IL-1β在煤矿掘进工血清中的表达水平及意义

关毅 周强 常美玉 李宁 姚三巧

【摘要】  目的  探讨血清白细胞介素-1β（interleukin-1 beta，IL-1β）在煤矿掘进工血清中的表达水平及意义。方法  选取2014年1-12月唐山市某煤矿体检的291名掘进工为研究对象。依据纳入排除标准分为矽肺壹期组、疑似矽肺组、健康接尘对照组。对研究对象相关情况进行问卷调查并进行空腹静脉血采集，酶联免疫吸附法（ELISA）测定血清中IL-1β的表达水平。结果  矽肺壹期组、疑似矽肺组、健康接尘对照组年龄、吸烟指数、接尘工龄组间比较，差异有统计学意义（P<0.05）。矽肺壹期组、疑似矽肺组、健康接尘对照组IL-1β表达水平组间比较，差异有统计学意义（P<0.05）;矽肺壹期组与健康接尘对照组及疑似矽肺组IL-1β表达水平两两比较，差异有统计学意义（P<0.01667）。以血清中IL-1β表达量为因变量，以组别、接尘工龄、年龄、吸烟指数为自变量，进行多重线性回归，结果提示IL-1β表达水平与组别、接尘工龄间存在线性关系。多因素Logistic回归分析结果提示，IL-1β表达水平升高为煤矿掘进工人罹患矽肺的危险因素。结论  IL-1β的表达水平与矽肺病的发生与发展存在相关关系。

【关键词】  矽肺;掘进工;炎性因子;IL-1β

中图分类号  R135.2  文献标识码  A    文章编号  1671-0223（2022）19--04

矽肺是由于在职业活动中长期吸入二氧化硅粉尘而引起的以肺组纤维化为主的全身性疾病，也是尘肺病中发病率最高、危害最大的一类疾病。矽肺一旦发生，多呈进行性发展，会危害接尘工人的健康，降低其劳动能力和生活质量。血清白细胞介素-1β（Interleukin-1 beta，IL-1β）是一种由活化巨噬细胞分泌的炎性细胞因子，可以参与免疫反应的细胞增殖、分化并提高其功能，亦可促使其他促炎因子的产生，与其他促炎因子协同作用导致炎症级联反应的产生，从而导致器官损伤[1]。本研究通过分析IL-1β在煤矿掘进工血清中的表达水平，旨在探讨IL-1β在矽肺纤维化发病过程中的作用机理及影响因素，为寻找矽肺纤维化早期生物标志物提供理论依据。现报告如下。

1  对象与方法

1.1  研究对象

本研究采用整群抽样，选取2014年1-12月唐山市某煤矿体检的掘进工为研究对象。纳入标准：①符合掘进工划分标准：掘进工指掘进作业工龄占全部工龄1/2以上的工人;②体检时进行矽肺诊断。矽肺诊断标准：依据《尘肺病诊断标准》（GBZ70-2009）由具备诊断资质的医师进行诊断，诊断结论包括矽肺壹期、非矽肺及疑似矽肺。排除标准：①排除肺炎、肿瘤、结核等肺部疾病;②既往病史存在心脏病、肾脏病、肝脏病、血液病、风湿免疫系统疾病等。依据纳入排除标准分为矽肺壹期组、疑似矽肺组、健康接尘对照组。根据多个样本均数比较样本例数公式：

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

本研究最终确定选取矽肺壹期患者81人，疑似矽肺患者96人，健康接尘对照组114人。所有研究对象均签署知情同意书。

1.2  基本情况调查

采用问卷调查的方式收集研究对象的姓名、性别、民族、年龄、吸烟情况、工作单位、开始接尘年龄、接尘工龄等。

1.3  样本采集及IL-1β检测

（1）样本采集：采集研究对象5ml空腹静脉血，静置1～2h，离心机3000 r/min离心10 min，弃溶血样品、分离血清，-80℃冰箱保存。

（2）IL-1β检测：按照IL-1β ELISA试剂盒说明书步骤进行操作。

1.4  统计学方法

使用SPSS17.0统计学软件进行数据分析。计量资料用“±s”表示，多组间均数比较采用单因素方差分析，多组间两两比较，P值校对为0.05/3≈0.01667;IL-1β表達量与组别、接尘工龄、年龄、吸烟指数之间的关系采用多重线性回归分析;IL-1β预测罹患矽肺纤维化的风险采用二元Logistic回归分析;P<0.05为差异有统计学意义。

2  结果

2.1  研究对象基本特征

本研究共调查煤矿掘进工291人，最大年龄为84岁，最小为20岁，接尘工龄最长42年，最短1年。矽肺壹期组、疑似矽肺组、健康接尘对照组年龄、吸烟指数、接尘工龄组间比较，差异有统计学意义（P<0.05）。见表1。

2.2  各组间血清IL-1β表达水平比较

矽肺壹期组、疑似矽肺组、健康接尘对照组IL-1β表达水平组间比较，差异有统计学意义（P<0.05）;矽肺壹期组与健康接尘对照组及与疑似矽肺组IL-1β表达水平两两比较，差异均有统计学意义（P<0.01667）。见表2。

2.3  煤矿掘进工血清IL-1β表达影响因素分析

以血清中IL-1β表达量为因变量，以组别、接尘工龄、年龄、吸烟指数为自变量，进行多重线性回归，结果提示IL-1β表达水平与组别、接尘工龄间存在线性关系（P<0.05），见表3。

2.4  血清IL-1β表达水平对煤炭掘进工发生矽肺的影响

2.4.1  截断值确定  将研究对象按照是否罹患矽肺病分为病例组及非病例组，进行ROC曲线分析，见图1。根据约登指数最大的原则筛选血清IL-1β表达水平截断值，本研究为1578.00pg/ml。

2.4.2  血清IL-1β表达水平与煤矿掘进工人矽肺关系的多因素分析  以是否发生矽肺为因变量（是=1，否=0），以IL-1β（≥1578.00pg/ml=1，<1578.00pg/ml=0）、接尘工龄（<5=1，5～=2，10～=3，15～=4，20～=5，25～=6，30～=7，35～=8）、年龄（0～=1，30～=2，40～=3，50～=4，60～=5，70～6，80～=7）、吸烟指数（0=1，1～=2，400～=3），进行多因素Logistic回归分析。结果显示，在控制了年龄、吸烟等因素后，IL-1β表达水平与煤矿掘进工人罹患矽肺有关系（P<0.05），IL1β表达水平升高是矽肺的危险因素。见表4。

3  讨论

尘肺病是我国发病率最高的职业病，全国累计报告尘肺病近90万，约占职业病报告总数的90%。尘肺病发生后呈进行性加重，患者随病情加重逐渐丧失劳动能力，因此防控尘肺病一直被我国列为职业病防治工作的首要任务。

尘肺病防治水平的进步依赖尘肺病机制的研究，然而现阶段尘肺病发病机制尚未完全阐明。尘肺病分子机制的模糊性，导致临床治疗方法的发展非常缓慢，目前临床实践主要采用支气管肺泡灌洗、中西医结合等综合治疗措施进行对症治疗，但临床治疗效果不佳，且无法完全治愈。因此，全面深入探索尘肺病发生机制意义重大[2]。矽肺是尘肺病中危害最严重的一种，其主要发病原因是长期接触游离二氧化硅粉尘。煤炭掘进工是从事与巷道掘进相关工作的工人，其主要任务是对岩石的破碎和装运，与采煤工等其他工种相比掘进工职业过程所接触的粉尘多以纯度较高的矽尘为主，因此发生矽肺的可能性更高[3-4]。矽肺肺纤维化表现为弥漫性肺泡炎和肺泡结构紊乱并最终导致肺间质纤维化，其发病过程包括早期的肺泡炎阶段和后期的肺纤维化阶段[5-8]。传统观点认为矽肺纤维化发生早期，因各种原因会引起不同程度的肺泡炎症，效应细胞分泌大量细胞因子，诱发巨噬细胞性肺泡炎，最终在炎症损伤和修复过程中导致肺纤维化的形成。肺泡巨噬细胞（alveolar macrophage，AM）、成纖维细胞及其他细胞间的相互作用是矽肺纤维化的关键环节之一[9]。

作为一种多效炎症因子，IL-1β通过调节多种细胞类型的基因表达和行为，发挥复杂的生物效应。有研究表明[10-14]，二氧化硅粉尘可刺激AM发生一种促炎症性和自身溶解性的程序性细胞死亡—细胞焦亡。二氧化硅粉尘致使细胞内无活性的pro-IL-1β被半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶-1（cysteinyl aspartate specific protease 1，Caspase-1）持续活化，而消皮素D（gasdermin D，GSDMD）在细胞膜打孔致使活化的IL-1β大量释放入外周血，IL-1β作为重要的效应因子可以调节辅助T淋巴细胞的活性，并使中性粒细胞从骨髓中释放引起中性粒细胞增多，诱导IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、细胞间黏附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）等细胞因子从不同的细胞中合成和释放，趋使淋巴细胞、粒细胞及巨噬细胞的聚积。炎症反应的进展、白细胞趋化迁移，会导致炎症反应加剧，而过度的炎性反应，造成肺泡中性粒细胞大量在肺部聚集，引起广泛的肺损伤从而引起肺纤维化;同时，IL-1β还可协同刺激成纤维细胞增殖及胶原等细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）成分增加，矽肺纤维化进展的过程中IL-1β既能介导肺泡的炎症损伤，又促进对损伤的修复，甚至过度修复最终发生间质纤维化[15-16]。本研究结果提示，在排除混杂因素干扰后壹期矽肺患者血清中IL-1β表达水平高于其他两组。接尘工龄在一定程度上反映煤矿工人的粉尘累积接触剂量，本研究中IL-1β表达水平也与研究对象的接尘工龄有关，而IL-1β的高表达亦能增加矽肺纤维化的发病的风险。

综上所述，IL-1β作为一种重要的炎性因子与矽肺的发生有着密切的联系，进一步明确IL-1β的在矽肺发生过程中的作用机理及影响因素，对于阐明矽肺发病机制、制定针对性预防措施、治疗都具有重要的意义。

4  参考文献

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[2022-07-14收稿]

基金項目：华北理工大学省属高校基本科研业务费项目（编号：JQN2020013）;国家自然科学基金-区域创新发展联合基金重点支持项目（编号：U21A20334）

作者单位：063210  河北省唐山市，华北理工大学公共卫生学院（关毅、常美玉、周强、李宁、姚三巧）;华北理工大学冀唐学院（关毅）;新乡医学院公共卫生学院（周强、常美玉、姚三巧）