芪蛭皱肺颗粒对COPD模型大鼠血气分析及IL-4细胞因子表达的影响*

张 毅，李 娟，李金田，赵鲲鹏，张 弢，刘永琦，魏舒畅，苏 韫，张明渊

(甘肃中医药大学，敦煌医学与转化教育部重点实验室，中药药理与毒理学省级重点实验室，兰州 730000)

芪蛭皱肺颗粒对COPD模型大鼠血气分析及IL-4细胞因子表达的影响*

张 毅，李 娟，李金田r，赵鲲鹏，张 弢，刘永琦，魏舒畅，苏 韫，张明渊

(甘肃中医药大学，敦煌医学与转化教育部重点实验室，中药药理与毒理学省级重点实验室，兰州 730000)

目的:观察芪蛭皱肺颗粒(QZZF)对慢性阻塞性肺疾病(COPD)大鼠模型血气分析及肺泡灌洗液(BALF)、血清中IL-4表达的影响，探讨其阻抑COPD的效应及其机制。方法:Wistar大鼠按随机数字表法分为空白组、模型组、苏子降气丸组、罗氟司特组与QZZF大、中、小剂量组，采用气管内滴注脂多糖(LPS)加烟熏法复制COPD大鼠模型，造模后第15天开始药物干预，第43天动脉血气分析及检测BALF、血清中IL-4的表达水平。结果:与空白组比较，模型组大鼠动脉血pH、PaO2、SaO2降低，血清、BALF中IL-4水平升高，差异有统计学意义;PaCO2、Hct降低不明显，差异无统计学意义。与模型组比较，芪蛭皱肺颗粒中、小剂量组动脉血pH，芪蛭皱肺颗粒大、中、小剂量组PaO2、SaO2显著升高，而各个治疗组血清IL-4升高，QZZF中剂量组BALF中IL-4升高，差异有统计学意义。结论:芪蛭皱肺颗粒通过调节血清及BALF中IL-4表达水平，可能是通过减轻气道炎症浸润、提高肺通气和肺换气能力、纠正低氧血症和高碳酸血症，从而干预COPD的发生发展。

慢性阻塞性肺疾病;芪蛭皱肺颗粒;血气分析;白细胞介素4

慢性阻塞性肺疾病 (chronic obstructive pulmonary disease，COPD)简称慢阻肺，以气道不完全可逆性气流受限为特征，气流受限呈进行性发展，与肺对有害气体或有毒颗粒的异常炎症反应有关，可伴有气道高反应性［1］。前期研究表明，芪蛭皱肺颗粒可减轻COPD模型大鼠肺部炎症反应，改善COPD模型大鼠呼吸功能，干预COPD模型大鼠小气道重塑等［2～4］。本文在前期研究基础上，拟从肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)、血清中白细胞介素4(interleukin-4，IL-4)的表达及动脉血气分析的影响，探讨芪蛭皱肺颗粒阻抑COPD的效应及机制。

1 材料与方法

1.1 动物

SPF级雄性Wistar大鼠70只，体质量(200± 20)g，由甘肃中医药大学科研实验中心提供(实验动物质量合格证编号SCXK(甘)2011-0001，动物实验设施使用证编号 SCXK(甘)2011-0001-0001105)。

1.2 药物

芪蛭皱肺颗粒由黄芪、水蛭、党参等中药组成，甘肃中医药大学药物制剂室制备;苏子降气丸由吉林紫鑫药业生产(产品批号11040106102);罗氟司特由无锡泓兴生物医药科技有限公司提供(产品批号20110905)。

1.3 主要试剂与仪器

脂多糖(LPS)购自Sigma公司(L-2880)，IFN-γ、IL-4 ELISA试剂盒购自武汉博士德生物工程公司(201128)。戊巴比妥钠，北京化学试剂公司(批号090822);兰州香烟，兰州烟草公司 (批号104193502);Radiometer ABL80血气分析仪，丹麦雷度;Benchmark plus酶标仪，BIO RAD公司。

1.4 分组与造模

SPF级Wistar大鼠按随机数字表法分为空白组、模型组、苏子降气丸组、罗氟司特组与芪蛭大、中、小剂量组各10只。COPD大鼠模型采用气管内滴注LPS加烟熏法复制［4］，分别于第1天和第14天气管内滴注LPS(0.1 mg/100 g)，第2～13天、第15～28天每日上午在容积为48 L玻璃密闭箱内持续熏兰州牌香烟雾30 min，每日1次，每只1支。

1.5 给药

从造模第29天起实验动物进行灌胃干预治疗，阳性对照组灌服苏子降气丸(相当原药材1.08 g/ kg)、罗氟司特(0.045×10－3g/kg)，芪蛭小、中、大剂量组灌服芪蛭皱肺颗粒(相当于原药材0.54、1.08、2.16 g/kg)，每日上午灌胃1次，连续14 d。

1.6 大鼠一般状态、体质量观察

观察各组大鼠活动状态、对外界反映的灵敏度、皮毛性状、饮食情况、体质量变化、死亡情况及大鼠咳嗽、气喘、鼻及呼吸道分泌物、气道痰鸣音等症状并详细记录。各组造模前和给药前分别称大鼠体质量，给药期间每周测体质量1次，观察变化并记录数据。

1.7 血气分析检测

第43天戊巴比妥钠(40 mg/kg)腹腔注射麻醉大鼠，股动脉采血，立即采用丹麦 Radiometer ABL8型血气分析仪进行分析。测定主要指标包括血液酸碱度(pH)、动脉血二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide，PaCO2)、动脉血氧饱和度(oxygen saturaton，SaO2)、动脉血氧分压(pa rtialpressu re of oxygen，PaO2)、红细胞压积(hematocrit value，Hct)，剩余血液用于IL-4水平检测。

1.8 大鼠血清中IL-4水平测定

将剩余血液4℃、3000 r/min离心10 min，制备血清，采用ELISA法检测，严格按照试剂盒说明书进行。

1.9 大鼠肺泡灌洗液中IL-4的水平测定

采血后处死大鼠解剖出完整的肺和气管，向左侧肺叶注入0.9%生理盐水3 ml，缓慢吸出重复2次，回收灌洗液(BALF)约为4 ml，用单层无菌纱布过滤以去除黏液，放入无菌离心管中，4℃、3000 r/ min离心10 min，取上清液约2 ml，采用ELISA法检测，严格按试剂盒说明书进行。

1.10 统计学方法

采用SPSS 13.0统计软件进行统计分析，计量资料以均数±标准差(±s)表示，多组间比较采用方差分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组大鼠一般状况影响

第2次造模结束时(即第15天)，COPD模型组大鼠精神不振、活动及食量明显减少、反应迟钝、体瘦、皮毛稀疏、灰黄无光泽并有脱落，空白对照组大鼠精神状态好、饮食正常、活泼好动、反应灵敏、皮毛亮泽，其余各组情况介于两者之间未见明显不同。

造模各组大鼠于造模开始第1天即出现轻微呼吸急促，气粗之后渐为慢性咳嗽、口鼻潮湿、分泌物较多，并出现食少、纳呆、少动;第28天第2次造模结束时，COPD模型组大鼠开始出现气喘，部分可闻及哮鸣音。各干预组大鼠经灌胃治疗后症状不同程度减轻，口鼻分泌物减少，进食有增加，仅偶有咳嗽。空白对照组大鼠无特殊表现。

2.2 对血气分析的影响

表1显示，与空白组比较，模型组大鼠动脉血pH、PaO2、SaO2降低，差异有统计学意义(P＜0.05);PaCO2、Hct降低不明显，差异无统计学意义(P＞0.05);与模型组比较，芪蛭皱肺颗粒中、大剂量组动脉血 pH、芪蛭皱肺颗粒大、中、小剂量组PaO2、SaO2显著升高，芪蛭皱肺颗粒中、小剂量组PaCO2减低，差异有统计学意义(P＜0.05)。

表1 各组大鼠动脉血气分析变化情况(±s)

表1 各组大鼠动脉血气分析变化情况(±s)

注:与空白组比较:▲P＜0.05，▲▲P＜0.01;与模型组比较:●P＜0.05，●●P＜0.01

组别pH PaCO2(mmHg) PaO2(mmHg) SaO2(%) Hct(%)空 白 组模 型 组罗 氟 司 特 组苏 子 降 气 组QZZF小 剂 量 组QZZF中 剂 量 组QZZF大 剂 量 组7.40±0.05 7.31±0.13▲7.37±0.03 7.36±0.03 7.37±0.05 7.42±0.02●●7.39±0.03●43.33± 9.03 52.17±12.48 41.00± 2.45●43.50± 6.80 41.33± 8.09●37.50± 4.93●●46.67± 4.63 87.50± 9.85 62.33± 7.53▲▲82.00± 8.72●76.83±16.09●76.67± 9.77●82.50± 9.14●●83.50±18.62●●96.33±1.50 87.30±8.43▲▲95.56±1.13●●92.95±6.38●93.98±4.08●96.02±1.27●●95.23±2.60●●49.17± 3.97 47.67± 3.08 56.60±15.71●49.17± 8.75 52.67± 2.73 49.83± 2.79 49.40± 1.67

2.3 对血清及BALF中IL-4水平表达的影响

表2显示，与空白组比较，模型组大鼠血清、BALF中IL-4水平升高，差异有统计学意义(P＜0.05);与模型组比较，各治疗组血清中IL-4降低，芪蛭皱肺颗粒中剂量组BALF中IL-4降低，差异有统计学意义(P＜0.05)。

3 讨论

COPD特征性的病理生理变化时，持续气流受限，导致肺通气功能障碍。随着病情的发展，肺组织的弹性日益减退，肺泡持续扩大、回缩障碍，则残气量及残气量占肺总量的百分比增加。肺气肿加重导致大量肺泡周围的毛细血管受膨胀、肺泡的挤压而退化，致使毛细血管大量减少，肺泡间的血流量减少，此时肺泡虽有通气但肺泡壁无血流灌流，导致无效腔增大;也有部分肺区虽有血流灌流但肺泡通气不良，不能参与气体交换，导致功能性分流增加，从而产生通气与血流比例失调。同时肺泡及毛细血管大量丧失，弥散面积减少，通气与血流比例失调，与弥散障碍共同作用致换气功能发生障碍，通气与换气功能障碍可引起缺氧和二氧化碳潴留，发生不同程度的低氧血症和高碳酸血症，最终出现呼吸功能衰竭［5］。因此，血气检查可间接反映COPD过程中肺通气与换气功能变化。本实验显示，模型组大鼠动脉血气分析 pH、PaO2、SaO2均显著降低(P＜0.05)，提示COPD模型大鼠肺功能通气与换气功能障碍，与以上文献报道一致。气道、肺实质及肺血管的慢性炎症是COPD特征性的改变，T淋巴细胞、中性粒细胞、巨噬细胞等炎症细胞均参与COPD的发病过程［6］。IL-4是辅助性T细胞2(Th2)的标志性细胞因子，对气道炎症的发展起主导作用，它可以刺激B细胞的活化，增殖并诱导其分化为浆细胞产生免疫球蛋白E(IgE)，参与气道炎症的发生与发展，促进CD4+T细胞向Th2细胞分化，趋化嗜酸性粒细胞及单核巨噬细胞，与辅助性T细胞1(Th1)的标志性细胞因子γ-干扰素(IFN-γ)之间具有拮抗作用［7］。本实验模型组 IL-4的含量明显升高(P＜0.05)，可能参与气道炎症的发生发展，与以上文献报道一致。

R285.5

B

1006-3250(2016) 01-0057-02

甘肃省科技支甘计划-芪蛭皱肺颗粒的开发研究(1011JKCA175，1212RJA074);兰州市科技计划(2009-1-141);甘肃省教育厅科研项目(0505-02);甘肃省财政厅高校基本科研业务费项目(2012-2)

张 毅(1967-)，男，讲师，医学硕士，从事道地药材防治呼吸系统疾病的临床与研究。

△通讯作者:李金田(1964-)，男，教授，医学硕士，博士研究生导师，从事中医药防治呼吸系统疾病的临床与研究，Tel: 0931-8627950。