早期戒烟大鼠肺病理及炎性介质变化

姜洪芳，蔡存伟，赵 立

（1.中国医科大学附属盛京医院老年病科，沈阳 110004； 2.辽宁省肿瘤医院病理科，沈阳 110042；3.中国医科大学附属盛京医院呼吸内科，沈阳 110004）

吸烟可诱发肺部炎症反应，是慢性支气管炎、肺气病等疾病的重要致病因素［1］。但目前有报道称，戒烟并不能缓解气道炎症，尤其是在肺气肿病情形成以后［2-3］。这将引发人们思索，是否某些“健康”吸烟者在戒烟后，其病情转归并不如我们所预期的乐观。鉴于此，我们的研究以早期戒烟大鼠为研究对象，观察其戒烟后肺组织病理及炎症介质变化，以期对戒烟人群做出正确指导。

1 材料和方法

1.1 实验动物

1.1.1 实验动物及分组：实验动物选用Wistar雄性大鼠80只，体重150～230 g，由中国医科大学动物中心提供（SCXK［军］2007-004），随机分为对照组及早期戒烟0天、1周、2周、4周、6周、8周、12周组，每组均10

只。各组饲料、饮水相同，均予自由饮水和摄食。

1.1.2 早期戒烟组模型制备：将吸烟组大鼠以120只/m3密度放入100 cm ×50cm ×50 cm的有机玻璃制成的染毒箱内。每天被动吸烟2次，每次10支，每次间隔4 h，每次30 min，连续吸烟30 d后戒烟。香烟为沈阳卷烟厂生产的蓝翎牌香烟，焦油量：14 mg、烟气烟碱量：12 mg、烤烟型84 mm。

1.2 实验方法：

1.2.1 血清 IL-8浓度的测定：各组大鼠分别于实验结束次日，以2％戊巴比妥钠（50 mg/吨）腹腔注射麻醉后，腹主动脉放血致死。血样以3500 r/m in离心，取血清，-80℃冻存。采用酶联免疫吸附方法测定血清中 IL-8的蛋白质含量。试剂盒购于美国BioSource Europe S-A公司。

1.2.2 NF-κBp65的表达：取相同部位肺组织，4％多聚甲醛常规灌注固定、蜡块制作，切片，贴片。采用S-P免疫组化学方法，试剂盒购于武汉博士德生物工程有限公司。每张切片于光镜下随机选取10个视野，利用美国 Universal Imaging Porporation图像分析系统，应用Meta Morph软件，测定平均光密度值以表示阳性产物的强度。

1.2.3 病理学观察：各组大鼠均取左侧支气管旁肺组织，光镜观察HE染色切片，按文献［4］所述方法对各组大鼠气道炎症进行病理学评分。

1.3 统计学处理：

2 结果

2.1 早期戒烟组大鼠肺组织标本HE染色切片

光镜下观察，多数大鼠可见气道上皮细胞纤毛发生粘连、倒伏，上皮细胞空泡变形、坏死、增生，炎症细胞浸润。

2.2 对照组及早期戒烟组血清 IL-8浓度、肺组织NF-κB的表达、肺组织病理评分变化及比较结果

见表1及彩插1图1（肺组织HE染色）、彩插1图2（肺组织NF-κB的表达）。

表1 对照组及早期戒烟组血清IL-8浓度、肺组织NF-κB的表达、病理评分变化及比较Tab.1 Changes and comparison among control group and early quitting smoke groups in serum level of IL-8，lung tissue expression of NF-κB and pathological score

早期戒烟组大鼠血清IL-8浓度、肺组织NF-κB的表达及气道炎症病理评分在戒烟后各时相点较未吸烟对照组明显升高，有统计学意义（P＜0.05）。早期戒烟组大鼠血清IL-8的浓度、肺组织NF-κB的表达及肺组织病理炎症评分在戒烟后略有上升、且在戒烟后8周达到高峰，但随后在戒烟12周时可见IL-8的浓度有下降趋势，肺组织病理炎症反应有所减轻。

3 讨论

吸烟诱发的肺部炎症反应机制复杂。在吸烟者中可发展为有明显症状的COPD患者占15％～20％，有慢性呼吸道症状而无气流受限者占50％，约30％的吸烟者无慢性呼吸道症状及气流受限，即所谓的“正常吸烟者”［5］。既往的研究多是以前两者为研究对象，其研究结果已告诉我们，通过单纯戒烟，并不能逆转COPD病情。因此，本研究通过观察及检测早期戒烟大鼠戒烟后不同时相肺组织病理及炎性介质的表达，探讨“正常吸烟者”在戒烟后病情能否继续发展，与吸烟合并COPD者间戒烟后肺组织病理和炎症反应变化是否一致，关于此类研究在国内外尚鲜有报道。

香烟烟雾中的氧化剂可增加肺泡上皮细胞粘液的产生，损伤支气管纤毛功能，增加内皮细胞通透性，从而有利于炎症细胞向病变部位渗出［6］。肺泡巨噬细胞、上皮细胞在吸烟、细菌、病毒感染等刺激下释放 IL-8增加，IL-8可以趋化中性粒细胞、淋巴细胞等导致炎症反应的放大。Sarah等［7］发现吸烟伴肺气肿的患者肺泡灌洗液中巨噬细胞释放IL-8水平较正常人群升高5倍以上，应用香烟溶液刺激肺气肿患者肺泡灌洗液中的巨噬细胞，其释放IL-8的增加量也明显高于健康吸烟组增加量。Nogueraa等［8］研究表明吸烟伴肺气肿患者支气管上皮细胞及痰液细胞培养上清液中IL-8水平明显高于非吸烟健康对照及吸烟无肺气肿组，证明了IL-8是肺气肿患者气道内的主要炎性介质。

近来的研究提示NF-κB在炎症刺激后上调一系列特定的细胞因子及粘附分子基因的转录中起重要作用［9］。NF-κB是一具有基因转录调控作用的DNA结合蛋白，对未受刺激的细胞，NF-κB与其抑制剂IκB相结合存在于胞浆中，覆盖了NF-κB的核定位信号区，阻滞了NF-κB活化进入胞核发挥作用，所以IκB与NF-κB的解离是NF-κB活化的首要条件。而烟雾刺激作为NF-κB激活的诱导剂，常与IκB的去磷酸化相关。动物实验曾证实急性暴露香烟后可使肺泡巨噬细胞中NF-κB活性持续增强，导致IL-8等炎症介质基因及粘附分子基因的过度表达，诱导中性粒细胞进入气道，而引起炎症反应的持续［10］，这一机制可能与肺气肿气道炎症作用机制相关。

由于IL-8、NF-κB等细胞因子是构成肺气肿气道炎症的复杂的炎症细胞、细胞因子网络的重要组成成份，能相互促进，加速局部炎症的发生发展，在肺气肿发病中起着十分重要的作用。因此，本实验在观察戒烟大鼠肺组织病理变化的同时，检测血清IL-8浓度及肺组织 NF-κB因子表达。研究结果表明，与吸烟合并 COPD者不同，早期戒烟大鼠在戒烟早期虽可见炎症反应略有加重，但随戒烟时间延长，仍可见炎症反应有所减轻。

吸烟所致肺部疾病病变过程十分复杂，戒烟后肺组织的炎症介质和炎症细胞发挥作用的路径和机制还需要深入研究。目前已有报导提出，COPD患者戒烟后持续存在的炎症反应可能是一个综合性部分维修过程，炎症介质及炎症细胞的增多可能起到运输和消除炎症反应的作用［11］。因此，建议以后的研究应该注重于观察戒烟者更长时间炎症介质及肺组织病理变化，进一步将炎症介质及炎症细胞分类，探讨其发挥作用的机制。

［1］Asia Pacific COPD Roundtable Group.Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease strategy for the diagnosis，management and prevention of chronic obstructive pulmonary disease：an Asia-Pacific perspective［J］.Respirology，2005，10 （1）：9-17.

［2］Gamble E，Grootendorst DC，Hattotuwa K，et al.Airwaymucosal inflammation in COPD is similar in smokers and ex-smokers：a pooled analysis［J］.Eur Respir J，2007，30（3）：467-471.

［3］W illemse BW，ten Hacken NH，Rutgers B，et al.Effect of1-year smoking cessation on airway inflammation in COPD and asymptomatic smokers［J］.Eur Respir J，2005，26（5）：835-845.

［4］Vernooy JH，Dentener MA，van Suylen RJ，et al.Long-term intratracheal lipopolysaccharide exposure in mice results in chronic lung inflammation and persistent pathology［J］.Am J Respir Cell Mol Biol，2002，26（1）：152-159.

［5］Rutgers SR，Poster DS，Hachen NH，et al.Ongoing airway inflammation in patients with COPD who do not currently smoke［J］.Thorax，2000，55（1）：12-18.

［6］Yao H，Edirisinghe I，Rajendrasozhan S，et al.Cigarettesmokemediated inflammatory and oxidative responses are straindependent in mice［J］.Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2008，294（6）：L1174-1186.

［7］Culpitt SV，Rogers DF，Shah P，et al.Impaired inhibition by dexamethasone of cytokine release by alveolar macrophages from patients with chronic obstructive pulmonary disease［J］.Am J Respir Crit Care Med，2003，167（1）：24-31.

［8］Noguera A，Batle S，Miralles C，et al.Enhanced neutrophil response in chronic obstructive pulmonary disease［J］.Thorax， 2001，56（6）：432-437.

［9］Am rani Y，Lazaar AL，Panettieri RA Jr.Up-regulation of ICAM-1 by cytokines in human tracheal smooth muscle cells involves an NF-kappa B-dependent signaling pathway that is only partially sensitive to dexamethasone［J］.J Immunol，1999，163（4）： 2128-2134.

［10］Nishikawa M.Cigarette smoke-induced acute airway impairment［J］.Nihon Kokyuki Gakkai Zasshi，2000，38（5）：347-353.

［11］Erjefält JS，Uller L，Malm-Erjefält M，et al.Rapid and efficient clearance of airway tissue granulocytes through transepithelial migration［J］.Thorax，2004；59（2）：136-143.