積分波微磁場對PM_2.5氣管滴注致大鼠血液中炎癥因子及氧化應激指標變化的影響

劉潔　曾雪嬌　蔣碩等

摘要：目的 觀察積分波微磁場對大氣PM_2.5混懸液氣管滴注引起的大鼠血液中炎癥及氧化應激變化的影響。方法健康成年雄性SD大鼠以每組6只隨機分為6組?？瞻捉M不做任何處理；生理鹽水對照組僅氣管滴注生理鹽水；PM_2.5暴露組僅氣管滴注PM_2.5混懸液40 mg/kg；積分波微磁場干預組先進行PM_2.5混懸液氣管滴注，后積分波微磁場治療儀分別以每天3次、5次的頻率進行干預；積分波微磁場干預對照組僅以每天5次的頻率進行處理。末次處理24 h后，收集大鼠血清，測定血清中的腫瘤壞死因子-d（TNF-α）、白細胞介素-1B（IL-1B）、總超氧化物歧化酶（T-SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）及丙二醛（MDA）。結果 與生理鹽水對照組相比，滴注了PM_2.5混懸液的各組大鼠血清中TNF-α、IL-1β及MDA水平增高，GSH-Px活力下降，除積分波微磁場（每天3次）干預組外，其余滴注了PM_2.5混懸液的各組T-SOD活力下降。與PM2，暴露組相比，積分波微磁場（每天3次）干預組血清中TNF-α、IL-1B水平降低，GSH-Px及T-SOD活力升高，差異均有統計學意義。結論 積分波微磁場治療對PM_2.5混懸液氣管滴注引起的大鼠血液中炎癥及氧化應激變化有一定的干預作用。

關鍵詞：PM_2.5；積分波微磁場治療儀；炎癥；氧化應激 中圖分類號：1094.6 文獻標志碼：A

近幾年來，我國多次出現較嚴重的霧霾污染，顆粒物作為霧霾污染的核心組分，在我國的污染程度甚至超過了世界平均水平，尤其是細顆粒物（fine particulate matter，PM_2.5），由于粒徑小、質量輕、能隨呼吸過程進入機體，因而對人體健康的影響最為嚴重。PM_2.5進入肺內，在損害呼吸系統的同時，其部分成分（如可溶性金屬和有機成分）及損傷肺部時產生的炎性介質和血管活性成分均可穿過呼吸屏障進入循環系統，引發系統炎癥及氧化應激反應，使血液中炎癥因子、中性粒細胞及脂質過氧化物（lipid peroxide，LPO）水平升高，同時使抗氧化物質減少，抗氧化酶活性降低，導致機體抗氧化能力減弱。為應對PM_2.5暴露對機體產生的有害作用，許多具有抗氧化或抗炎功能的藥物、維生素、微量元素等已被引入拮抗PM_2.5有害效應的研究。然而，醫療器械可干預PM_2.5引起機體損傷的報道比較少見。積分波微磁場（pulsed electromagnetic field，PEMF）對心血管系統有保護作用。研究發現，通過脈沖電磁場作用，PEMF可促進受損組織恢復、改善機體微循環。本研究以大氣PM_2.5混懸液氣管滴注引起血液中炎癥及氧化應激指標變化的大鼠為模型，觀察PEMF對PM_2.5暴露引起的血液炎癥因子增多及氧化應激指標變化的干預作用。

1材料與方法

1.1 PM_2.5采集與混懸液制備

用Anderson G-2.5大流量采樣器（美國Thermo Fisher公司），于2016年2—4月在上海市某居住區附近設置采樣點（高度16 m），將PM_2.5采集于玻璃纖維濾膜（河北省故城縣環境檢測器材廠）上。采樣完成后，收集濾膜于干燥器內保存。將載有PM_2.5的濾膜剪成小方塊（約2 cm×3 cm），浸沒于超純水中，用JL-180 H超聲波清洗機（南京科捷分析儀器有限公司產品）低溫超聲震蕩洗脫PM_2.5（20 min×5次），懸液經12層紗布過濾，濾液用3-30 KS離心機（德國Sigma公司）于4℃條件下離心（936×g，20 min），收集下層沉淀物用真空冷凍干燥機（北京四環科學儀器有限公司）進行冷凍干燥，干燥完成后，-20℃保存備用。參照文獻，設置PM_2.5暴露總劑量為40 mg/kg，積分波微磁場干預頻率為3次/d、5次/d。氣管滴注前，用生理鹽水將PM_2.5顆粒制成所需濃度懸浮液，超聲震蕩混勻滅菌（20 min×3次）。積分波微磁場治療儀由百慕迪（上海）再生醫學科技有限公司提供。

1.2實驗動物分組及處理

健康成年SPF級SD雄性大鼠（180～200 g）36只，購于上海杰思捷實驗動物有限公司（合格證號：2010002608150）。將大鼠分籠飼養于溫度為21～23℃、相對濕度為40%～60%的環境中，12 h晝夜交替。1周后，將大鼠按每組6只隨機分為6組?？瞻讓φ战M：不做任何處理，正常飼養19 d；生理鹽水對照組：先氣管滴注生理鹽水，隔天1次，共3次，每次1.6 mL/kg，后正常飼養14 d；PM_2.5暴露組：先PM_2.5混懸液氣管滴注，隔天1次，共3次，每次1.6 mL/kg，總計40 mg/kg，后正常飼養14 d；積分波微磁場（3次/d）干預組、積分波微磁場（5次/d）干預組：先PM_2.5混懸液氣管滴注，后將大鼠置于特制鼠籠中（1只/籠）進行積分波微磁場治療儀處理14 d，處理頻率分別為3次/d（8min/次）、5次/d（8min/次）；積分波微磁場干預對照組：先正常飼養，后與干預組同時進行積分波微磁場治療儀處理，5次/d（8 min/次）。末次處理結束24 h后，大鼠腹腔注射10%水合氯醛（3 mL/kg）麻醉，經腹主動脈收集大鼠血液，置于未加抗凝劑的離心管中，3 000 r/min離心10 min，收集血清，分裝后保存于-80%冰箱。

1.3指標測定

血清中白細胞介素-1β（interleukin-1p，IL-1p）及腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-僅）采用相應雙抗體夾心酶聯免疫法（ELISA）試劑盒（上海森雄科技實業有限公司）測定，谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）、總超氧化物歧化酶（total-superoxide dismutase，T-SOD）、丙二醛（malondialdehyde，MDA）采用相應比色法試劑盒（南京建成生物工程研究所提供）測定。上述操作均嚴格按照試劑盒說明書進行。

1.4統計學分析

所有數據均以x±s表示，用SPSS 23.0軟件進行統計分析。組間均數比較采用t檢驗或單因素方差分析，組內兩兩比較采用LSD檢驗。檢驗水準α=0.05。

2結果

2.1大鼠一般體征

實驗期間未見大鼠死亡。空白對照組、生理鹽水對照組及積分波微磁場干預對照組大鼠均正常生長。滴注了PM_2.5混懸液的各組大鼠攝食減少、體重增長速度減慢，染毒結束后，PM_2.5暴露各組大鼠體重較生理鹽水組降低，但差異不明顯。停止PM_2.5氣管滴注，開始積分波微磁場處理后，PM_2.5暴露各組大鼠攝食活動較氣管滴注期間增加，體重增長幅度亦增加，但積分波微磁場處理結束后，各組大鼠體重差異不明顯。

2.2大鼠血清炎癥因子

與空白對照組相比，生理鹽水對照組及積分波微磁場干預對照組血清中TNF-α、IL-1B濃度未見明顯變化。與生理鹽水對照組相比，PM_2.5暴露組、兩個積分波微磁場干預組血清中TNF-a、IL-1B濃度均升高（P<0.05）。與PM_2.5暴露組相比，積分波微磁場干預組血清中TNF-α、IL-1B濃度升高幅度降低，以積分波微磁場（每天3次）干預組變化明顯（P<0.05）。見表1。

2.3大鼠血清中氧化應激指標

與空白對照組相比，生理鹽水對照組及積分波微磁場干預對照組血清中MDA濃度、T-SOD及GSH-Px活性未見明顯變化。與生理鹽水對照組相比，PM_2.5暴露組、積分波微磁場（每天3次）干預組及積分波微磁場（每天5次）干預組血清中GSH-Px活力降低、MDA濃度升高，PM_2.5暴露組及積分波微磁場（每天5次）干預組T-SOD活力亦見降低（P<0.05）。與PM_2.5暴露組相比，積分波微磁場干預組血清中GSH-Px、T-SOD活力降低幅度及MDA濃度升高幅度減小，以積分波微磁場（每天3次）干預組變化明顯（P<0.05）。見表2。

3討論

流行病學和毒理學研究表明，大氣PM_2.5與心血管系統健康密切相關。呼吸道是大氣PM_2.5直接作用的靶器官，在引起肺部損傷的同時，PM_2.5也可以直接或間接作用于心血管系統，引發系統炎癥及氧化應激反應，使血液中TNF-α、IL-1β等炎癥因子及C-反應蛋白、脂質過氧化物水平升高，抗氧化物質（如SOD、GSH-Px）減少。本研究通過氣管滴注對大鼠進行PM_2.5染毒，結果顯示，PM_2.5暴露組大鼠血清中IL-1β、TNF-α濃度明顯升高，同時，T-SOD、GSH-Px活力顯著降低，MDA濃度明顯升高，這與以往研究結果一致。

近年來，人們對PM_2.5的健康危害越來越重視，并試圖尋找各種可能的方法來應對，但有關藥物或醫療儀器對PM_2.5致心血管系統損傷的干預作用研究仍較少見。有研究報道，積分波微磁場治療儀能通過非侵入、非藥物干預來促進受損組織恢復，雖其作用機制仍不十分明確，但有證據表明其對心血管系統具有一定的保護作用，可促進毛細血管內皮細胞生長、提高缺血組織溫度、改善機體微循環。然而，目前尚未有研究探索積分波微磁場治療儀是否對血液中炎癥因子及氧化應激指標的變化產生影響。本研究以大氣PM_2.5混懸液氣管滴注引起血液中炎癥因子及氧化應激指標變化的大鼠為模型，觀察積分波微磁場治療儀對PM_2.5暴露引起的血液炎癥因子增多及氧化應激指標變化是否存在干預作用。氧化/抗氧化系統的平衡對細胞生存狀態有決定性作用，自由基產生與消除失衡可導致機體氧化應激的發生，進而引起膜質脂、蛋白質及DNA等生物大分子的損傷，破壞蛋白質及DNA的正常結構與功能。SOD及GSH-Px是生物體內重要的抗氧化酶，可防止機體細胞受到氧化損傷，當T-SOD、GSH-Px活性下降時，機體氧化應激防御系統就會受損。與T-SOD、GSH-Px不同，MDA是細胞膜脂質氧化的最終產物，濃度增加則表明機體內氧化應激的發生或加劇。IL-1β、TNF-α是機體重要的炎癥因子，可對心血管系統產生炎性損傷。本次實驗中，與空白對照組相比，生理鹽水對照組及積分波微磁場干預對照組大鼠血清中炎癥因子及氧化應激指標水平未見明顯變化，說明生理鹽水氣管滴注或以每天5次及以下的頻率進行積分波微磁場處理對健康大鼠不產生與本次實驗目的有關的影響。與PM_2.5暴露組相比，積分波微磁場（每天3次）干預組大鼠血清中IL-1β、TNF-α濃度顯著降低，T-SOD、GSH-Px活力顯著升高，提示積分波微磁場（每天3次）干預可能對PM_2.5氣管滴注引起的大鼠血清中炎癥因子及氧化應激指標變化產生干預作用；積分波微磁場（每天5次）干預組中雖可見IL-1β、TNF-α、MDA濃度降低及T-SOD、GSH-Px活力升高趨勢，但變化不明顯，原因可能是每天5次的處理頻率并不是針對大鼠血清中炎癥因子及氧化應激指標變化的最佳干預頻率，也可能與其他因素有關，但具體原因需進一步探索。總之，目前尚不能認為積分波微磁場（每天5次）干預可對PM_2.5混懸液氣管滴注引起的大鼠血清中炎癥因子及氧化應激指標變化產生干預作用。

積分波微磁場治療儀可對PM_2.5混懸液氣管滴注染毒引起的大鼠血清中炎癥因子及氧化應激指標變化產生影響，其中積分波微磁場（每天3次）干預對減少PM_2.5引起炎癥因子及氧化應激指標變化干預作用比較明顯。