转化生长因子-β1和Ⅲ型前胶原肽在百草枯中毒引发肺纤维化中的作用及机制研究

周小煊,郑雪冰,刘 畅,孙晓莉

(吉林大学中日联谊医院急救医学科,吉林长春130033)

百草枯(paraquat,PQ)中毒已成为严重影响我国人民群众健康的内科急危重症,中毒后损害的靶器官为肺,引起不可逆的进行性肺纤维化而导致患者死亡[1]。PQ引起肺纤维化及多器官损伤的发病机制目前尚不清楚,但可能与细胞因子瀑布样生成及氧自由基的形成有关。本研究通过测定百草枯中毒患者血清转化生长因子-β1(TGF-β1)和Ⅲ型前胶原肽(PⅢP)水平,探讨百草枯通过诱导细胞因子表达和释放引发肺损伤的发病机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2007年2月至2009年2月期间在我科住院治疗的资料完整的百草枯中毒患者19例作为中毒组,选取体检健康者20例为对照组。中毒组组19例,男7例,女12例,年龄 19-60岁,平均(39.5±12.6)岁;服毒剂量10-50 ml,发病至洗胃时间0.5-5 h,发病至开始用药时间2-10 h。对照组20例,男 10例,女 10例,年龄 21-63岁,平均(41.2±13.3)岁。两组研究对象既往身体将康,均无明确的心、肺、肝、肾、脑等脏器疾患史。

1.2 血清 TGF-β和PⅢP水平测定

1.2.1 标本采集与分离 中毒组组患者均于入院后即刻和第5、10、14天于晨起空腹抽取静脉血,同时采集对照组受试者空腹静脉血分离血清,置-70℃低温保存留待同批检测。1.2.2 测定方法及主要试剂 血清TGF-β1和PⅢP水平均采用酶联免疫吸附(ELISA)法测定。TGF-β1和PⅢP ELISA试剂盒由史瑞可生物(上海)有限公司提供,检测范围分别为0-400 pmol/L和0-80 ng/ml,敏感度分别为1.0 pmol/L和0.1 ng/ml,操作按试剂盒说明书进行。

1.3 观察指标与统计学处理 观察并比较两组血清TGF-β1和PⅢP水平。数据采用SPSS 13.0统计软件包进行处理,计量资料以均数±标准差(±s)表示,多个样本均数比较采用单因素方差分析,均数间两两比较采用q检验,各项检验结果以P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 中毒组患者于发病第5、10和14天的存活例数 中毒组的19例患者于发病第5、10和14天的存活例数分别为17例、16例和8例。

2.2 两组研究对象血清TGF-β1和PⅢP水平比较组内比较,中毒组患者血清TGF-β1和PⅢP水平于入院后即刻、发病第5、10和14天呈逐渐增高趋势(均P＜0.01),差异具有统计学意义。组间比较,中毒组患者血清TGF-β1和PⅢP水平于入院后即刻、发病第5、10和14天均明显高于对照组(均 P＜0.01),差异具有统计学意义。见表1。

表1 两组研究对象血清TGF-β1和PⅢP水平比较(±s)

表1 两组研究对象血清TGF-β1和PⅢP水平比较(±s)

注:组内与入院即刻比较△P＜0.01,与5天比较○P＜0.01,与10天比较□P＜0.01;组间各时间点与对照组比较均P＜0.01

组别 n TGF-β1(pmol/L)PⅢP(ng/ml)常规治疗组入院即刻 19 104.7±13.7 13.6±3.7 5天 17 367.2±18.7△ 20.4±3.1△10天 16 503.7±14.3△○ 36.7±2.6△○14天 8 707.5±14.2△○□ 48.8±3.4△○□对照组 20 87.2±12.6 7.2±2.1

3 讨论

百草枯是一种有机杂环类广谱非选择性接触性除草剂及脱叶剂,对人畜具有较强毒性,人致死量约为1-3 g,因缺少特效解毒剂和螯合剂,中毒的病死率高达60%-80%[1]。PQ在进入机体后,被肺泡Ⅰ型和Ⅱ型上皮细胞选择性摄取,肺组织PQ浓度是血浆浓度的10-90倍[2]。尽管目前采用先进的生命支持手段虽能减少PQ中毒患者死于MODS的比例,但仍不能阻断PQ中毒后肺纤维化的发生和降低PQ中毒患者死于迟发性肺纤维化的比例。引起肺纤维化及多器官损伤的发病机制目前尚不清楚,但可能与细胞因子的瀑布样生成及氧自由基的形成有关。目前,对于细胞因子在百草枯中毒引发肺纤维化过程中的作用机制研究尚不深入。

TGF-β是一种生物学功能复杂的细胞因子,参与调控细胞增殖、分化、凋亡、黏附和运动及细胞外基质的分泌,是组织生长、修复、增殖的重要因子,也是肺纤维化发生过程中最直接的细胞因子,它由体内多种炎症细胞如嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、巨噬细胞及肌纤维细胞和成纤维细胞合成与分泌。TGF-β能促进成纤维细胞分裂、增殖,并能诱导成纤维细胞等多种细胞合成和分泌细胞外基质蛋白并抑制其分解,可促进包括Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原、透明质酸、纤维连接蛋白等的合成与分泌,致细胞外基质在肺内积聚,肺泡壁增厚,最终引起肺纤维化和呼吸功能障碍。TGF-β还可促使成纤维细胞表型向成肌纤维细胞表型转化,而成肌纤维细胞也参与细胞外基质沉积,在肺纤维化发病机制中起着重要作用。TGF-β可促进炎症的发展,上调胶原和纤维粘连蛋白的mRNA表达水平,从而使细胞外基质合成和沉积,使损伤区域成纤维细胞大量增殖,促进成纤维细胞向肌成纤维细胞转化,还可影响其他纤维化细胞因子,导致纤维化发生[3]。PⅢP是Ⅲ型前胶原转成Ⅲ型胶原时释放的多肽,血清PⅢP的水平能反映出Ⅲ型胶原的合成程度。PⅢP是反映肺纤维化的一个早期指标,PⅢP值增加提示组织的炎症或纤维化开始。PⅢP有助于肺纤维化的早期诊断及活动性评价,同时也是一个有用的疗效观察指标[4]。

本研究结果提示,百草枯中毒患者血清中TGF-β1和PⅢP水平明显增高并随着中毒时间的延长呈逐渐增高趋势,表明上述细胞因子在百草枯中毒引发肺纤维化过程中发挥了重要作用,百草枯通过诱导上述细胞因子的表达和释放引起患者发生进行性肺纤维化,从而从细胞因子角度阐明了百草枯中毒引发肺纤维化的发病机制。

总之,百草枯中毒是一个严重的急危重症并伴随着复杂的病理生理过程,其通过诱导多种细胞因子的表达和释放引起MODS、ARDS和进行性肺纤维化等导致患者死亡。本研究已证实TGF-β1和PⅢP在百草枯中毒引起肺纤维化过程中发挥着重要作用,故可进一步开发上述细胞因子的特异性拮抗剂以期用于治疗百草枯中毒。

[1]郑雪冰,孙晓莉.百草枯中毒的治疗[J].中华劳动卫生职业病杂志,2008,26(10):635.

[2]陈 慧,石汉文,田英平.百草枯中毒致肺损伤的研究进展[J].临床荟萃,2006,21(2):146.

[3]肖清萍,孙 坚.肺间质纤维化的发病机制研究进展[J].江西医药,2007,42(6):569.

[4]易赛丽,刘菱芬.Ⅲ型前胶原肽-肺纤维化诊断指标[J].国外医学·卫生学分册,1991,18(1):10.