矽肺患者诱导痰中转化生长因子-β1和肿瘤坏死因子-α的变化

缪荣明 丁帮梅 张雪涛 房中华 赵锐 张颖轶 赵道昆

(1.无锡市第八人民医院，2140028；2.江苏省疾病预防控制中心，210009；3.上海市化工职业病防治院，200090)

矽肺患者诱导痰中转化生长因子-β1和肿瘤坏死因子-α的变化

缪荣明1丁帮梅2张雪涛3房中华1赵锐1张颖轶1赵道昆1

(1.无锡市第八人民医院，2140028；2.江苏省疾病预防控制中心，210009；3.上海市化工职业病防治院，200090)

目的 探讨转化生长因子-β1(TGF-β1)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)与矽肺发病的关系。方法 采用ELISA法对50名某酒店服务人员的对照人群，50名接触矽尘1年以上的接尘工人，32名矽尘作业观察对象及52例矽肺患者诱导痰中的TGF-β1和TNF-α的含量进行测定。结果 与对照组 (7.81±2.13)pg/mL比较，接尘组、观察对象组和矽肺组TNF-α水平 (49.82±15.42)、(112.13±32.19)、(227.36±52.31)pg/mL明显升高，差异有高度统计学意义(P＜0.01)；与接尘组(49.82±15.42)pg/mL比较，观察对象组和矽肺组TNF-α(112.13±32.19)、(227.36±52.31)pg/mL水平明显升高，差异有统计学意义(P＜0.05，P＜0.01)。与对照组 (24.12±13.14)pg/mL和接尘组(28.42±15.56)pg/mL比较，观察对象组和矽肺组TGF-β1水平(48.21±16.45)、(61.34±30.22)pg/mL明显升高，差异有统计学意义(P＜0.05，P＜0.01)。结论 TGF-β1、TNF-α在矽肺发生发展中有重要作用，诱导痰中TGF-β1、TNF-α含量可以反映矽尘所致的肺组织炎症反应。

矽肺；诱导痰；转化生长因子-β1；肿瘤坏死因子-α

矽肺是长期吸入游离二氧化硅(SiO2)粉尘引起的危害最广和最严重的尘肺病，其主要病理表现是巨噬细胞性肺泡炎、矽结节和尘性纤维化[1]。多种炎性细胞因子参与气道炎症反应过程。转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)具有广泛调节细胞分化增生的作用。肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)是一种重要的内源性细胞因子，启动炎症反应，两种细胞因子都可能参与尘性纤维化的发生。本次研究拟通过观察矽肺患者诱导痰中TGF-β1、TNF-α的相互关系，探讨TGF-β1、TNF-α在矽肺发生发展中的作用。

1 对象与方法

1.1 对象 选择某酒店服务人员50名为对照组，平均年龄(49.52±8.21)岁。某铸造厂接触矽尘作业工龄在1年以上者50例(清砂工22例、型砂工24例、其他工种4例)接尘工人为接尘组，平均年龄(51.66±8.61)岁。32例非矽肺患者(工种为清砂工19例、型砂工13例)为观察对象组，平均年龄(52.97±9.19)岁。2011-07—09住院及门诊随访的矽肺患者，共52例为矽肺组，其中Ⅰ期矽肺24例、Ⅱ期矽肺20例、Ⅲ期矽肺8例(清砂工29例、型砂工23例)；平均年龄(50.24±11.22)岁。各组对象均为男性。除外高血压病、糖

尿病、心脏病、血液病、风湿免疫系统疾病、肿瘤、肾脏病、肝脏病等患者。全部受检对象均未从事过各类辐射和有毒作业，也无长期接触过各类农药和毒物，营养和消化吸收功能良好，在受检前1个月内均未服用维生素C、银杏叶制剂和茶多酚等抗氧化药物。各组之间年龄差异无统计学意义。

1.2 调查表信息的收集 采用问卷调查方法，了解研究对象的粉尘接触史、吸烟史、既往史、家族史。

1.3 矽肺的诊断 对研究对象进行矽肺诊断，以确切的矽尘接触史为前提，技术质量合格的高仟伏X线后前位胸片为依据，根据国家尘肺X线诊断标准，参考受检者的系列胸片和该单位矽肺发病情况，由尘肺诊断小组依据《尘肺病诊断标准》(GBZ 70-2009)进行诊断、分期[2]。

1.4 诱导痰采集和处理

1.4.1 痰液诱导 采用超生雾化吸入法：受试者静坐5 min，诱导前10 min吸入沙丁胺醇200 μg，雾化前清水漱口5次；将3%的盐溶液装入超声雾化器，取消毒后的喷雾嘴安装于喷雾管口；打开雾化器，调节喷雾量及时间。让受试者用口含住喷雾嘴，努力用口深吸气使喷雾尽可能被吸入肺深部；吸入5 min后关闭雾化器，让受试者用力咳痰，用培养皿收集肺深部痰液；重复操作，每5 min深咳一次，时间为20～30 min，要求收集痰液体积至少2 mL；若患者无痰或痰量不足则换用4%高渗盐水继续雾化；若患者无痰或痰量不足则换用5%高渗盐水继续雾化，7 min后终止诱导程序；痰液诱导完毕后填写记录表。

1.4.2 痰液处理 取1 mL或0.5 mL无唾液成分的痰液放入软管中，加入0.1%二硫苏糖醇(DTT)。滤液用2 000 r/min，4℃离心10 min，取上清液置于－20℃下保存待测。

1.5 试剂与仪器 TGF-β1、TNF-α的测定，用酶联免疫检测试剂盒(美国Biosource公司)。全自动生化分析仪(美国Beckman公司)。

1.6 统计学分析 数据以均数±标准差表示，SPSS 11.5统计软件进行统计学分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

各组对象血清中TGF-β1、TNF-α的比较：与对照组比较，接尘组、观察对象组和矽肺组TNF-α水平明显升高，差异有高度统计学意义(P＜0.01)；与接尘组比较，观察对象组和矽肺组TNF-α水平明显升高，差异有统计学意义(P＜0.05，P＜0.01)。与对照组比较，接尘组TGF-β1水平无明显升高，差异无统计学意义(P＞0.05)，观察对象组和矽肺组TGF-β1水平明显升高，差异有高度统计学意义(P＜0.01)；与接尘组比较，观察对象组和矽肺组TGF-β1水平明显升高，差异有统计学意义(P＜0.05，P＜0.01，表1)。

表1 各组对象TGF-β1、TNF-α的比较(，pg/mL)

表1 各组对象TGF-β1、TNF-α的比较(，pg/mL)

注：与对照组比较，aP＜0.01；与接尘组比较，bP＜0.05，cP＜0.01

组别 例数 TGF-β1 TNF-α对照组 50 24.12±13.14 7.81±2.13接尘组 50 28.42±15.56 49.82±15.42a观察对象组 32 48.21±16.45ab 112.13±32.19ab矽肺组 52 61.34±30.22ac 227.36±52.31ac

3 讨论

矽肺目前在我国接尘工人中发病率最高、危害严重，矽肺的发生机制目前还不十分清楚，但SiO2刺激机体分泌多种细胞因子等生物活性物质，导致肺组织纤维化是肯定的。如果能够早期检测到这些细胞因子的质、量变化，并找到某个或某些细胞因子作为相对特异的观察指标，将对矽肺的早期监测及接尘人群的普查具有重要意义[3]。

已有研究表明，多种细胞因子参与了尘肺病的发生、发展过程，其中TGF-β1、血小板源性生长因子(platelet derived growth factor，PDGF)和结缔组织生长因子(connective tissue growth factor，CTGF)等对调控肺成纤维细胞的分裂、增殖及胶原蛋白的合成与降解起着十分重要的作用[4]。TGF-β1可能是促进肺纤维化的最直接的细胞因子，并被认为是迄今发现的最强的细胞外基质沉淀促进剂[5]。

诱导痰的检测对研究职业性肺病人群暴露于有害粉尘的性质和程度有良好的相关性，可用于普查职业性肺病、监测大气中有害粉尘的含量及其对人群的危害程度[6]。

以往研究发现：接触粉尘早期，机体对SiO2刺激敏感而发生强烈应激反应，肺泡巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞持续、过度激活，分泌大量的细胞因子TNF-α等，造成肺组织损伤和纤维化的发生；随着接尘时间的延长，机体可能对粉尘产生耐受，产生细胞因子的细胞活性降低，TNF-α分泌减少。目前有文献报道提示TGF-β1、PDGF、CTGF和TNF-α 4个细胞因子相互作用，在肺纤维化的发生发展过程中起着重要作用。TGF-β1、TNF-α是肺纤维化的发病最重要的细胞因子，能刺激成纤维细胞合成细胞外基质沉积、胶原合成，促进肺纤维化的形成和发展[7]。以往研究发现，接触粉尘早期，机体对SiO2刺激敏感而发生强烈应激反应，肺泡巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞持续、过度激活，分泌大量的细胞因子TNF-α等，造成肺组织损伤和纤维化发生；随着接尘时间的延长，机体可能对粉尘产生耐受，产生细胞因子的细胞活性降低，TNF-α分泌减少[8]。研究发现，矽肺患者血清TGF-β1、TNF-α水平升高在肺纤维化的发生发展过程中起着重要作用，TNF-α水平升高在肺组织没有明显的矽肺特征性改变的接尘组中已明显升高，而TGF-β1升高在肺组织有明显的矽肺特征性改变的观察对象组中已明显升高，这说明TNF-α在矽肺形成过程中的作用主要为参与早期炎症反应，并诱导其他炎性因子的产生，TNF-α这一作用可能对早期发现矽肺发病倾向具有一定价值；但TGF-β1判断矽肺患者的严重程度有一定意义[9]。矽尘可诱导机体氧化应激的发生及脂质过氧化增加，造成肺组织损伤。矽肺患者血清中氧化应激指标紊乱的程度随着病程进展而增加，提示氧化应激指标的异常不仅是矽肺的表现，也是矽肺的必然结果，监测这些指标并通过这些指标的变化预测矽肺发病趋势和程度并可作为临床上评估预后的重要参考指标[10]。

我们推测TGF-β1、TNF-α的浓度长时间及高水平表达，接触矽尘作业工人的防护措施不当导致细胞因子相互作用，造成肺纤维化；观察对象组介于矽肺的发病前期，观察对象组和矽肺组的TGF-β1、TNF-α明显高于接尘组，提示接尘工人中在X线胸片未达到矽肺诊断标准的观察对象时，即可出现TGF-β1、TNF-α含量升高。因此提示TGF-β1、TNF-α含量可作为矽肺早期生物标志物之一。

由于测定痰中TGF-β1、TNF-α含量采用酶联免疫吸附法测定，方法成熟、简便可靠，标本易于取得，具有良好的可重复性和可操作性。

[1]Brown T.Silica exposure，smoking，silicosis and lung cancer-complex interactions[J].Occup Med(Lond)，2009，59(2)：89-95.

[2]中华人民共和国卫生部发布.GBZ 70-2009尘肺病诊断标准[S].北京：人民卫生出版社，2009.

[3]张雪涛，倪为民，缪荣明，等.矽肺患者氧化应激指标及外周血单核细胞NF-κB水平的变化[J].中华劳动卫生职业病杂志，2011，29(4)：251-254.

[4] Wintersberger E.Regulation and biological function of thymidine kinase[J].Biochem Soc Trans，1997，25(1)：303-308.

[5]Zhan L，Sakamoto H，Sakuraba M，etal.Genotoxicity of microcystin-LR in human lymphoblastoid TK6 cells[J].Mutat Res，2004，557(1)：1-6.

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[9]缪荣明，张雪涛，严于兰，等.矽肺患者血清转化生长因子-β1和肿瘤坏死因子-α的变化[J].中华劳动卫生职业病杂志，2011，29(8)：606-607.

[10]赵道昆，缪荣明.氧化应激反应在矽肺发病中的作用[J].职业与健康，2012，28(8)：1818-1820.

Objective To investigate the relationship between transforming growth factor-β1(TGF-β1)，tumor necrosis factor-α(TNF-α)and the incidence of silicosis.Methods Fifty hotel staff were chosen as the control group，50 workers with more than one year of silica dust exposure，32 silica dust observed objects，and 52 silicosis patients as dust exposure group，dust observed group，silicosis patient group respectively to detect TGF-β1and TNF-α levels in their induced sputum with ELISA method.Results Compared with the control group(7.81±2.13)pg/mL，TNF-α (49.82±15.42)，(112.13±32.19)，(227.36±52.31)pg/mL in dust exposure group，observed group and silicosis patient group increased significantly，and the difference was of high statistical significance(P＜0.01).Compared with the dust exposure group(49.82±15.42)pg/mL，TNF-α(112.13± 32.19)，(227.36±52.31)pg/mL in observed group and silicosis patient group increased significantly，and the difference was of statistical significance(P＜0.05，P＜0.01).Compared with the control group(24.12±13.14)pg/mL and dust exposure group(28.42±15.56)pg/mL，TGF-β1in observed group and silicosis patient group(48.21±16.45)，(61.34±30.22)pg/mL increased significantly，and the difference was of statistical significance(P＜0.05，P＜0.01).Conclusion TGF-β1and TNF-α have an important role in the development of silicosis，and the content of TGF-β1and TNF-αin induced sputum may reflect the lung tissue inflammation caused by silica dust.

Silicosis；Induced sputum；Transforming growth factor-β1；Tumor necrosis factor-α

1005-619X(2013)12-1057-02基金项目：无锡市科技计划项目(CSEW1N1108)

缪荣明

2013-10-28)