姜黃素對百草枯致肺纖維化的干預治療臨床研究

蔣　麗，張　彧

(大連醫科大學附屬第一醫院急診科，遼寧 大連 116011)

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姜黃素對百草枯致肺纖維化的干預治療臨床研究

蔣麗※，張彧

(大連醫科大學附屬第一醫院急診科，遼寧 大連 116011)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.05.044

摘要：目的通過監測姜黃素干預下百草枯中毒(PQP)患者血清基質金屬蛋白酶(MMP)9、組織金屬蛋白酶抑制物(TIMP)1及肺部影像學的變化，探討姜黃素對PQP患者肺纖維化的干預作用。方法選擇2008年5月至2010年3月大連醫科大學附屬第一醫院急診科收治的PQP患者共61例，依據隨機量表法分為姜黃素干預組(31例)和非姜黃素組(30例)。姜黃素干預組給姜黃素1000 mg/(kg·d)，每日2次口服，兩組其他治療方案相同，采用雙抗體夾心酶聯免疫吸附法測定患者入院后第1、3、5、7、11天血清MMP-9、TIMP-1水平；并監測肺CT對PQP患者肺纖維化進展程度進行評估。結果姜黃素干預組與非姜黃素組在病死率方面的差異無統計學意義，但是姜黃素干預組的生存時間與對照組的差異有統計學意義(P<0.05)。非姜黃素干預組MMP-9、TIMP-1與姜黃素干預組比較各時點間的差異均有統計學意義(均P<0.05)。姜黃素干預組血清MMP-9、TIMP-1水平均顯著低于同期非姜黃素組(P<0.05)。PQP患者肺CT檢查，姜黃素干預組組肺纖維化程度較非姜黃素組顯著減輕。結論MMP-9及TIMP-1可能參與PQP肺纖維化的啟動及進展過程,可作為臨床生化指標聯合CT等其他檢查對肺纖維化的程度及預后做出評估。對PQP患者早期進行姜黃素干預治療可降低血循環中MMP-9及TIMP-1水平，減輕肺纖維化程度，延緩病情發展，延長生存時間，但不能降低患者病死率。

關鍵詞：百草枯中毒；基質金屬蛋白酶9；組織金屬蛋白酶抑制物1；姜黃素；肺纖維化

Clinical Research of Curcumin in the Intervention Treatment for Pulmonary Fibrosis Induced by Paraquat PoisoningJIANGLi,ZHANGYu.(DepartmentofEmergency,theFirstAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian116011,China)

Abstract：ObjectiveTo explore the intervention effect of curcumin on pulmonary fibrosis in patients with paraquat poisoning(PQP) by monitoring the changes of serum matrix metalloproteinase(MMP)9,serum matrix metalloproteinase inhibitor (TIMP)1,and lung imaging features of the patients.MethodsA total of 61 PQP patients admitted in Emergency Department of the First Affiliated Hospital of Dalian Medical University from May 2008 to Mar.2010 were randomly divided into curcumin group(31 cases) and non-curcumin group(30 cases).Patients in both groups were treated by normal therapy,while patients in curcumin group orally took curcumin capsules 1000 mg/(kg·d),twice per day.Serum levels of MMP-9,TIMP-1 of the patients in both groups were detected by ELASA on the 1st,3th,5th,7th,11thday after admission,and the degree of pulmonary fibrosis was evaluated by lung HRCT.ResultsThere was no statistically significant difference in mortality rate between the two groups.However,the survival time of patients in curcumin group was longer than non-curcumin group,the difference was statistically significant(P<0.05).The levels of MMP-9 and TIMP-1 of curcumin group were significantly lower than those of the non-curcumin group during the same period(P<0.05).The degree of pulmonary fibrosis in patients of curcumin group reduced more significantly than of the non-curcumin group detected by lung HRCT.ConclusionMMP-9 and TIMP-1 may be involved in initiation and progression of pulmonary fibrosis.Serum levels of MMP-9 and TIMP-1 can be used as biochemical markers in clinical to evaluate the degree of pulmonary fibrosis and its prognosis combined with lung HRCT and other examinations.Early curcumin intervention for PQP patients can reduce the serum levels of MMP-9 and TIMP-1,reduce the degree of pulmonary fibrosis,suspend the progression of the disease,and prolong the survival time of the patients,but cannot reduce the mortality rate.

Key word:Paraquat poisning; Matrix metall oproteinase 9; Tissne inhibitor of metallopoteinase 1; Curcumin; Pulmonary fibrosis

百草枯中毒(paraquat poisoning，PQP)特點是致死劑量小，沒有特效解毒劑，病程進展快，治療棘手，病死率高，達60%～80%[1]。百草枯對各個器官組織均有極強的毒性，大劑量中毒患者迅速出現心、肝、腎、肺等重要臟器的衰竭[2-3]，小劑量中毒患者晚期多發展為肺纖維化，最終因呼吸衰竭而死亡[4]。Yamashita等[5]對存活的PQP患者進行隨訪發現，輕微的肺損傷仍可引起患者在較長時間內出現限制性肺功能受損，而且仍可致不可逆的肺間質纖維化。

本研究通過姜黃素干預PQP患者，檢測血清基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)9以及組織金屬蛋白酶抑制物(tissue inhibitor of metallopoteinase,TIMP)1，聯合肺部CT的變化，研究PQP患者肺纖維化的演變，探討姜黃素對PQP患者肺纖維化的干預作用，嘗試為臨床PQP導致肺纖維化尋找治療的靶點和藥物。

1資料與方法

1.1一般資料選擇2008年5月至2010年3月大連醫科大學附屬第一醫院急診科收治的PQP患者共61例，均為口服中毒，服毒量為5～200 mL，男36例、女25例，年齡18～40歲，所有患者既往身體健康，無明確慢性病史，服毒至入院時間<72 h。

1.2分組方法制訂隨機量表,患者入院時按序號分組,分為姜黃素干預組(31例)和非姜黃素組(30例)。非姜黃素組男18例，女12例，年齡(27±3)歲，服毒劑量為(42±13) mL，發病至洗胃時間為0.5~3.5 h，平均(3.8±0.8) h，發病至開始用藥時間為2~12 h，平均(4.6±2.3) h；姜黃素干預組男18例，女13例，患者年齡(25±5)歲，服毒劑量為(40±14) mL，發病至洗胃時間為0.3~5.0 h，平均(3.2±0.7) h，發病至開始用藥時間為2~12 h，平均(4.4±1.1) h。兩組患者的性別、年齡、服毒劑量、發病至洗胃時間、開始用藥時間等方面比較差異均無統計學意義(均P>0.05)，具有可比性。

1.3治療方法

1．3.1常規治療患者均給予呼吸支持，反復清水洗胃，血液灌流連續2～3次，靜脈注射甲潑尼龍500 mg，3 d后減量等治療；還要給予抗氧化、護肝、營養心肌，維持水電解質、酸堿平衡等支持治療。

1.3.2姜黃素治療姜黃素干預組患者在常規治療基礎上給予姜黃素(南京廣潤生物制品有限公司生產，批號：GR-133-140421)1000 mg/(kg·d)，每日2次口服，直至患者出院或死亡。非姜黃素組僅給予常規治療方案。

1.4試驗方法

1.4.1標本采集分離收集PQP患者入院后第1、3、5、7、14日的外周靜脈血5 mL，每天每8小時抽血1次，取平均值。離心(湖南星科科學儀器有限公司生產離心機)分離血清置于-70 ℃冰箱中保存備用。血清中MMP-9和TIMP-1水平用酶聯免疫吸附試驗檢測。

1.4.2患者肺纖維化程度入院第1、3、5、7、14日行肺部高分辨率CT(high resolution computed tomography,HRCT)檢查。肺纖維化分為4級:①無纖維化(-)為0分；②輕度纖維化(+)為1分，病變范圍<20%，累及胸膜及胸膜下肺實質,肺泡結構發生紊亂；③中度纖維化(++)為2分，病變范圍占全肺20%～50%，肺纖維化從胸膜開始延伸,但仍屬局部；④重度纖維化(+++)為3分，病變范圍>50%，彌散性肺纖維化，融合損傷并伴有廣泛肺實質結構紊亂[6]。

2結果

2.1兩組病死率和存活時間比較姜黃素干預組死亡12例,病死率38.7%(12/31)；非姜黃素組死亡15例,病死率50.0%(15/30)，兩組病死率比較差異無統計學意義(χ2=0.788，P=0.375)。姜黃素干預組患者平均存活(9.38±3.62) d，非姜黃素組患者平均存活(5.37±1.13) d,平均存活時間兩組之間的差異有統計學意義(t=4.123,P=0.005)。

2.2兩組血清MMP-9水平比較MMP-9從入院即時開始升高，非姜黃素組第3日到高峰，姜黃素干預組第5日達高峰，之后呈逐漸下降趨勢，組內各時點間比較差異有統計學意義(P<0.05)。姜黃素干預組患者第1、3、5、7日血清MMP-9水顯著低于同期非姜黃素組患者(P<0.05)。第14天血清MMP-9水平組間的差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

2.3兩組血清TIMP-1水平比較兩組患者血清TIMP-1入院后均呈逐漸增高趨勢，兩組各時間點比較，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表1。

2.4兩組患者肺HRCT評分及纖維化程度的比較兩組比較，除姜黃素干預組內第3日和第5日HRCT評分差異無統計學意義外，其余差異均有統計學意義(均P<0.05)，并隨著時間的推移呈增高的趨勢；組間比較，姜黃素干預組各時間點HRCT評分均低于非姜黃素組(P<0.05)，見表1。

組別MMP-9(μg/L)n第1日n第3日n第5日n第7日n第14日FP非姜黃素組 30272.03±20.1927382.37±16.28a16347.50±14.25ab15304.56±7.25abc15117.40±5.32abcd41.920.025姜黃素干預組31219.26±25.1130298.87±17.48a24327.38±16.60ab21121.86±6.15abc19118.71±1.50abcd46.460.025t2.0502.0652.0862.1212.130P<0.05<0.05<0.05<0.05>0.05組別TIMP-1(μg/L)n第1日n第3日n第5日n第7日n第14日FP非姜黃素組 30309.03±15.4827404.26±14.63a16527.38±24.24ab15624.44±15.65abc151125.80±123.61abcd34.170.025姜黃素干預組31153.48±18.8430223.03±13.44a24328.68±16.98ab21446.21±13.45bcd19734.00±7.98abc22.720.025t2.0542.0682.0912.1242.148P<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05組別HRCT(%)n第1日n第3日n第5日n第7日n第14日FP非姜黃素組 302.12±0.87276.70±2.35a168.94±4.10ab1511.38±4.75abc1516.20±6.65abcd27.460.025姜黃素干預組310.92±0.34303.02±1.65a244.86±2.58a219.14±1.46abc1910.43±1.71abcd24.770.032t2.0582.0622.1032.1222.154P<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05

PQP：百草枯中毒；MMP-9:基質金屬蛋白酶9；TIMP-1：組織金屬蛋白酶抑制物1；HRCT：肺部高分辨率CT；a與本組第1日比較，P<0.05；b與第3日比較，P<0.05；c與第5日比較，P<0.05；d與第7日比較，P<0.05

3討論

百草枯引起肺纖維化及多器官損傷的發病機制目前存在多種學說，其中越來越受到人們關注的是酶失衡學說[7]。Ruiz等[8]研究表明，百草枯誘導的肺纖維化的產生機制可能與膠原酶、MMP、TIMP之間作用的不平衡，從而產生過度的凝膠分解活性有關，同時肺泡上皮的凋亡也參與其中。

賀曉艷等[9]研究發現,PQP大鼠肺泡細胞中MMP-9/TIMP不平衡，肺間質早期即出現充血水腫，炎性細胞浸潤，3～4周在大鼠的肺組織病理可見膠原沉積、成纖維細胞增生、肺間質粉紅色條索狀改變。

Lanchou等[10]研究發現，MMP-9/TIMP-1可能是急性肺損傷患者轉歸的預測因素。MMP-9/TIMP-1比值>1，可通過降解細胞外基質(extracelluar matrix，ECM)而阻止纖維化的進展，若比值<1則向纖維化方向發展。在肺纖維化發生中，MMP/TIMP比例失衡,ECM成分過度沉積,最終形成肺纖維化，可能是促進疾病進展的主要因素。

MMP9主要來自于炎性細胞和上皮細胞,是MMPs中分子量最大的酶,MMP9能夠降解ECM成分,尤其是Ⅳ型膠原,并破壞ECM及基底膜。TIMPs來自基質細胞，能上調抑制MMPs的活性，MMPs/TIMPs比例失調可減少ECM的降解，發展為ECM積聚和沉積導致肺纖維化形成，從而對肺組織的重構有不可忽視的作用。

姜黃素是從中藥姜黃中提取的一種色素，目前研究發現它具有抗纖維化作用，可抑制肺纖維化大鼠肺組織的膠原沉積,在大鼠肺纖維化形成中起延緩作用。

本研究結果顯示，PQP患者血清中MMP-9早期增高，晚期下降，TIMP-1持續增高，提示百草枯可能通過干擾MMP-9、TIMP-1水平，減少ECM的降解，致肺纖維化。PQP早期以MMP-9的增加為主促進基膜溶解，加速肺泡炎癥發展，TIMP-1的抑制作用未充分體現，晚期隨著TIMP-1表達增加，其抑制作用逐漸增強，MMP-9的作用減弱，它們之間的平衡被打破，無明確規律可尋，隨著時間的推移肺維化程度加重。

有研究證實ECM的代謝在肺纖維化的形成中占有重要的地位。而姜黃素可以抑制肺纖維化時ECM的過度沉積,使肺間質中纖維沉積減少[11]。在生理情況下，肺組織內ECM處于動態平衡狀態，以維持肺組織的正常結構和功能。但在病理條件下，ECM合成增加和(或)降解減少打破動態平衡，而引起ECM過度積聚導致肺纖維化。研究表明，姜黃素能顯著降低肺纖維化大鼠血清Ⅲ、Ⅳ膠原,粘連蛋白及透明質酸含量，從而減輕肺組織纖維性增生，減少ECM的過度沉積。姜黃素能提高大鼠體內的谷胱甘肽過氧化物酶和超氧化物歧化酶水平，降低丙二醛和誘導型一氧化氮合酶水平。姜黃素能調節肺纖維化大鼠體內自由基水平，減輕自由基對肺組織結構的氧化損傷[12]。Venkatesan[13]研究證實，使用姜黃素治療后PQP大鼠的支氣管肺泡灌洗液中血管緊張素轉化酶、堿性磷酸酶、硫代巴比妥酸反應物、中性粒細胞等水平顯著降低而谷胱甘肽水平升高，同時病死率也降低。這些發現也提示姜黃素在治療PQP中的機制可能多樣化。

本研究結果顯示，姜黃素干預組血清MMP-9、TIMP-1水平較非姜黃素組顯著降低，且出現高峰時間延遲說明姜黃素可能通過抑制MMP-9、TIMP-1表達水平，發揮抗纖維化作用。

本研究結果顯示，姜黃素干預組內第3日和第5日之間差異無統計學意義，考慮可能由于姜黃素的干預作用，延緩了肺纖維化的進程，同時也可能是所選患者于入院第3、5日死亡例數多，樣本量少，差異體現不充分等原因造成的。姜黃素干預組纖維化程度較非姜黃素組有所減輕，說明姜黃素具有減輕PQP肺部損傷并延緩肺纖維化程度的作用。

總之，PQP是嚴重的急危重癥，并伴隨多臟器的病理生理改變特別是肺,通過誘導肺泡上皮細胞多種因子的表達和釋放引起進行性肺纖維化。姜黃素通過改善MMP-9/TIMP-1的平衡延緩肺纖維化進程。

參考文獻

[1]Hwang KY,Lee EY,Hong SY.Paraquat in-toxicant in Korea[J].Arch Environ Health,2002,57(2):162-166.

[2]Yamamoto I,Saito T,Harunari N,etal.Correlating the severity of paraquat poisoning with specific hemodynamic and oxygen metabolism variables[J].Crit Care Med,2000,28(6):1877-1883.

[3]Koo JR,Kim JC,Yoon JW,etal.Failure of continous venovenous hemofiltration to prevent death in paraquat poisoning[J].Am J Kidney Dis,2002,39(1):55-59.

[4]Hong SY,Yang JO,Lee EY,etal.Effects of N-acetyl-L-cysteine and glutathione on antioxidant status of human serum and 3T3 fibroblasts[J].J Korea Med Sci,2003,18(5):649-654.

[5]Yamashita M,Yamashita M,Ando Y.A Long-term follow-uo of long function in survivors of paraquat poisoning[J].Hum Exp Toxicol,2000,19(2):99-103.

[6]Ilbey Yo,Ozbek E,Cekmen M,etal.Protective effect of currumin in ciplatin-induced oxidative injury in rat testis:mitogen-activated protein kinase and nuclear factor-kappa B signaling pathways[J].Hum Reprod,2009,24:1717-1725.

[7]Punithvathi D,Venkatesan N,Babu M.Protective effects of curcumin against amiodarone-induced pulmonary fibrosis in rats[J].Br J Pharmacol,2003,139(7):1342-1350.

[8]Ruiz V,Ordonez RM,Berumen J,etal.Unbalanced collagenases/TMP-1 expression and epithelial apoptosis in experimental lung fibrosis[J].Am J Physiol lung cell mol physiol,2003,285(5):L1026-L1036.

[9]賀曉艷，孫琦，李忠旺，等.急性百草枯中毒大鼠肺組織炎癥因子表達的變化及意義[J].中華勞動衛生職業病雜志，2009，27(3)：149-152.

[10]Lanchou J,Corbel M,Tanguy M,etal.Imbalance between matrix metalloproteinases (MMP-9 and MMP-2) and tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMP-1 and TIMP-2) in acute respiratory distress syndrome patients[J].Crit Care Med,2003,31(2):536-542.

[11]余美榮，蔣福生，丁志山.姜黃素的研究進展[J].中草藥,2009,40(5):828-831.

[12]Battista G,Zompatori M,Fassno L,etal.Progressive worsening of idiopathic pulmonary fibrosis.High resolution comuted tomography (HRCT) study with functional correlation[J].Radiol Med,2003,105(1/2):2-11.

[13]Venkatesan N.Pulmonary protective effects of curcumin against paraquat toxicity[J].Life Sci,2000,66(2):PL21-28.

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收稿日期：2013-10-08修回日期：2014-09-19編輯：鮑淑芳

中圖分類號：R453.9

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)05-0883-03