極端氣候變化對金黃地鼠血清褪黑素、免疫球蛋白G、免疫球蛋白M的影響

衡衍　李德魁　馬淑然　蔡月超　許筱穎

100029　北京中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院[衡衍(碩士研究生)、李德魁、馬淑然、蔡月超、許筱穎]

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·論著·

極端氣候變化對金黃地鼠血清褪黑素、免疫球蛋白G、免疫球蛋白M的影響

衡衍李德魁馬淑然蔡月超許筱穎

100029北京中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院[衡衍(碩士研究生)、李德魁、馬淑然、蔡月超、許筱穎]

【摘要】目的基于中醫(yī)“天人相應(yīng)”理論，部分揭示氣候突變對正常機(jī)體免疫功能的影響。方法借助人工模擬系統(tǒng)，進(jìn)行不同氣候條件模擬。在干預(yù)后24小時(shí)、72小時(shí)取血，測定血清褪黑素、免疫球蛋白G、免疫球蛋白M等相關(guān)指標(biāo)。結(jié)果(1)除高溫高濕組動物出現(xiàn)死亡外(死亡率高達(dá)36%)，其他各組動物死亡數(shù)為0。(2)人工模擬的六種極端氣候干預(yù)后，脾臟指數(shù)未發(fā)生明顯變化。(3)在氣溫驟升、氣溫驟降和常溫高濕條件干預(yù)24小時(shí)后，胸腺指數(shù)有所升高，出現(xiàn)顯著性差異(P<0.05)，氣溫驟變干預(yù)后72小時(shí)差異更加明顯(P<0.01)。( 4)氣溫驟降后72小時(shí)及持續(xù)低溫時(shí)，褪黑素、免疫球蛋白M、免疫球蛋白G出現(xiàn)明顯升高。(5)高溫高濕和常溫高濕干預(yù)后褪黑素、免疫球蛋白G和免疫球蛋白M出現(xiàn)了先升高(24小時(shí))后降低(72小時(shí))，在72小時(shí)時(shí)與正常氣候組相比有顯著性差異。結(jié)論(1)濕熱邪氣相合侵襲人體，對機(jī)體免疫力的影響要高于單獨(dú)的某一種邪氣。(2)與脾臟指數(shù)比較而言，胸腺指數(shù)對極端氣候的變化更為敏感。(3)血清褪黑素、免疫球蛋白G和免疫球蛋白M在高溫、低溫刺激時(shí)呈現(xiàn)出的應(yīng)答反應(yīng)不同，但都有一定的滯后效應(yīng)。

【關(guān)鍵詞】極端氣候；免疫；脾臟指數(shù)；褪黑素；免疫球蛋白G；免疫球蛋白M

近年來，極端氣候事件逐年增加，甚至表現(xiàn)為常態(tài)化。這種異常的氣候現(xiàn)象對人類的生產(chǎn)、生活和健康均造成了很大的影響，引起了全球范圍內(nèi)有關(guān)人士的普遍關(guān)注。進(jìn)行多學(xué)科、多領(lǐng)域的綜合研究是阻止或緩解氣候變化對人類健康造成不良影響的有效途徑。本課題基于中醫(yī)學(xué)原創(chuàng)性的“天人相應(yīng)”理論，借助人工模擬系統(tǒng)，對六種極端氣候條件下正常倉鼠機(jī)體內(nèi)部分免疫物質(zhì)的變化進(jìn)行測定和分析，以期為極端氣候的發(fā)生不可避免時(shí)，能有效的運(yùn)用中醫(yī)藥進(jìn)行防治，減輕極端氣候?qū)C(jī)體的損害(尤其是呼吸道感染和傳染性疾病)。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動物

雄性倉鼠(金黃地鼠)，二月齡。由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動物技術(shù)有限公司提供，合格證號：SCXK (京)2012-0001，品系LVG，級別SPF/VAF。

1.2動物分組與處理

分為正常氣候組(ZC)與極端氣候組。極端氣候組又分為氣溫驟升(ZS)組、氣溫驟降(ZJ)組、持續(xù)高溫(CG)組、持續(xù)低溫(CD)組、高溫高濕(GWGS)組、常溫高濕(CWGS)組，分批飼養(yǎng)，正常氣候組8只，極端氣候組每組25只(滿足動態(tài)測定免疫相關(guān)指標(biāo)需要)。

正常氣候(ZC)組：自然光照，正常室溫(25±2℃)。極端氣候組：人工模擬系統(tǒng)，根據(jù)不同組別進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)設(shè)置，相對濕度設(shè)定為50%。

氣溫驟升(ZS)組:溫度從25℃瞬間升溫到40℃，維持8小時(shí)。

氣溫驟降(ZJ)組：溫度從25℃瞬間降溫到4℃，維持8小時(shí)。

持續(xù)高溫組(CG)：溫度從25℃半個(gè)小時(shí)內(nèi)升溫到35℃，維持72小時(shí)。

持續(xù)低溫組(CD)：溫度從25℃半個(gè)小時(shí)內(nèi)降溫到4℃，維持72小時(shí)。

高溫高濕(GWGS)組：溫度從25℃半個(gè)小時(shí)內(nèi)升溫到35℃，相對濕度從50%升到85%維持72小時(shí)。

常溫高濕(CWGS)組：溫度為25℃，相對濕度從50%升高到85%維持72小時(shí)。

以上動物均可自由攝取水及飼料，飼料為倉鼠全價(jià)顆粒飼料。

1.3取材方法

按照預(yù)定計(jì)劃，分時(shí)、分組、分批進(jìn)行取材。極端氣候組在干預(yù)后24小時(shí)、72小時(shí)將人工氣候模擬箱中的動物與自然動物房飼養(yǎng)的動物斷頭取血，并迅速于冰上取脾臟、胸腺，稱重，液氮速凍后置于-70～-80℃低溫存放。

1.4指標(biāo)測定

血清褪黑素(melatonin,MT)、免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)G、IgM含量測定：斷頭取血，靜置5小時(shí)，4℃ 2500 rpm離心15分鐘，分離血清后，-70～-80℃凍存，用酶聯(lián)免疫吸附(ELISA)法測定MT、IgG 、IgM水平。嚴(yán)格按照試劑盒提供的操作流程進(jìn)行檢測。

脾臟指數(shù)的計(jì)算：取脾臟，稱重，計(jì)算脾臟指數(shù)，脾臟指數(shù)=脾臟重量(mg)/體重(g)×10。

胸腺指數(shù)的計(jì)算：取胸腺，稱重，計(jì)算胸腺指數(shù)，胸腺指數(shù)=胸腺重量(mg)/體重(g)×10。

1.5數(shù)據(jù)處理

2結(jié)果

2.1六種極端氣候條件下金黃地鼠死亡情況

六種極端氣候條件下，除高溫高濕組動物出現(xiàn)死亡外(死亡率高達(dá)36%)，其他各組動物死亡數(shù)為0。提示：濕熱邪氣二者相合侵襲人體，對機(jī)體的影響要高于單獨(dú)寒邪、熱邪。高溫高濕是所觀測六種極端氣候中最容易導(dǎo)致倉鼠死亡的氣象條件，對機(jī)體免疫功能的影響可能最為顯著。見表1。

表1　極端氣候變化過程中各組動物死亡率比較

2.2極端氣候?qū)瘘S地鼠脾臟指數(shù)和胸腺指數(shù)的影響

與正常氣候組相比，人工模擬的六種極端氣候干預(yù)后24小時(shí)和72小時(shí)，脾臟指數(shù)均未發(fā)生明顯變化(P>0.05)；在氣溫驟升、氣溫驟降和常溫高濕條件干預(yù)24小時(shí)后胸腺指數(shù)有所升高，出現(xiàn)顯著性差異(P<0.05)，氣溫驟變干預(yù)后72小時(shí)差異更加明顯(P<0.01)；持續(xù)低溫條件下24小時(shí)，胸腺指數(shù)未發(fā)現(xiàn)明顯變化(P>0.05)，72小時(shí)后胸腺指數(shù)升高(P<0.01)；胸腺指數(shù)在持續(xù)高溫和高溫高濕條件下與正常氣候組相比，未發(fā)現(xiàn)明顯變化(P>0.05)。見表2、表3。

表2　極端氣候干預(yù)后24小時(shí)金黃地鼠

注： 與自然對照組相比較，aP<0.05。

表3　極端氣候干預(yù)后72小時(shí)金黃地鼠

注： 與自然對照組相比較，aP<0.05；bP<0.01。

2.3極端氣候?qū)瘘S地鼠血清MT、IgG和IgM的影響

與正常氣候組相比，在氣溫驟升24小時(shí)，IgM升高(P<0.05)，MT和IgG未發(fā)生明顯變化(P>0.05)；氣溫驟降24小時(shí)，MT、IgG和IgM未見到明顯變化，在干預(yù)后72小時(shí)，三項(xiàng)指標(biāo)均出現(xiàn)明顯升高，與正常組對照有顯著性差異(P<0.05)；持續(xù)高溫條件下，MT、IgG和IgM和正常對照組相比，未出現(xiàn)明顯升高或降低。在持續(xù)低溫干預(yù)下，MT、IgG和IgM水平升高，其中褪黑素變化最為顯著，和正常氣候組相比有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；高溫高濕干預(yù)后24小時(shí)，MT、IgG和IgM水平略有升高，但與正常氣候組相比，其差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，在72小時(shí)水平降低，MT和IgG變化明顯，與正常氣候組相比有顯著性差異(P<0.05)；常溫高濕干預(yù)后24小時(shí)，MT、IgG和IgM水平與正常氣候組相比明顯升高(P<0.01)，干預(yù)后72小時(shí)，水平略有下降，但MT、IgG水平依然高于正常氣候組(P<0.05)。見表4、表5。

表4　極端氣候干預(yù)后24小時(shí)金黃地鼠

注： 與自然對照組相比較，aP<0.05；bP<0.01。

表5　極端氣候干預(yù)后72小時(shí)金黃地鼠

注： 與自然對照組相比較，aP<0.05；bP<0.01。

3討論

3.1極端氣候可引起機(jī)體免疫狀態(tài)改變從而導(dǎo)致疾病的發(fā)生

中醫(yī)學(xué)認(rèn)為，人與自然環(huán)境息息相關(guān)。自然界既存在著人類賴以生存的必要條件，其自然氣候和地理環(huán)境的變化又可直接或間接地影響人類的健康。故《素問·六節(jié)藏象論》將可能致病的自然氣候變化規(guī)律概括為“未至而至，此謂太過”“命曰氣淫”和“至而不至，此謂不及”[1]。但通過長時(shí)間的調(diào)整和適應(yīng)，人類可以在自然環(huán)境變化中維持生命活動的穩(wěn)定?！端貑栠z篇·刺法論》曰：“正氣存內(nèi)，邪不可干?！笨梢姡匀粴夂虻淖兓话悴粫谷税l(fā)病，只有在正氣不足或氣候變化太過，超過了人體的適應(yīng)能力，才會導(dǎo)致疾病的發(fā)生。盡管中醫(yī)學(xué)上的正氣不等于現(xiàn)代免疫，但卻涵蓋了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)免疫系統(tǒng)的功能[2-3]。有研究表明[4-5]，寒冷、高溫、濕熱等因素均可導(dǎo)致呼吸道免疫功能減退。2008年初中國南方地區(qū)在遭遇了雨雪冰凍時(shí)，支氣管哮喘及其他呼吸道疾病的發(fā)病率及住院率明顯升高，也可能與極端氣候引起機(jī)體免疫狀態(tài)改變相關(guān)[6]。本次實(shí)驗(yàn)表明，極端氣候?qū)ρ錗T、IgG、IgM免疫相關(guān)指標(biāo)均可造成一定的影響。

3.2胸腺指數(shù)對極端氣候的反應(yīng)較脾臟指數(shù)更為敏感

脾臟指數(shù)和胸腺指數(shù)常作為判斷機(jī)體胸腺和脾臟免疫功能的重要指征之一,其數(shù)值高低的變化可以反映機(jī)體免疫功能的狀態(tài)[7]。當(dāng)胸腺、脾臟自身增重后，其皮質(zhì)分泌的多種胸腺素量增加，脾內(nèi)漿細(xì)胞的增生，可促進(jìn)抗體的合成，從而增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：所模擬的六種極端氣候條件對脾臟指數(shù)未造成顯著影響，可能是干預(yù)時(shí)間較短，脾臟自身尚未出現(xiàn)明顯變化；胸腺指數(shù)在氣溫驟升、氣溫驟降、持續(xù)低溫和常溫高濕組有所升高，與正常氣候組相比有顯著性差異，胸腺自身重量較輕，故胸腺指數(shù)對極端氣候的反應(yīng)與脾臟指數(shù)相比，更為敏感。

3.3血清MT、IgG和IgM在高溫、低溫刺激時(shí)呈現(xiàn)出的應(yīng)答反應(yīng)不同，但都有一定的滯后效應(yīng)

免疫系統(tǒng)，是人體抵御病原菌侵犯最重要的保衛(wèi)系統(tǒng)，也是外界異物進(jìn)入體內(nèi)的第一道屏障。近年來許多研究表明[8-13]，褪黑素對機(jī)體免疫系統(tǒng)的功能有增強(qiáng)作用，免疫系統(tǒng)的一些指標(biāo)會隨著褪黑素分泌量的改變而呈現(xiàn)一定的節(jié)律性。其機(jī)理是：(1)促進(jìn)免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體，并能提高抗體對抗原的敏感性；(2)提高淋巴因子的活性和數(shù)量；(3)增加免疫器官重量，促進(jìn)T和B淋巴細(xì)胞增殖，刺激巨噬細(xì)胞白介素-1和淋巴細(xì)胞白介素-2的產(chǎn)生，并可增加自然殺傷細(xì)胞毒性[14]；IgM在B細(xì)胞對外來抗原的初次免疫應(yīng)答中產(chǎn)生，在再次感染中也產(chǎn)生，但不是主要的免疫球蛋白，在機(jī)體的免疫防御特別是早期的應(yīng)答中起著非常重要的作用。血清中檢出IgM 提示新近發(fā)生感染，可用于感染的早期診斷。IgG 主要由脾臟和淋巴結(jié)中的漿細(xì)胞合成，在體內(nèi)分布廣泛，是血液和組織的主要免疫球蛋白，主要在B細(xì)胞經(jīng)過親和成熟后的再次免疫應(yīng)答中產(chǎn)生，是該過程主要的抗體[15]。簡單地說，IgM體現(xiàn)了機(jī)體早期免疫應(yīng)答的水平，IgG則體現(xiàn)了機(jī)體再次免疫應(yīng)答的水平。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：氣溫驟升、持續(xù)高溫及氣溫驟降24小時(shí)時(shí)，血清中免疫球蛋白含量、褪黑素均未出現(xiàn)明顯變化，表明機(jī)體的免疫因子對極端氣候的刺激呈現(xiàn)應(yīng)答均有一定的滯后效應(yīng)；在不同氣候條件下，血清MT、IgG和IgM等免疫指標(biāo)呈現(xiàn)出不同的應(yīng)答反應(yīng)。

本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以部分解釋呼吸系統(tǒng)等免疫性疾病的季節(jié)性發(fā)病規(guī)律及極端氣候發(fā)生時(shí)在嬰幼兒、老年人和有潛在疾病者等免疫力低下人群中的高發(fā)病率，為此類疾病的臨床預(yù)防和治療提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，如可以考慮在季節(jié)交替或極端氣候發(fā)生時(shí)服用中藥以提高正氣，減少呼吸系統(tǒng)等免疫性疾病的發(fā)生。

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(本文編輯：蒲曉田)

Effects of extreme climate variations on MT、IgG、IgM of golden hamster’s serum

HENGYan,LIDe-kui,MAShu-ran,etal．

SchoolofBasicMedicalSciences，BeijingUniversityofChineseMedicine，Beijing100029，China

【Abstract】ObjectiveTo explore the influence of extreme climate variations on golden hamster's immunity functions based on correspondence between nature and human theory. MethodsManual simulation climate was adopted to simulate six types of climates. When corresponding intervention was finished，blood samples were collected after 24 hours and 72 hours respectively． MT、IgG and IgM of serum was detected．Results(1) During the experiment，death rate was 36% of GWGS group while that was 0 of other groups． (2) Spleen index has no significant change during 72 hours after the extreme climate change.(3)24 hours after the extreme climate change，thymus index of most samples from ZS group，ZJ group and GWGS group was significantly different from that of ZC group(P<0.05)．72 hours later after the extreme climate change，the difference gets more obvious(P<0.01). (4) MT、IgG and IgM level of serum was significantly increased of 72 hours later after the sudden temperature drop and continuous low temperature.(5)The change law of MT、IgG and IgM level was increased(24h) before decreasing(72h) in GWGS and CWGS groups, the results all showed the remarkable difference compared with the ZC group 72 hours later after the extreme climate change. Conclusions(1)Damp-heat influencesimmunity system was more significantly than single pathogenic factor.(2) Thymus index is more sensitive to the change of extreme climate.(3) MT、IgG and IgMof serum is induced different types of immune responses by low or high temperatures and the influence is hysteresis nature.

【Key words】Extreme climate;Immunity functions；Spleen index；Melatonin；Immunoglobulin G；Immunoglobulin M

(收稿日期：2014-12-16)

Corresponding author:XU Xiao-ying， E-mail: xxy2006stone@ 163.com

【中圖分類號】R223

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

doi：10.3969/j.issn.1674-1749.2016.05.010

作者簡介：衡衍(1983- )，2013級在讀碩士研究生。研究方向：天人相應(yīng)理論的文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)及臨床研究。E-mail：hengyan83@163.com通訊作者： 許筱穎(1974- )，女，博士，副教授，副主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師。北京市第四批老中醫(yī)藥專家學(xué)術(shù)繼承人。研究方向：天人相應(yīng)理論的文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)及臨床研究。E-mail：xxy2006stone@163.com

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金青年基金(30901887)；國家留學(xué)基金委員會資金；北京中醫(yī)藥大學(xué)自主選題(2013-JYBZZ-JS-115)