時間。讓受試者用口含住噴霧嘴，努力用口深吸氣使噴霧盡可能被吸入肺深部；吸入5 min后關閉霧化器，讓受試者用力咳痰，用培養皿收集肺深部痰液；重復操作，每5 min深咳一次，時間為20～30 min，要求收集痰液體積至少2 mL；若患者無痰或痰量不足則換用4%高滲鹽水繼續霧化；若患者無痰或痰量不足則換用5%高滲鹽水繼續霧化，7 min后終止誘導程序；痰液誘導完畢后填寫記錄表。

1.4.2 痰液處理 取1 mL或0.5 mL無唾液成分的痰液放入軟管中，加入0.1%二硫蘇糖醇(DTT)。濾液用2 000 r/min，4℃離心10 min，取上清液置于－20℃下保存待測。

1.5 試劑與儀器 TGF-β1、TNF-α的測定，用酶聯免疫檢測試劑盒(美國Biosource公司)。全自動生化分析儀(美國Beckman公司)。

1.6 統計學分析 數據以均數±標準差表示，SPSS 11.5統計軟件進行統計學分析。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

各組對象血清中TGF-β1、TNF-α的比較：與對照組比較，接塵組、觀察對象組和矽肺組TNF-α水平明顯升高，差異有高度統計學意義(P＜0.01)；與接塵組比較，觀察對象組和矽肺組TNF-α水平明顯升高，差異有統計學意義(P＜0.05，P＜0.01)。與對照組比較，接塵組TGF-β1水平無明顯升高，差異無統計學意義(P＞0.05)，觀察對象組和矽肺組TGF-β1水平明顯升高，差異有高度統計學意義(P＜0.01)；與接塵組比較，觀察對象組和矽肺組TGF-β1水平明顯升高，差異有統計學意義(P＜0.05，P＜0.01，表1)。

表1 各組對象TGF-β1、TNF-α的比較(，pg/mL)

表1 各組對象TGF-β1、TNF-α的比較(，pg/mL)

注：與對照組比較，aP＜0.01；與接塵組比較，bP＜0.05，cP＜0.01

組別 例數 TGF-β1 TNF-α對照組 50 24.12±13.14 7.81±2.13接塵組 50 28.42±15.56 49.82±15.42a觀察對象組 32 48.21±16.45ab 112.13±32.19ab矽肺組 52 61.34±30.22ac 227.36±52.31ac

3 討論

矽肺目前在我國接塵工人中發病率最高、危害嚴重，矽肺的發生機制目前還不十分清楚，但SiO2刺激機體分泌多種細胞因子等生物活性物質，導致肺組織纖維化是肯定的。如果能夠早期檢測到這些細胞因子的質、量變化，并找到某個或某些細胞因子作為相對特異的觀察指標，將對矽肺的早期監測及接塵人群的普查具有重要意義[3]。

已有研究表明，多種細胞因子參與了塵肺病的發生、發展過程，其中TGF-β1、血小板源性生長因子(platelet derived growth factor，PDGF)和結締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)等對調控肺成纖維細胞的分裂、增殖及膠原蛋白的合成與降解起著十分重要的作用[4]。TGF-β1可能是促進肺纖維化的最直接的細胞因子，并被認為是迄今發現的最強的細胞外基質沉淀促進劑[5]。

誘導痰的檢測對研究職業性肺病人群暴露于有害粉塵的性質和程度有良好的相關性，可用于普查職業性肺病、監測大氣中有害粉塵的含量及其對人群的危害程度[6]。

以往研究發現：接觸粉塵早期，機體對SiO2刺激敏感而發生強烈應激反應，肺泡巨噬細胞、內皮細胞、成纖維細胞持續、過度激活，分泌大量的細胞因子TNF-α等，造成肺組織損傷和纖維化的發生；隨著接塵時間的延長，機體可能對粉塵產生耐受，產生細胞因子的細胞活性降低，TNF-α分泌減少。目前有文獻報道提示TGF-β1、PDGF、CTGF和TNF-α 4個細胞因子相互作用，在肺纖維化的發生發展過程中起著重要作用。TGF-β1、TNF-α是肺纖維化的發病最重要的細胞因子，能刺激成纖維細胞合成細胞外基質沉積、膠原合成，促進肺纖維化的形成和發展[7]。以往研究發現，接觸粉塵早期，機體對SiO2刺激敏感而發生強烈應激反應，肺泡巨噬細胞、內皮細胞、成纖維細胞持續、過度激活，分泌大量的細胞因子TNF-α等，造成肺組織損傷和纖維化發生；隨著接塵時間的延長，機體可能對粉塵產生耐受，產生細胞因子的細胞活性降低，TNF-α分泌減少[8]。研究發現，矽肺患者血清TGF-β1、TNF-α水平升高在肺纖維化的發生發展過程中起著重要作用，TNF-α水平升高在肺組織沒有明顯的矽肺特征性改變的接塵組中已明顯升高，而TGF-β1升高在肺組織有明顯的矽肺特征性改變的觀察對象組中已明顯升高，這說明TNF-α在矽肺形成過程中的作用主要為參與早期炎癥反應，并誘導其他炎性因子的產生，TNF-α這一作用可能對早期發現矽肺發病傾向具有一定價值；但TGF-β1判斷矽肺患者的嚴重程度有一定意義[9]。矽塵可誘導機體氧化應激的發生及脂質過氧化增加，造成肺組織損傷。矽肺患者血清中氧化應激指標紊亂的程度隨著病程進展而增加，提示氧化應激指標的異常不僅是矽肺的表現，也是矽肺的必然結果，監測這些指標并通過這些指標的變化預測矽肺發病趨勢和程度并可作為臨床上評估預后的重要參考指標[10]。

我們推測TGF-β1、TNF-α的濃度長時間及高水平表達，接觸矽塵作業工人的防護措施不當導致細胞因子相互作用，造成肺纖維化；觀察對象組介于矽肺的發病前期，觀察對象組和矽肺組的TGF-β1、TNF-α明顯高于接塵組，提示接塵工人中在X線胸片未達到矽肺診斷標準的觀察對象時，即可出現TGF-β1、TNF-α含量升高。因此提示TGF-β1、TNF-α含量可作為矽肺早期生物標志物之一。

由于測定痰中TGF-β1、TNF-α含量采用酶聯免疫吸附法測定，方法成熟、簡便可靠，標本易于取得，具有良好的可重復性和可操作性。

[1]Brown T.Silica exposure，smoking，silicosis and lung cancer-complex interactions[J].Occup Med(Lond)，2009，59(2)：89-95.

[2]中華人民共和國衛生部發布.GBZ 70-2009塵肺病診斷標準[S].北京：人民衛生出版社，2009.

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Objective To investigate the relationship between transforming growth factor-β1(TGF-β1)，tumor necrosis factor-α(TNF-α)and the incidence of silicosis.Methods Fifty hotel staff were chosen as the control group，50 workers with more than one year of silica dust exposure，32 silica dust observed objects，and 52 silicosis patients as dust exposure group，dust observed group，silicosis patient group respectively to detect TGF-β1and TNF-α levels in their induced sputum with ELISA method.Results Compared with the control group(7.81±2.13)pg/mL，TNF-α (49.82±15.42)，(112.13±32.19)，(227.36±52.31)pg/mL in dust exposure group，observed group and silicosis patient group increased significantly，and the difference was of high statistical significance(P＜0.01).Compared with the dust exposure group(49.82±15.42)pg/mL，TNF-α(112.13± 32.19)，(227.36±52.31)pg/mL in observed group and silicosis patient group increased significantly，and the difference was of statistical significance(P＜0.05，P＜0.01).Compared with the control group(24.12±13.14)pg/mL and dust exposure group(28.42±15.56)pg/mL，TGF-β1in observed group and silicosis patient group(48.21±16.45)，(61.34±30.22)pg/mL increased significantly，and the difference was of statistical significance(P＜0.05，P＜0.01).Conclusion TGF-β1and TNF-α have an important role in the development of silicosis，and the content of TGF-β1and TNF-αin induced sputum may reflect the lung tissue inflammation caused by silica dust.

Silicosis；Induced sputum；Transforming growth factor-β1；Tumor necrosis factor-α

1005-619X(2013)12-1057-02基金項目：無錫市科技計劃項目(CSEW1N1108)

繆榮明

2013-10-28)