IL-1β在煤礦掘進工血清中的表達水平及意義

關毅 周強 常美玉 李寧 姚三巧

【摘要】? 目的? 探討血清白細胞介素-1β（interleukin-1 beta，IL-1β）在煤礦掘進工血清中的表達水平及意義。方法? 選取2014年1-12月唐山市某煤礦體檢的291名掘進工為研究對象。依據納入排除標準分為矽肺壹期組、疑似矽肺組、健康接塵對照組。對研究對象相關情況進行問卷調查并進行空腹靜脈血采集，酶聯免疫吸附法（ELISA）測定血清中IL-1β的表達水平。結果? 矽肺壹期組、疑似矽肺組、健康接塵對照組年齡、吸煙指數、接塵工齡組間比較，差異有統計學意義（P<0.05）。矽肺壹期組、疑似矽肺組、健康接塵對照組IL-1β表達水平組間比較，差異有統計學意義（P<0.05）;矽肺壹期組與健康接塵對照組及疑似矽肺組IL-1β表達水平兩兩比較，差異有統計學意義（P<0.01667）。以血清中IL-1β表達量為因變量，以組別、接塵工齡、年齡、吸煙指數為自變量，進行多重線性回歸，結果提示IL-1β表達水平與組別、接塵工齡間存在線性關系。多因素Logistic回歸分析結果提示，IL-1β表達水平升高為煤礦掘進工人罹患矽肺的危險因素。結論? IL-1β的表達水平與矽肺病的發生與發展存在相關關系。

【關鍵詞】? 矽肺;掘進工;炎性因子;IL-1β

中圖分類號? R135.2? 文獻標識碼? A? ? 文章編號? 1671-0223（2022）19--04

矽肺是由于在職業活動中長期吸入二氧化硅粉塵而引起的以肺組纖維化為主的全身性疾病，也是塵肺病中發病率最高、危害最大的一類疾病。矽肺一旦發生，多呈進行性發展，會危害接塵工人的健康，降低其勞動能力和生活質量。血清白細胞介素-1β（Interleukin-1 beta，IL-1β）是一種由活化巨噬細胞分泌的炎性細胞因子，可以參與免疫反應的細胞增殖、分化并提高其功能，亦可促使其他促炎因子的產生，與其他促炎因子協同作用導致炎癥級聯反應的產生，從而導致器官損傷[1]。本研究通過分析IL-1β在煤礦掘進工血清中的表達水平，旨在探討IL-1β在矽肺纖維化發病過程中的作用機理及影響因素，為尋找矽肺纖維化早期生物標志物提供理論依據。現報告如下。

1? 對象與方法

1.1? 研究對象

本研究采用整群抽樣，選取2014年1-12月唐山市某煤礦體檢的掘進工為研究對象。納入標準：①符合掘進工劃分標準：掘進工指掘進作業工齡占全部工齡1/2以上的工人;②體檢時進行矽肺診斷。矽肺診斷標準：依據《塵肺病診斷標準》（GBZ70-2009）由具備診斷資質的醫師進行診斷，診斷結論包括矽肺壹期、非矽肺及疑似矽肺。排除標準：①排除肺炎、腫瘤、結核等肺部疾病;②既往病史存在心臟病、腎臟病、肝臟病、血液病、風濕免疫系統疾病等。依據納入排除標準分為矽肺壹期組、疑似矽肺組、健康接塵對照組。根據多個樣本均數比較樣本例數公式：

n=Ψ2（∑（Si2）/K）/[∑（Xi均-X均）2/（K-1）]≈50（α=0.05，β=0.10，K=3，N=∞）。

本研究最終確定選取矽肺壹期患者81人，疑似矽肺患者96人，健康接塵對照組114人。所有研究對象均簽署知情同意書。

1.2? 基本情況調查

采用問卷調查的方式收集研究對象的姓名、性別、民族、年齡、吸煙情況、工作單位、開始接塵年齡、接塵工齡等。

1.3? 樣本采集及IL-1β檢測

（1）樣本采集：采集研究對象5ml空腹靜脈血，靜置1～2h，離心機3000 r/min離心10 min，棄溶血樣品、分離血清，-80℃冰箱保存。

（2）IL-1β檢測：按照IL-1β ELISA試劑盒說明書步驟進行操作。

1.4? 統計學方法

使用SPSS17.0統計學軟件進行數據分析。計量資料用“±s”表示，多組間均數比較采用單因素方差分析，多組間兩兩比較，P值校對為0.05/3≈0.01667;IL-1β表達量與組別、接塵工齡、年齡、吸煙指數之間的關系采用多重線性回歸分析;IL-1β預測罹患矽肺纖維化的風險采用二元Logistic回歸分析;P<0.05為差異有統計學意義。

2? 結果

2.1? 研究對象基本特征

本研究共調查煤礦掘進工291人，最大年齡為84歲，最小為20歲，接塵工齡最長42年，最短1年。矽肺壹期組、疑似矽肺組、健康接塵對照組年齡、吸煙指數、接塵工齡組間比較，差異有統計學意義（P<0.05）。見表1。

2.2? 各組間血清IL-1β表達水平比較

矽肺壹期組、疑似矽肺組、健康接塵對照組IL-1β表達水平組間比較，差異有統計學意義（P<0.05）;矽肺壹期組與健康接塵對照組及與疑似矽肺組IL-1β表達水平兩兩比較，差異均有統計學意義（P<0.01667）。見表2。

2.3? 煤礦掘進工血清IL-1β表達影響因素分析

以血清中IL-1β表達量為因變量，以組別、接塵工齡、年齡、吸煙指數為自變量，進行多重線性回歸，結果提示IL-1β表達水平與組別、接塵工齡間存在線性關系（P<0.05），見表3。

2.4? 血清IL-1β表達水平對煤炭掘進工發生矽肺的影響

2.4.1? 截斷值確定? 將研究對象按照是否罹患矽肺病分為病例組及非病例組，進行ROC曲線分析，見圖1。根據約登指數最大的原則篩選血清IL-1β表達水平截斷值，本研究為1578.00pg/ml。

2.4.2? 血清IL-1β表達水平與煤礦掘進工人矽肺關系的多因素分析? 以是否發生矽肺為因變量（是=1，否=0），以IL-1β（≥1578.00pg/ml=1，<1578.00pg/ml=0）、接塵工齡（<5=1，5～=2，10～=3，15～=4，20～=5，25～=6，30～=7，35～=8）、年齡（0～=1，30～=2，40～=3，50～=4，60～=5，70～6，80～=7）、吸煙指數（0=1，1～=2，400～=3），進行多因素Logistic回歸分析。結果顯示，在控制了年齡、吸煙等因素后，IL-1β表達水平與煤礦掘進工人罹患矽肺有關系（P<0.05），IL1β表達水平升高是矽肺的危險因素。見表4。

3? 討論

塵肺病是我國發病率最高的職業病，全國累計報告塵肺病近90萬，約占職業病報告總數的90%。塵肺病發生后呈進行性加重，患者隨病情加重逐漸喪失勞動能力，因此防控塵肺病一直被我國列為職業病防治工作的首要任務。

塵肺病防治水平的進步依賴塵肺病機制的研究，然而現階段塵肺病發病機制尚未完全闡明。塵肺病分子機制的模糊性，導致臨床治療方法的發展非常緩慢，目前臨床實踐主要采用支氣管肺泡灌洗、中西醫結合等綜合治療措施進行對癥治療，但臨床治療效果不佳，且無法完全治愈。因此，全面深入探索塵肺病發生機制意義重大[2]。矽肺是塵肺病中危害最嚴重的一種，其主要發病原因是長期接觸游離二氧化硅粉塵。煤炭掘進工是從事與巷道掘進相關工作的工人，其主要任務是對巖石的破碎和裝運，與采煤工等其他工種相比掘進工職業過程所接觸的粉塵多以純度較高的矽塵為主，因此發生矽肺的可能性更高[3-4]。矽肺肺纖維化表現為彌漫性肺泡炎和肺泡結構紊亂并最終導致肺間質纖維化，其發病過程包括早期的肺泡炎階段和后期的肺纖維化階段[5-8]。傳統觀點認為矽肺纖維化發生早期，因各種原因會引起不同程度的肺泡炎癥，效應細胞分泌大量細胞因子，誘發巨噬細胞性肺泡炎，最終在炎癥損傷和修復過程中導致肺纖維化的形成。肺泡巨噬細胞（alveolar macrophage，AM）、成纖維細胞及其他細胞間的相互作用是矽肺纖維化的關鍵環節之一[9]。

作為一種多效炎癥因子，IL-1β通過調節多種細胞類型的基因表達和行為，發揮復雜的生物效應。有研究表明[10-14]，二氧化硅粉塵可刺激AM發生一種促炎癥性和自身溶解性的程序性細胞死亡—細胞焦亡。二氧化硅粉塵致使細胞內無活性的pro-IL-1β被半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶-1（cysteinyl aspartate specific protease 1，Caspase-1）持續活化，而消皮素D（gasdermin D，GSDMD）在細胞膜打孔致使活化的IL-1β大量釋放入外周血，IL-1β作為重要的效應因子可以調節輔助T淋巴細胞的活性，并使中性粒細胞從骨髓中釋放引起中性粒細胞增多，誘導IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、細胞間黏附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）等細胞因子從不同的細胞中合成和釋放，趨使淋巴細胞、粒細胞及巨噬細胞的聚積。炎癥反應的進展、白細胞趨化遷移，會導致炎癥反應加劇，而過度的炎性反應，造成肺泡中性粒細胞大量在肺部聚集，引起廣泛的肺損傷從而引起肺纖維化;同時，IL-1β還可協同刺激成纖維細胞增殖及膠原等細胞外基質（extracellularmatrix，ECM）成分增加，矽肺纖維化進展的過程中IL-1β既能介導肺泡的炎癥損傷，又促進對損傷的修復，甚至過度修復最終發生間質纖維化[15-16]。本研究結果提示，在排除混雜因素干擾后壹期矽肺患者血清中IL-1β表達水平高于其他兩組。接塵工齡在一定程度上反映煤礦工人的粉塵累積接觸劑量，本研究中IL-1β表達水平也與研究對象的接塵工齡有關，而IL-1β的高表達亦能增加矽肺纖維化的發病的風險。

綜上所述，IL-1β作為一種重要的炎性因子與矽肺的發生有著密切的聯系，進一步明確IL-1β的在矽肺發生過程中的作用機理及影響因素，對于闡明矽肺發病機制、制定針對性預防措施、治療都具有重要的意義。

4? 參考文獻

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[2022-07-14收稿]

基金項目：華北理工大學省屬高校基本科研業務費項目（編號：JQN2020013）;國家自然科學基金-區域創新發展聯合基金重點支持項目（編號：U21A20334）

作者單位：063210? 河北省唐山市，華北理工大學公共衛生學院（關毅、常美玉、周強、李寧、姚三巧）;華北理工大學冀唐學院（關毅）;新鄉醫學院公共衛生學院（周強、常美玉、姚三巧）