劉潔　曾雪嬌　蔣碩等

摘要：目的 觀察積分波微磁場(chǎng)對(duì)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(jī)分為6組。空白組不做任何處理；生理鹽水對(duì)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)干預(yù)對(duì)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(cè)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(guò)氧化物酶（GSH-Px）及丙二醛（MDA）。結(jié)果 與生理鹽水對(duì)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(chǎng)（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(chǎng)（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(jì)學(xué)意義。結(jié)論 積分波微磁場(chǎng)治療對(duì)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(chǎng)治療儀；炎癥；氧化應(yīng)激 中圖分類(lèi)號(hào)：1094.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

近幾年來(lái)，我國(guó)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(guó)的污染程度甚至超過(guò)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(guò)程進(jìn)入機(jī)體，因而對(duì)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(shí)，其部分成分（如可溶性金屬和有機(jī)成分）及損傷肺部時(shí)產(chǎn)生的炎性介質(zhì)和血管活性成分均可穿過(guò)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(guò)氧化物（lipid peroxide，LPO）水平升高，同時(shí)使抗氧化物質(zhì)減少，抗氧化酶活性降低，導(dǎo)致機(jī)體抗氧化能力減弱。為應(yīng)對(duì)PM_2.5暴露對(duì)機(jī)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(jī)體損傷的報(bào)道比較少見(jiàn)。積分波微磁場(chǎng)（pulsed electromagnetic field，PEMF）對(duì)心血管系統(tǒng)有保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)脈沖電磁場(chǎng)作用，PEMF可促進(jìn)受損組織恢復(fù)、改善機(jī)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(duì)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(guó)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(diǎn)（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(cè)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(méi)于超純水中，用JL-180 H超聲波清洗機(jī)（南京科捷分析儀器有限公司產(chǎn)品）低溫超聲震蕩洗脫P(yáng)M_2.5（20 min×5次），懸液經(jīng)12層紗布過(guò)濾，濾液用3-30 KS離心機(jī)（德國(guó)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(jī)（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(chǎng)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(chǎng)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(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組及處理

健康成年SPF級(jí)SD雄性大鼠（180～200 g）36只，購(gòu)于上海杰思捷實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司（合格證號(hào)：2010002608150）。將大鼠分籠飼養(yǎng)于溫度為21～23℃、相對(duì)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(jī)分為6組?？瞻讓?duì)照組：不做任何處理，正常飼養(yǎng)19 d；生理鹽水對(duì)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(jì)40 mg/kg，后正常飼養(yǎng)14 d；積分波微磁場(chǎng)（3次/d）干預(yù)組、積分波微磁場(chǎng)（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(chǎng)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(chǎng)干預(yù)對(duì)照組：先正常飼養(yǎng)，后與干預(yù)組同時(shí)進(jìn)行積分波微磁場(chǎng)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(dòng)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(cè)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(shí)業(yè)有限公司）測(cè)定，谷胱甘肽過(guò)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(cè)定。上述操作均嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。

1.4統(tǒng)計(jì)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(jì)分析。組間均數(shù)比較采用t檢驗(yàn)或單因素方差分析，組內(nèi)兩兩比較采用LSD檢驗(yàn)。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2結(jié)果

2.1大鼠一般體征

實(shí)驗(yàn)期間未見(jiàn)大鼠死亡?？瞻讓?duì)照組、生理鹽水對(duì)照組及積分波微磁場(chǎng)干預(yù)對(duì)照組大鼠均正常生長(zhǎng)。滴注了PM_2.5混懸液的各組大鼠攝食減少、體重增長(zhǎng)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(kāi)始積分波微磁場(chǎng)處理后，PM_2.5暴露各組大鼠攝食活動(dòng)較氣管滴注期間增加，體重增長(zhǎng)幅度亦增加，但積分波微磁場(chǎng)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(duì)照組相比，生理鹽水對(duì)照組及積分波微磁場(chǎng)干預(yù)對(duì)照組血清中TNF-α、IL-1B濃度未見(jiàn)明顯變化。與生理鹽水對(duì)照組相比，PM_2.5暴露組、兩個(gè)積分波微磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)（每天3次）干預(yù)組變化明顯（P<0.05）。見(jiàn)表1。

2.3大鼠血清中氧化應(yīng)激指標(biāo)

與空白對(duì)照組相比，生理鹽水對(duì)照組及積分波微磁場(chǎng)干預(yù)對(duì)照組血清中MDA濃度、T-SOD及GSH-Px活性未見(jiàn)明顯變化。與生理鹽水對(duì)照組相比，PM_2.5暴露組、積分波微磁場(chǎng)（每天3次）干預(yù)組及積分波微磁場(chǎng)（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(chǎng)（每天5次）干預(yù)組T-SOD活力亦見(jiàn)降低（P<0.05）。與PM_2.5暴露組相比，積分波微磁場(chǎng)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(chǎng)（每天3次）干預(yù)組變化明顯（P<0.05）。見(jiàn)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(shí)，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(guò)氧化物水平升高，抗氧化物質(zhì)（如SOD、GSH-Px）減少。本研究通過(guò)氣管滴注對(duì)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(shí)，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(lái)，人們對(duì)PM_2.5的健康危害越來(lái)越重視，并試圖尋找各種可能的方法來(lái)應(yīng)對(duì)，但有關(guān)藥物或醫(yī)療儀器對(duì)PM_2.5致心血管系統(tǒng)損傷的干預(yù)作用研究仍較少見(jiàn)。有研究報(bào)道，積分波微磁場(chǎng)治療儀能通過(guò)非侵入、非藥物干預(yù)來(lái)促進(jìn)受損組織恢復(fù)，雖其作用機(jī)制仍不十分明確，但有證據(jù)表明其對(duì)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(zhǎng)、提高缺血組織溫度、改善機(jī)體微循環(huán)。然而，目前尚未有研究探索積分波微磁場(chǎng)治療儀是否對(duì)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(chǎng)治療儀對(duì)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(duì)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(jī)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(jī)體細(xì)胞受到氧化損傷，當(dāng)T-SOD、GSH-Px活性下降時(shí)，機(jī)體氧化應(yīng)激防御系統(tǒng)就會(huì)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(jī)體內(nèi)氧化應(yīng)激的發(fā)生或加劇。IL-1β、TNF-α是機(jī)體重要的炎癥因子，可對(duì)心血管系統(tǒng)產(chǎn)生炎性損傷。本次實(shí)驗(yàn)中，與空白對(duì)照組相比，生理鹽水對(duì)照組及積分波微磁場(chǎng)干預(yù)對(duì)照組大鼠血清中炎癥因子及氧化應(yīng)激指標(biāo)水平未見(jiàn)明顯變化，說(shuō)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(chǎng)處理對(duì)健康大鼠不產(chǎn)生與本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠嘘P(guān)的影響。與PM_2.5暴露組相比，積分波微磁場(chǎng)（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(chǎng)（每天3次）干預(yù)可能對(duì)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(chǎng)（每天5次）干預(yù)組中雖可見(jiàn)IL-1β、TNF-α、MDA濃度降低及T-SOD、GSH-Px活力升高趨勢(shì)，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(duì)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(chǎng)（每天5次）干預(yù)可對(duì)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(chǎng)治療儀可對(duì)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(chǎng)（每天3次）干預(yù)對(duì)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。