異氰酸酯作業工人誘導痰炎性細胞及血清IL?8和IL?1β水平的變化

趙博，安曉琴，蔣軼文，朱怡冰，孔靈菲

（1.中國醫科大學附屬第一醫院呼吸疾病研究所，沈陽110001；2.中國醫科大學附屬盛京醫院呼吸內科，沈陽110004；3.遼寧醫學院附屬第一醫院呼吸內科，遼寧錦州121000；4.遼寧省職業病防治院衛生應急與信息科，沈陽110001；5.遼寧省職業病防治院體檢中心，沈陽110001）

異氰酸酯作業工人誘導痰炎性細胞及血清IL?8和IL?1β水平的變化

趙博1，2，安曉琴1，3，蔣軼文4，朱怡冰5，孔靈菲1

（1.中國醫科大學附屬第一醫院呼吸疾病研究所，沈陽110001；2.中國醫科大學附屬盛京醫院呼吸內科，沈陽110004；3.遼寧醫學院附屬第一醫院呼吸內科，遼寧錦州121000；4.遼寧省職業病防治院衛生應急與信息科，沈陽110001；5.遼寧省職業病防治院體檢中心，沈陽110001）

目的研究異氰酸酯作業工人氣道炎癥情況及相關細胞因子的變化。方法選擇某發泡車間55名異氰酸酯作業工人為實驗組，進行問卷調查、呼氣峰值流速（PEF）監測及誘導痰細胞學分類計數。選擇某體檢中心33名健康受檢者為對照組。應用ELISA測定2組受試者血清白細胞介素8（IL-8）及IL-1β水平。結果實驗組受試者班后誘導痰中性粒細胞百分數較班前增高（P＜0.05），巨噬細胞百分數較班前降低（P＜0.05），嗜酸性粒細胞百分數較班前降低（Z=-2.00，P＜0.05），差異有統計學意義，淋巴細胞無顯著變化。實驗組受試者血清IL-8濃度高于對照組（Z=-4.025，P＜0.01），IL-1β濃度低于對照組（Z=-4.279，P＜0.01）。實驗組受試者血清IL-8水平與誘導痰中性粒細胞變化呈正相關（r=0.29，P＜0.05）。結論異氰酸酯作業工人在接觸異氰酸酯后氣道發生以中性粒細胞為主的炎性細胞浸潤，中性粒細胞被激活并參與到致敏過程中。

異氰酸酯；職業性哮喘；中性粒細胞；白細胞介素8；白細胞介素1β

異氰酸酯類物質包括甲苯二異氰酸酯（toluene diisocyanate，TDI）、亞甲基二苯二異氰酸酯（diphenylmethane diisocyanate，MDl）、六亞甲基二異氰酸酯（hexamethylene diisocyanate，HDl）和萘二異氰酸酯（Naphthalene diisocyanate，NDl）等，是用于有機合成的重要物質，可作為驅蟲劑、除草劑、泡沫塑料、橡膠、彈力纖維、涂料等產品的制作原料，目前應用于多種生產流程中，具有刺激性及毒性，長期接觸可誘發變態反應，導致職業性哮喘（occupational asthma，OA）［1］。OA是指勞動者在職業活動中吸入變應原后引起的以間歇發作性喘息、氣急、胸悶或咳嗽等為特點的氣道慢性炎性疾病，及時脫離變應原后多數患者可自行緩解或經治療緩解［2］。隨著工業進程的發展，OA的發病率在全世界范圍內逐年增高，在職業性疾病及各類型哮喘中所占的比例也不斷增大，其中異氰酸酯類物質位居工業化國家致喘物之首［3］，但關于異氰酸酯的致喘機制仍無定論，近年來越來越多的研究發現中性粒細胞炎癥在OA的發生發展過程中起到了不可忽視的作用［4］。本研究選取異氰酸酯作業工人，研究其誘導痰炎性細胞及血清白細胞介素8（interleukin-8，IL-8）、白細胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）水平，分析氣道內炎癥及相關細胞因子的變化情況。

1 材料與方法

1.1 研究對象

實驗組：選擇某公司發泡車間接觸異氰酸酯作業的工人，篩除同時接觸其他危害因素者，并篩除健康檢查（血常規、尿常規、胸片等）結果異常者，共55名。其中，男46名，女9名。年齡18～49歲，平均年齡（27.78±6.13）歲。

對照組：選擇某體檢中心健康受檢者，否認異氰酸酯及其他危害因素接觸史，共33名。其中，男25名，女8名。年齡18～49歲，平均年齡（29.61± 7.08）歲，與實驗組間差異無統計學意義（P＞0.05）。

1.2 研究內容

1.2.1 調查問卷：針對一般人口統計學資料、職業史、吸煙史、防護措施等內容對實驗組受試者進行統一的問卷調查。

1.2.2 呼氣峰值流速（peak expiratory flow，PEF）監測：應用微型峰值呼氣流速儀，連續3 d對實驗組受試者進行PEF監測，班前、班后各吹3次，取最大值為可靠數值，針對PEF較預計值降低者，行支氣管舒張試驗。

1.2.3 誘導痰：實驗組受試者分別于班前、班后進行誘導痰留取，標本經處理后，沉渣行HE染色，最后行細胞學分類計數。

1.2.4 血清細胞因子濃度檢測：采2組受試者的空腹靜脈血3 mL，1 000g離心20 min，留取上清于EP管中-70℃保存。使用ELISA法測定血清IL-8、IL-1β濃度。ELISA試劑盒購于武漢優爾生科技股份有限公司，操作流程嚴格按照說明書。

所有研究內容已獲得中國醫科大學附屬第一醫院倫理委員會的批準。

1.3 統計學分析

應用SPSS 17.0統計軟件進行分析處理。采用單樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗驗證數據的正態性（P＞0.05認為具有正態性），正態分布資料采用表示，其余非正態分布資料采用M（P25，P75）表示。計數資料采用百分率表示，兩樣本差異比較采用配對樣本t檢驗或秩和檢驗，相關性檢驗采用Pearson簡單相關系數或Spearman等級相關系數測定，P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 實驗組一般資料

實驗組工人共55名，工齡1.5（1.0～3.0）年，平均工作時間（9.81±1.30）h/d。其中，吸煙者30名，男28名，女2名，吸煙指數15（0～60）年支。主要防護措施：廠房排氣扇，佩戴紗布口罩。

2.2 實驗組PEF變異率

實驗組中，17名受試者班后PEF較班前下降，占實驗組的30.10%，PEF變異率最大值15.87%，最小值1.53%，平均（5.40±3.75）%。其中1名受試者支氣管舒張試驗陽性，根據GBZ57-2008 OA診斷標準可診斷為OA［2］。

2.3 實驗組誘導痰細胞學計數

實驗組受試者班前、班后的誘導痰標本細胞學分類計數結果如表1所示：班后中性粒細胞百分數較班前增高（P＜0.05），巨噬細胞百分數較班前降低（P＜0.05），嗜酸性粒細胞百分數較班前降低（Z=-2.00，P＜0.05），差異均有統計學意義，淋巴細胞班前、班后無顯著變化。

2.4 實驗組及對照組血清IL-8、IL-1β濃度

2組受試者血清IL-8及IL-1β濃度如表2所示：實驗組受試者血清IL-8水平高于對照組（Z=-4.025，P＜0.01），IL-1β水平低于對照組（Z=-4.279，P＜0.01），差異有統計學意義。

2.5 相關性分析

表1 實驗組班前、班后誘導痰細胞學分類計數比較Tab.1 Classified counting of cells in induced sputum before and after work

表2 實驗組、對照組血清細胞因子IL?1β、IL?8濃度（pg/mL）Tab.2 Serum IL?8、IL?1β levels of experimental and control group（pg/mL）

如圖1所示：實驗組受試者血清IL-8濃度與誘導痰中性粒細胞變化呈正相關（r=0.29，P＜0.05）。2組細胞因子IL-8及IL-1β間無相關性，細胞因子濃度與吸煙指數、年齡、工齡、PEF變異率等無相關性。

3 討論

圖1 實驗組血清IL?8水平與誘導痰中性粒細胞變化的相關性Fig.1 The correction between serum IL?8 level of experimental group and differences of neutrophil cells in induced sputum

哮喘是由嗜酸性粒細胞、淋巴細胞、中性粒細胞等多種炎性細胞參與的慢性非特異性炎癥［5］，OA作為勞動者在職業活動中吸入變應原后引起的特殊表型的哮喘，其中心環節是由嗜酸性粒細胞還是中性粒細胞介導尚存在爭議［6］。近年來中性粒細胞炎癥在OA中的作用引起了廣泛的關注，尤其是在異氰酸酯類致喘物所致OA的研究中。有研究者在TDI致敏小鼠的肺泡灌洗液中發現中性粒細胞比例明顯增高，并且在氣管肺組織活檢中發現大量中性粒細胞浸潤［7］。本研究留取接觸異氰酸酯作業工人的誘導痰標本，發現班后誘導痰中性粒細胞百分數較班前增高（P＜0.05），而嗜酸性粒細胞較班前降低（Z=-2.00，P＜0.05），說明在接觸異氰酸酯后氣道發生以中性粒細胞為主的炎性細胞浸潤。致喘物質根據分子質量分為高分子質量致喘物（＞1 000 Da）和低分子質量致喘物（＜1 000 Da）［8］，前者多產生由IgE介導的免疫反應，后者多非IgE介導［4］。異氰酸酯類物質屬于低分子質量致喘物［3］，作為半抗原能夠與載體蛋白結合形成具有免疫原性的完整抗原，激活中性粒細胞、單核細胞等炎性細胞，引起細胞或組織損傷［9］。且該類物質具有刺激性和腐蝕性，長期接觸或高濃度刺激可腐蝕支氣管黏膜，上皮細胞受損傷，分泌中性粒細胞趨化因子，中性粒細胞被激活，聚集并釋放炎性介質［10］。中性粒細胞在接觸異氰酸酯者氣道浸潤中的具體機制尚不明確，仍有待進一步研究。

研究發現，中性粒細胞所致的支氣管哮喘中，存在IL-8和IL-1β等細胞因子表達的增加［11］。本研究通過測定2組受試者血清中IL-8及IL-1β的濃度，發現實驗組受試者血清IL-8水平高于對照組（Z=-4.025，P＜0.01），IL-1β水平低于對照組（Z=-4.279，P＜0.01）。中性粒細胞是IL-8的主要來源之一，且IL-8對中性粒細胞有較強的趨化和激活作用，可加劇氣道內的炎性反應，促進中性粒細胞與內皮細胞的黏附。本研究結果顯示：接觸異氰酸酯的工人血清中IL-8水平顯著高于健康對照組，提示中性粒細胞被激活并參與致敏過程。研究顯示，IL-1β作為IL-1家族中與肺損傷關系最為密切的細胞因子，是機體在受到創傷或感染等情況下最早產生的細胞因子之一，血清IL-1β濃度在支氣管哮喘的急性發作期升高較為明顯，隨著病情緩解而減低，但仍高于健康對照組［12］。然而，本研究結果顯示實驗組受試者血清IL-1β水平低于對照組，考慮在炎癥過程中IL-1β和白細胞介素1受體拮抗劑（interleukin-1Ra，IL-1Ra）同時釋放，尤其后者的產生抑制了IL-1β的活性，導致實驗組受試者血清IL-1β水平下降［13］。

有資料表明，IL-8在痰中的水平與中性粒細胞的數目和活性呈正相關［14］。本研究中，實驗組受試者血清IL-8濃度與誘導痰中性粒細胞的變化呈正相關，證實了上述IL-8與中性粒細胞的相互作用。Lemière等［15］通過回顧性研究發現年齡大、暴露時間長、肺功能差的工作者痰中的中性粒細胞增高更顯著。Chaudhuri等［16］研究證實戒煙的哮喘患者誘導痰中性粒細胞水平較未戒煙者下降，Melgert等［17］給予哮喘大鼠煙霧暴露后，其誘導痰中性粒細胞水平增高，證實吸煙能夠促使氣道內中性粒細胞增加。本研究中，細胞因子濃度、吸煙指數、年齡、工齡、PEF變異率等無相關性，未證實上述結論。考慮本研究樣本數較少，對相關性分析造成一定的局限，且正態與非正態數據間應用Spearman等級相關分析，統計效能偏低。

Lemiere等［18］用異氰酸酯對接觸者進行支氣管激發試驗，發現陽性者誘導痰中性粒細胞明顯增高，而陰性者正常，說明只有OA患者氣道存在以中性粒細胞為主的炎性細胞浸潤。而本研究中接觸異氰酸酯者普遍存在誘導痰中性粒細胞及血清IL-8水平的增高，說明不僅是OA患者，異氰酸酯接觸者機體也存在以中性粒細胞為主的炎性細胞浸潤及激活。實驗組中僅1名受試者符合OA診斷標準，其誘導痰中性粒細胞及血清IL-8水平較其他接觸者無顯著增高。考慮本研究樣本數較少，且為避免其他因素干擾而篩除了體檢結果存在異常者，導致部分OA患者遺漏；另一方面，隨著人們對自身健康的關注，大部分有呼吸系統癥狀者另謀職業，使統計中OA患病率下降，對OA者與無癥狀接觸者間的差異也無法系統分析。部分哮喘呈季節性加重，目前尚無研究證實OA與季節相關，針對異氰酸酯接觸者的發病情況及相關影響因素的分析尚需大樣本長周期的流行病學研究。

綜上所述，異氰酸酯作業工人的誘導痰中性粒細胞較班前增高，血清中IL-8水平顯著高于健康對照組，并與誘導痰中性粒細胞變化呈正相關，說明在接觸異氰酸酯后氣道發生以中性粒細胞為主的炎性細胞浸潤，中性粒細胞被激活并參與到致敏過程中。隨著對該機制的深入研究及相關因子的檢測，相信會有更為有效的檢驗、診斷及治療措施被提出，從而減少OA的發生和發展。

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（編輯 王又冬）

Changesof Inflammatory Cellsin Induced Sputum and IL-8，IL-1βLevelsin Serum ofWorkers Exposed to Isocyanate

ZHAOBo1，2，AN Xiao-qin3，JIANGYi-wen4，ZHUYi-bing5，KONGLing-fei1
（1.Institute of Respiratory Diseases，The First Hospital，China Medical University，Shenyang 110001，China；2.Respiratory Department，Shengjing Hospital，China MedicalUniversity，Shenyang 110004，China；3.Respiratory Department，The FirstHospital，Liaoning MedicalUniversity，Jinzhou 121000，China；4.Health Emergency and Information Science，Liaoning Institute of Occupational Health，Shenyang 110001，China；5.Medical Examination Center，Liaoning Institute of Occupational Health，Shenyang 110001，China）

ObjectiveTo investigate the airway inflammation of workers exposed to isocyanate，and analyze the changes of related cytokines in serum.MethodsA totalof55 isocyanate-exposed workers were recruited as the experimentalgroup and examined by questionnaire.PEF and sputum induction were measured before and afterwork.33 health individuals were selected as controlgroup.Serum IL-8，IL-1βlevels ofallsubjectswere detected by EILSA.ResultsNeutrophil percentage in the induced sputum was increased（P＜0.05），macrophage percentage in the induced sputum was decreased（P＜0.05），and eosinophilpercentage in the induced sputum was decreased（Z=-2.00，P＜0.05）afterwork.There was no statistical significance in the changes of lymph cells.The serum IL-8 levels of experimental subjects were higher than those of control group（Z=-4.025，P＜0.01），IL-1β levels of experimental subjects were lower than those of control group（Z=-4.279，P＜0.01）.Serum IL-8 level of experimental subjects was positively correlated with the difference ofneutrophilcells in induced sputum（r=0.29，P＜0.05）.ConclusionNeutrophilcells were activated and participated in the inflammatory infiltration ofairway afterexposure to isocyanate.

isocyanate；occupational asthma；neutrophil；IL-8；IL-1β

R562.2

A

0258-4646（2014）12-1117-04

中華醫學會慢性呼吸道疾病科研專項基金（08020580136）；遼寧省衛生廳醫學高峰建設重點科研項目（200926）

趙博（1987-），女，醫師，碩士.

孔靈菲，E-mail：konglingf@sina.com

2014-08-29

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