積分波微磁場對PM_2.5氣管滴注致大鼠血液中炎癥因子及氧化應(yīng)激指標(biāo)變化的影響

劉潔　曾雪嬌　蔣碩等

摘要：目的 觀察積分波微磁場對大氣PM_2.5混懸液氣管滴注引起的大鼠血液中炎癥及氧化應(yīng)激變化的影響。方法健康成年雄性SD大鼠以每組6只隨機分為6組?？瞻捉M不做任何處理；生理鹽水對照組僅氣管滴注生理鹽水；PM_2.5暴露組僅氣管滴注PM_2.5混懸液40 mg/kg；積分波微磁場干預(yù)組先進(jìn)行PM_2.5混懸液氣管滴注，后積分波微磁場治療儀分別以每天3次、5次的頻率進(jìn)行干預(yù)；積分波微磁場干預(yù)對照組僅以每天5次的頻率進(jìn)行處理。末次處理24 h后，收集大鼠血清，測定血清中的腫瘤壞死因子-d（TNF-α）、白細(xì)胞介素-1B（IL-1B）、總超氧化物歧化酶（T-SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）及丙二醛（MDA）。結(jié)果 與生理鹽水對照組相比，滴注了PM_2.5混懸液的各組大鼠血清中TNF-α、IL-1β及MDA水平增高，GSH-Px活力下降，除積分波微磁場（每天3次）干預(yù)組外，其余滴注了PM_2.5混懸液的各組T-SOD活力下降。與PM2，暴露組相比，積分波微磁場（每天3次）干預(yù)組血清中TNF-α、IL-1B水平降低，GSH-Px及T-SOD活力升高，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)論 積分波微磁場治療對PM_2.5混懸液氣管滴注引起的大鼠血液中炎癥及氧化應(yīng)激變化有一定的干預(yù)作用。

關(guān)鍵詞：PM_2.5；積分波微磁場治療儀；炎癥；氧化應(yīng)激 中圖分類號：1094.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

近幾年來，我國多次出現(xiàn)較嚴(yán)重的霧霾污染，顆粒物作為霧霾污染的核心組分，在我國的污染程度甚至超過了世界平均水平，尤其是細(xì)顆粒物（fine particulate matter，PM_2.5），由于粒徑小、質(zhì)量輕、能隨呼吸過程進(jìn)入機體，因而對人體健康的影響最為嚴(yán)重。PM_2.5進(jìn)入肺內(nèi)，在損害呼吸系統(tǒng)的同時，其部分成分（如可溶性金屬和有機成分）及損傷肺部時產(chǎn)生的炎性介質(zhì)和血管活性成分均可穿過呼吸屏障進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，引發(fā)系統(tǒng)炎癥及氧化應(yīng)激反應(yīng)，使血液中炎癥因子、中性粒細(xì)胞及脂質(zhì)過氧化物（lipid peroxide，LPO）水平升高，同時使抗氧化物質(zhì)減少，抗氧化酶活性降低，導(dǎo)致機體抗氧化能力減弱。為應(yīng)對PM_2.5暴露對機體產(chǎn)生的有害作用，許多具有抗氧化或抗炎功能的藥物、維生素、微量元素等已被引入拮抗PM_2.5有害效應(yīng)的研究。然而，醫(yī)療器械可干預(yù)PM_2.5引起機體損傷的報道比較少見。積分波微磁場（pulsed electromagnetic field，PEMF）對心血管系統(tǒng)有保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)，通過脈沖電磁場作用，PEMF可促進(jìn)受損組織恢復(fù)、改善機體微循環(huán)。本研究以大氣PM_2.5混懸液氣管滴注引起血液中炎癥及氧化應(yīng)激指標(biāo)變化的大鼠為模型，觀察PEMF對PM_2.5暴露引起的血液炎癥因子增多及氧化應(yīng)激指標(biāo)變化的干預(yù)作用。

1材料與方法

1.1 PM_2.5采集與混懸液制備

用Anderson G-2.5大流量采樣器（美國Thermo Fisher公司），于2016年2—4月在上海市某居住區(qū)附近設(shè)置采樣點（高度16 m），將PM_2.5采集于玻璃纖維濾膜（河北省故城縣環(huán)境檢測器材廠）上。采樣完成后，收集濾膜于干燥器內(nèi)保存。將載有PM_2.5的濾膜剪成小方塊（約2 cm×3 cm），浸沒于超純水中，用JL-180 H超聲波清洗機（南京科捷分析儀器有限公司產(chǎn)品）低溫超聲震蕩洗脫PM_2.5（20 min×5次），懸液經(jīng)12層紗布過濾，濾液用3-30 KS離心機（德國Sigma公司）于4℃條件下離心（936×g，20 min），收集下層沉淀物用真空冷凍干燥機（北京四環(huán)科學(xué)儀器有限公司）進(jìn)行冷凍干燥，干燥完成后，-20℃保存?zhèn)溆?。參照文獻(xiàn)，設(shè)置PM_2.5暴露總劑量為40 mg/kg，積分波微磁場干預(yù)頻率為3次/d、5次/d。氣管滴注前，用生理鹽水將PM_2.5顆粒制成所需濃度懸浮液，超聲震蕩混勻滅菌（20 min×3次）。積分波微磁場治療儀由百慕迪（上海）再生醫(yī)學(xué)科技有限公司提供。

1.2實驗動物分組及處理

健康成年SPF級SD雄性大鼠（180～200 g）36只，購于上海杰思捷實驗動物有限公司（合格證號：2010002608150）。將大鼠分籠飼養(yǎng)于溫度為21～23℃、相對濕度為40%～60%的環(huán)境中，12 h晝夜交替。1周后，將大鼠按每組6只隨機分為6組?？瞻讓φ战M：不做任何處理，正常飼養(yǎng)19 d；生理鹽水對照組：先氣管滴注生理鹽水，隔天1次，共3次，每次1.6 mL/kg，后正常飼養(yǎng)14 d；PM_2.5暴露組：先PM_2.5混懸液氣管滴注，隔天1次，共3次，每次1.6 mL/kg，總計40 mg/kg，后正常飼養(yǎng)14 d；積分波微磁場（3次/d）干預(yù)組、積分波微磁場（5次/d）干預(yù)組：先PM_2.5混懸液氣管滴注，后將大鼠置于特制鼠籠中（1只/籠）進(jìn)行積分波微磁場治療儀處理14 d，處理頻率分別為3次/d（8min/次）、5次/d（8min/次）；積分波微磁場干預(yù)對照組：先正常飼養(yǎng)，后與干預(yù)組同時進(jìn)行積分波微磁場治療儀處理，5次/d（8 min/次）。末次處理結(jié)束24 h后，大鼠腹腔注射10%水合氯醛（3 mL/kg）麻醉，經(jīng)腹主動脈收集大鼠血液，置于未加抗凝劑的離心管中，3 000 r/min離心10 min，收集血清，分裝后保存于-80%冰箱。

1.3指標(biāo)測定

血清中白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1p，IL-1p）及腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-僅）采用相應(yīng)雙抗體夾心酶聯(lián)免疫法（ELISA）試劑盒（上海森雄科技實業(yè)有限公司）測定，谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）、總超氧化物歧化酶（total-superoxide dismutase，T-SOD）、丙二醛（malondialdehyde，MDA）采用相應(yīng)比色法試劑盒（南京建成生物工程研究所提供）測定。上述操作均嚴(yán)格按照試劑盒說明書進(jìn)行。

1.4統(tǒng)計學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)均以x±s表示，用SPSS 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。組間均數(shù)比較采用t檢驗或單因素方差分析，組內(nèi)兩兩比較采用LSD檢驗。檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2結(jié)果

2.1大鼠一般體征

實驗期間未見大鼠死亡。空白對照組、生理鹽水對照組及積分波微磁場干預(yù)對照組大鼠均正常生長。滴注了PM_2.5混懸液的各組大鼠攝食減少、體重增長速度減慢，染毒結(jié)束后，PM_2.5暴露各組大鼠體重較生理鹽水組降低，但差異不明顯。停止PM_2.5氣管滴注，開始積分波微磁場處理后，PM_2.5暴露各組大鼠攝食活動較氣管滴注期間增加，體重增長幅度亦增加，但積分波微磁場處理結(jié)束后，各組大鼠體重差異不明顯。

2.2大鼠血清炎癥因子

與空白對照組相比，生理鹽水對照組及積分波微磁場干預(yù)對照組血清中TNF-α、IL-1B濃度未見明顯變化。與生理鹽水對照組相比，PM_2.5暴露組、兩個積分波微磁場干預(yù)組血清中TNF-a、IL-1B濃度均升高（P<0.05）。與PM_2.5暴露組相比，積分波微磁場干預(yù)組血清中TNF-α、IL-1B濃度升高幅度降低，以積分波微磁場（每天3次）干預(yù)組變化明顯（P<0.05）。見表1。

2.3大鼠血清中氧化應(yīng)激指標(biāo)

與空白對照組相比，生理鹽水對照組及積分波微磁場干預(yù)對照組血清中MDA濃度、T-SOD及GSH-Px活性未見明顯變化。與生理鹽水對照組相比，PM_2.5暴露組、積分波微磁場（每天3次）干預(yù)組及積分波微磁場（每天5次）干預(yù)組血清中GSH-Px活力降低、MDA濃度升高，PM_2.5暴露組及積分波微磁場（每天5次）干預(yù)組T-SOD活力亦見降低（P<0.05）。與PM_2.5暴露組相比，積分波微磁場干預(yù)組血清中GSH-Px、T-SOD活力降低幅度及MDA濃度升高幅度減小，以積分波微磁場（每天3次）干預(yù)組變化明顯（P<0.05）。見表2。

3討論

流行病學(xué)和毒理學(xué)研究表明，大氣PM_2.5與心血管系統(tǒng)健康密切相關(guān)。呼吸道是大氣PM_2.5直接作用的靶器官，在引起肺部損傷的同時，PM_2.5也可以直接或間接作用于心血管系統(tǒng)，引發(fā)系統(tǒng)炎癥及氧化應(yīng)激反應(yīng)，使血液中TNF-α、IL-1β等炎癥因子及C-反應(yīng)蛋白、脂質(zhì)過氧化物水平升高，抗氧化物質(zhì)（如SOD、GSH-Px）減少。本研究通過氣管滴注對大鼠進(jìn)行PM_2.5染毒，結(jié)果顯示，PM_2.5暴露組大鼠血清中IL-1β、TNF-α濃度明顯升高，同時，T-SOD、GSH-Px活力顯著降低，MDA濃度明顯升高，這與以往研究結(jié)果一致。

近年來，人們對PM_2.5的健康危害越來越重視，并試圖尋找各種可能的方法來應(yīng)對，但有關(guān)藥物或醫(yī)療儀器對PM_2.5致心血管系統(tǒng)損傷的干預(yù)作用研究仍較少見。有研究報道，積分波微磁場治療儀能通過非侵入、非藥物干預(yù)來促進(jìn)受損組織恢復(fù)，雖其作用機制仍不十分明確，但有證據(jù)表明其對心血管系統(tǒng)具有一定的保護(hù)作用，可促進(jìn)毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長、提高缺血組織溫度、改善機體微循環(huán)。然而，目前尚未有研究探索積分波微磁場治療儀是否對血液中炎癥因子及氧化應(yīng)激指標(biāo)的變化產(chǎn)生影響。本研究以大氣PM_2.5混懸液氣管滴注引起血液中炎癥因子及氧化應(yīng)激指標(biāo)變化的大鼠為模型，觀察積分波微磁場治療儀對PM_2.5暴露引起的血液炎癥因子增多及氧化應(yīng)激指標(biāo)變化是否存在干預(yù)作用。氧化/抗氧化系統(tǒng)的平衡對細(xì)胞生存狀態(tài)有決定性作用，自由基產(chǎn)生與消除失衡可導(dǎo)致機體氧化應(yīng)激的發(fā)生，進(jìn)而引起膜質(zhì)脂、蛋白質(zhì)及DNA等生物大分子的損傷，破壞蛋白質(zhì)及DNA的正常結(jié)構(gòu)與功能。SOD及GSH-Px是生物體內(nèi)重要的抗氧化酶，可防止機體細(xì)胞受到氧化損傷，當(dāng)T-SOD、GSH-Px活性下降時，機體氧化應(yīng)激防御系統(tǒng)就會受損。與T-SOD、GSH-Px不同，MDA是細(xì)胞膜脂質(zhì)氧化的最終產(chǎn)物，濃度增加則表明機體內(nèi)氧化應(yīng)激的發(fā)生或加劇。IL-1β、TNF-α是機體重要的炎癥因子，可對心血管系統(tǒng)產(chǎn)生炎性損傷。本次實驗中，與空白對照組相比，生理鹽水對照組及積分波微磁場干預(yù)對照組大鼠血清中炎癥因子及氧化應(yīng)激指標(biāo)水平未見明顯變化，說明生理鹽水氣管滴注或以每天5次及以下的頻率進(jìn)行積分波微磁場處理對健康大鼠不產(chǎn)生與本次實驗?zāi)康挠嘘P(guān)的影響。與PM_2.5暴露組相比，積分波微磁場（每天3次）干預(yù)組大鼠血清中IL-1β、TNF-α濃度顯著降低，T-SOD、GSH-Px活力顯著升高，提示積分波微磁場（每天3次）干預(yù)可能對PM_2.5氣管滴注引起的大鼠血清中炎癥因子及氧化應(yīng)激指標(biāo)變化產(chǎn)生干預(yù)作用；積分波微磁場（每天5次）干預(yù)組中雖可見IL-1β、TNF-α、MDA濃度降低及T-SOD、GSH-Px活力升高趨勢，但變化不明顯，原因可能是每天5次的處理頻率并不是針對大鼠血清中炎癥因子及氧化應(yīng)激指標(biāo)變化的最佳干預(yù)頻率，也可能與其他因素有關(guān)，但具體原因需進(jìn)一步探索?？傊壳吧胁荒苷J(rèn)為積分波微磁場（每天5次）干預(yù)可對PM_2.5混懸液氣管滴注引起的大鼠血清中炎癥因子及氧化應(yīng)激指標(biāo)變化產(chǎn)生干預(yù)作用。

積分波微磁場治療儀可對PM_2.5混懸液氣管滴注染毒引起的大鼠血清中炎癥因子及氧化應(yīng)激指標(biāo)變化產(chǎn)生影響，其中積分波微磁場（每天3次）干預(yù)對減少PM_2.5引起炎癥因子及氧化應(yīng)激指標(biāo)變化干預(yù)作用比較明顯。