温故知新​|孕鼠被动吸烟对新生大鼠肺组织 TNF-α和CINC表达影响的研究

学术   2024-11-12 17:04   北京  

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本文发表于《中华围产医学杂志》2005年第5期
引用格式:蔡栩栩,杜悦,刘春峰,等. 孕鼠被动吸烟对新生大鼠肺组织TNF-α和CINC表达影响的研究[J]. 中华围产医学杂志,2005,8(05):338-341. DOI:10.3760/cma.j.issn.1007-9408.2005.05.018
   
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蔡栩栩 杜悦 刘春峰 高红 李岩 孟菲 李书琴
  作者单位:110004 沈阳,中国医科大学附属第二医院儿科(蔡栩栩、杜悦、刘春峰),小儿先天畸形研究室(高红),儿科研究所(李书琴);沈阳医学院附属中心医院妇产科(李岩、孟菲)

 
【摘要】 
目的 研究孕鼠被动吸烟对新生大鼠肺组织肿瘤坏死因子 α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和细胞因子诱生的中性粒细胞趋化因子(cytokine-induced neutrophil chemoattractant,CINC)表达的影响,探讨产前被动吸烟对新生大鼠肺损伤的机制。 
方法  分别将 SD大鼠于妊娠第 1、8和15天置于烟箱内,每天被动吸烟2h建立孕鼠被动吸烟动物模型,孕鼠每天置于无烟箱内2h为对照组,于妊娠第20天剖宫取胎鼠测体重,采用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)技术和酶联免疫 吸附(ELISA)法检测新生鼠肺组织 TNF-α、CINCmRNAs的表达和TNF-α的蛋白水平。 
结果  不同孕期被动吸烟SD大鼠所产新生鼠体重较对照组明显下降(P<0.05或0.01),肺组织 TNF-αmRNA的表达与对照组比较明显增强 (P<0.01),肺组织 TNF-α蛋白含量明显增加(P<0.05或0.01);孕鼠妊娠早、中期被动吸 烟所产新生鼠肺组织 CINC mRNA 表达与对照组和晚期组比较明显增强(P<0.01)。 
结论   孕鼠被动吸烟可影响新生大鼠肺组织炎性介质TNF-α和 CINC的表达,这可能是引起新生鼠肺损伤的重要原因之一。
【关键词】 烟草烟污染;肿瘤坏死因子;白细胞介素8;大鼠;肺


      孕母吸烟与婴幼儿和儿童时期的呼吸系统疾病关系密切[1,2],可导致支气管肺发育不良(broncho-pulmonary dysplasia,BPD)、肺囊性纤维化和哮喘等。大量研究表明吸烟可引起成人肺损伤[3],但有关孕母被动吸烟是否能引起胎肺组织产生炎症性反应,国内外鲜见报道。中性粒细胞向炎症部位的移行、聚集和激活是引起肺损伤的重要环节,肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)是引起多种促炎细胞因子和炎症介质失控释放的关键因子,细胞因子诱生的中性粒细胞趋化因子(cytokine-in-duced neutrophil chemoattractant,CINC)是大鼠中性粒细胞特异性趋化因子,在炎症性反应中具有重要的调节作用。本研究利用孕鼠被动吸烟动物模型获取的新生大鼠,观察孕期被动吸烟对新生大鼠肺组织 TNF-α和 CINC表达的影响,探讨孕母被动吸烟对新生儿肺损伤的机制。

材料与方法
    一、实验动物和材料
    成年健康雌性大鼠体重250~350g,雄性大鼠体重300~400g,由中国医科大学第二临床学院实验动物中心提供。Trizol总RNA提取试剂购自美国 Promega公司,RT-PCR试剂盒购自日本TaKa-Ra公司,大鼠 TNF-α酶联免疫吸附(ELISA)试 剂盒购自美国 R&DSystems公司。
   二、方法
   1.模型的制备及分组:参阅文献[4]的方法,雌雄 SD大鼠按5∶1合笼,根据阴道涂片发现精子日作为妊娠第1天。按受孕顺序随机分为4组:正常对照组不被动吸烟;实验组分为早期吸烟组,整个孕期被动吸烟;中期吸烟组从妊娠第8天开始被动吸烟至第20天;晚期吸烟组从妊娠第15天开始被动吸烟至第20天,每组8只孕鼠。实验组大鼠每天吸烟时放入自制烟箱中,烟箱体积为0.5m×0.5m×1m,密闭,有进出风口,两者之间用密闭塑料管相连。启动风机,然后在烟箱中点燃香烟(上海卷烟厂生产的牡丹牌香烟,烤烟型,每支含焦油7mg,烟气烟碱量1.2mg),用抽吸法抽吸香烟,吸得的主烟气注入烟箱内,与在烟箱内自然的侧烟气一起与送入的空气混匀,20min内连续抽吸3支,然后 关闭送风机,切断吸烟箱的进出风口,造成密闭环境。孕鼠在此环境中被动吸烟 2h,吸烟过程中CO、CO2 浓度测定采用有害气体快速检测管检测,结果见表1。经统计学处理表明烟箱中CO浓度与燃烟结束时间无关(F=0.69,P>0.05),烟箱中 CO 浓度相对恒定,可认为烟箱是密闭的,燃烟对烟箱内 CO2 浓度无明显影响(F=1.73,P>0.05)。期间大鼠自由摄食饮水,对照组除箱内无烟熏外,其余条件与实验组相同。于妊娠第20天剖宫取胎鼠。
    2.肺组织标本的留取:取出胎鼠后称重,断头处死,无菌条件下迅速取出肺组织,置无 RNA酶的Eppendorf管中,于液氮中速冻后,保存于-80℃冰箱,用于 RT-PCR半定量分析和肺组织 TNF-α含量的测定。
   3.TNF-α和CINCmRNA在肺内表达的检测: 采用逆转录聚合酶链反应 (RT-PCR)技术,常规提取肺组织总RNA,反转录制备 cDNA 并进行PCR扩增,TNF-α、CINC和内参照β-actin引物序列及PCR扩增条件见表2,RT-PCR扩增产物经2%琼脂糖凝胶电泳进行产物分析,用TNF-α和 CINC与β-actin扩增产物的光密度比值表示每个标本的相对mRNA水平。
    4.肺组织 TNF-α含量的测定:用酶联免疫吸附法,参照试剂盒操作说明进行。
   三、统计处理
    数据以均数±标准差(x±s)表示,组间差异比较采用 SPSS统计软件的 Dunnettt检验。

结 果
    一、孕期不同时间被动吸烟新生鼠体重的比较
     孕期不同时间被动吸烟新生鼠体重较对照组明显下降,尤其是早期和中期吸烟组,见表3。
    二、孕期不同时间被动吸烟新生鼠肺 TNF-α和CINCmRNA表达的变化
    RT-PCR 结果显示:正常新生大鼠肺组织TNF-α和CINCmRNAs表达非 常弱;孕鼠孕期不同时间被动吸烟所产新生鼠肺组织TNF-αmRNA表达明显增强;孕鼠妊娠早、中期被动吸烟所产新生鼠肺组织CINCmRNA 表达与对 照组比较明显 增强,且随被动吸烟时间的延长CINCmRNA的表达越强,孕早、中期组 CINCmRNA 的相对值与晚期组比较差异有统计学意义。见表3。
    三、孕期不同时间被动吸烟新生鼠肺TNF-α蛋白含量的变化
    ELISA检测结果显示:孕鼠孕期不同时间被动吸烟所生新生鼠肺组织 TNF-α蛋白含量较对照组比较均明显增加,且孕早期组比孕晚期增加更明显,两组比较差异有统计学意义。见表3。

讨 论
      香烟点燃后的烟气中含有许多有害物质,其中最有害的是CO和尼古丁,使得机体处于低氧状态,胎盘-胎仔单位的血流灌注量下降,从而影响胎儿的生长发育。本实验表明孕母被动吸烟可明显影响胎鼠的体重增长。有动物实验表明孕鼠在每天接受尼古丁皮下注射后可明显影响胎鼠的肺发育,表现为肺泡Ⅱ型上皮细胞和间质细胞的线粒体肿胀,Ⅰ型细胞和Ⅱ型细胞比例下降,每单位长度肺泡间隔的毛细血管数量减少,气血屏障破裂等[5]。Milner等[6]对吸烟孕母所生新生儿生后72h的肺功能检查表明,孕母吸烟可影响新生儿的肺功能,表现为肺静态顺应性明显下降。可见,孕母吸烟除可引起胎儿生长发育迟缓外,肺部亦受累致肺损伤,但其发生机制尚不十分清楚。TNF-α是细胞因子网络的关键部分,因其能通过自分泌或旁分泌方式在局部激活白细胞和内皮细胞启动炎症反应而备受关注。TNF-α对肺有强烈的毒性,可刺激中性粒细胞黏附于血管内皮细胞并诱导细胞凋亡;激活中性粒细胞释放弹性蛋白酶、胶原酶、活性氧等炎性介质;增强肺泡毛细血管膜通透性等。Churg等[7]研究表明,正常小鼠暴露于吸烟环境中2h后肺内 TNF-α、中性粒细胞化学趋化因子、等基因的表达明显增强,而敲除 TNF-α受体p55/p75的小鼠没有同样的反应。新近的研究表明,在基质金属蛋白酶介导的吸烟引起的炎症反应中,首先是TNF-α的释放,继之内皮细胞活化,中性粒细胞内流,中性粒细胞源性蛋白水解酶分解基质引起基膜断裂,TNF-α的释放起着关键 的作用[8]。本研究发现,孕鼠不同时期被动吸烟可使新生鼠肺组织TNF-α蛋白含量明显增加,且被动吸烟时间越长 TNF-α蛋白含量增加的越明显。同 时,肺组织TNF-αmRNA的表达亦明显增强,提示孕鼠被动吸烟可引起新生鼠肺的炎症性反应,TNF-α参与了被动吸烟孕鼠所产新生鼠的肺损伤过程。
    CINC是大鼠中性粒细胞特异性趋化因子,其氨基酸序列与人白细胞介素8(interleukin,IL-8)具有47%的同源性[9]。IL-8是一种趋化性活化因子,对中性粒细胞有强趋化作用,可激活中性粒细胞引起呼吸爆发,释放溶酶体、产生活性氧、白三烯等,使血管通透性增加,血浆蛋白渗出,在各种气道和肺部炎症性疾病的发病机制中起重要作用。动物实验表明,豚鼠在急性吸入香烟后,肺组织内核转录因子κB (nuclear factor-kappaB,NF-κB)激活,IL-8mRNA 表达增强,中性粒细胞向气道和肺内积聚[10]。Hellermann等[11]进一步 研究表明,香烟的浓缩物是通过激活丝裂原活化蛋白激酶和NF-κB细胞内信号传导系统使支气管上皮细胞IL-8等炎性介质的基因表达增强,参与急性炎症反应的。本研究发现,孕鼠于妊娠早、中期被动吸烟所产新生鼠肺组织 CINCmRNA的表达明显增强,且被动吸烟时间越长,CINCmRNA 表达增强的越明显,提示孕鼠被动吸烟可引起新生鼠肺组织 CINC炎性介质的合成,后者通过趋化中性粒细胞而参与新生鼠的肺损伤过程。这种肺损伤过程亦可能是全身性炎症反应在肺部的表现,有待进一步研究。
     本研究从基因转录水平证实孕鼠妊娠期间被动吸烟可引起新生鼠肺组织 TNF-α和 CINC炎 性介质的合成和释放,这一病理变化过程可能是孕母被动吸烟引起新生儿肺损伤的重要原因之一。本研究为临床防治孕母被动吸烟引起的新生儿肺损伤提供了理论依据。



参考文献

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