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编号:10240269
全氟化碳对兔肺泡巨噬细胞功能的影响
http://www.100md.com 《军医进修学院学报》 2000年第3期
     作者:崔俊昌 刘又宁

    单位:解放军总医院呼吸科,北京 100853

    关键词:全氟化碳;肺泡巨噬细胞;过氧化氢;肿瘤坏死因子;一氧化氮;兔

    军医进修学院学报000310 [摘要]目的:通过观察全氟化碳(PFC)对兔肺泡巨噬细胞(AM)功能的影响,探讨急性肺损伤(ALI)动物应用部分液体通气(PLV)治疗后肺部炎症减轻的可能原因。方法:兔AM暴露于全氟萘烷(FDC)后,观察在有效刺激下产生过氧化氢(H2O2)、肿瘤坏死因子(TNF-α)及一氧化氮(NO)能力的变化。结果:AM暴露于FDC后产生H2O2、TNF-α和NO的量明显降低。结论:在体外FDC能明显降低AM对有效刺激的应答能力。ALI动物应用PLV治疗后,肺部炎症减轻可能与AM产生活性氧、炎性细胞因子及NO能力降低有关。
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    中图号:R-332 文献标识码:A

    文章编号:1005-1139(2000)03-0190-03

    Effects of perfluorocarbon on function of rabbit alveolar macrophages

    CUI Jun-chang, LIU You-ning

    (Respiratory Department, PLA General Hospital, Beijing 100853, China)

    Objective:To study the effects of perfluorocarbon on the function of rabbit alveolar macrophages and the probable mechanism of the decrease in pulmonary inflammation seen in animals treated with partial liquid ventilation during acute lung injury. Methods:Rabbit alveolar macrophages were exposed to perfluorodecalin. The production of hydrogen peroxide, tumor necrosis factor-α and nitric oxide was measured after potent stimuli. Results:Perfluorodecalin-exposed alveolar macrophages produced significantly less hydrogen peroxide, tumor necrosis factor-α and nitric oxide. Conclusion:Exposure of alveolar macrophages to perfluorodecalin in vitro decreases the responsiveness of alveolar macrophages to potent stimuli. The decrease in pulmonary inflammation seen in animals treated with partial liquid ventilation during acute lung injury might be associated with the less production of hydrogen peroxide, tumor necrosis factor-α and nitric oxide by alveolar macrophages.
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    Key words:perfluorocarbons; alveolar macrophage; hydrogen peroxide; tumor necrosis factor; nitric oxide; rabbit

    部分液体通气(PLV)在临床已应用于急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的治疗,并取得良好的效果[1]。作为PLV介质的全氟化碳(PFC)具有较高的携带氧及二氧化碳的能力,在肺中能够起到气体转运的作用。急性肺损伤(ALI)动物应用PLV治疗后,气体交换明显改善,肺顺应性增加;同时和常规正压通气相比,组织学检查发现肺部炎症也明显减轻[2]。而肺泡巨噬细胞(AM)产生的活性氧、炎性细胞因子及一氧化氮(NO)和ALI的发生发展密切相关。为探讨ALI动物应用PLV治疗后肺部炎症减轻的可能机制,我们通过体外实验观察了全氟萘烷(FDC)对兔AM产生过氧化氢(H2O2)、肿瘤坏死因子(TNF-α)及NO能力的影响。
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    1 材料和方法

    1.1 药品与试剂 FDC(上海有机化学研究所)、酚红及 30% 过氧化氢(北京化工厂)、辣根过氧化物酶和刀豆蛋白A(Sigma公司)、大肠杆菌脂多糖(LPS邦定生物医学公司)。

    1.2 AM的分离及纯化 参照Myrvik的方法并稍改进[3],健康雄性新西兰白兔 8 只,体重 1.9~2.3 kg,无菌条件下用生理盐水行离体全肺灌洗。灌洗液离心及洗涤后,细胞沉淀以 RPMI 1640 完全培养液(含青霉素 100 U/ml、链霉素 100 μg/ml、 10% 胎牛血清)悬浮。悬浮液放入无菌玻璃培养皿中进行附壁纯化后,用RPMI 1640 完全培养液冲下附壁细胞并悬浮,用血细胞计数板进行细胞计数,经瑞氏染色行细胞分类计数。当细胞悬液AM纯度>98%,台盼蓝排除法测得AM存活率 >98% 后,将AM悬液浓度调整为 1×106/ml 备用。
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    1.3 实验分组 AM悬液分为对照组和实验组,实验组加入FDC共同培养,AM悬液与FDC比例为 2∶1(v/v),对照组不加FDC。

    1.4 观察指标及测定

    1.4.1 AM体外培养存活率 实验组和对照组AM悬液放入二氧化碳培养箱中培养,培养过程中定时摇动使AM与FDC充分接触,分别在培养 6 h、 18 及 24 h 后取AM培养液,用台盼蓝排除法测定AM存活率。

    1.4.2 AM产生H2O2 的能力 实验组和对照组AM悬液各 1 ml,培养 6 h 后离心,弃上清液。AM沉淀中各加入酚红反应液(用PBS配制,其中含辣根过氧化物酶 50 μg/ml、酚红 100 μg/ml、葡萄糖 5.5 mmol/L) 1 ml,同时加入刺激剂刀豆蛋白A(Con A),使其终浓度为 10 μg/ml,再培养继续 1 h 后离心,加 1 mol/L 氢氧化钠 10 μl 终止反应。按文献方法比色法测定实验组和对照组 H2O2产生量[4]
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    1.4.3 AM分泌TNF-α的能力 在 24 孔培养板中加入AM悬液 1 ml,共 4 孔,其中 3 孔再分别加入FDC、LPS和FDC+LPS,使LPS终浓度为 10 μg/ml, 37 ℃、 5% CO2 条件下培养,培养过程中定时摇动, 24 h 后离心,取上清液,- 30 ℃ 保存。放免法测定培养上清液TNF-α,试剂盒购自解放军总医院东亚免疫研究所,严格按试剂盒说明操作。

    1.4.4 AM产生NO的能力 实验组和对照组AM悬液各 1 ml 分别加入LPS,使终浓度为 10 μg/ml, 37 ℃、 5% CO2 条件下培养 24 h 后离心,上清液 -30 ℃ 保存。上清液NO测定采用硝酸盐还原酶法,试剂盒购自南京建成生物工程研究所,按试剂盒说明操作,以NO-2/NO-3 代表NO生成量。

    1.5 统计学处理 数据采用平均值±标准差表示,所有结果采用配对t检验,以P<0.05 为相差显著。
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    2 结 果

    2.1 FDC对AM体外培养存活率的影响 实验组和对照组AM在体外培养 6 h、 18 及 24 h 后存活率无显著差异(P>0.1,附表)。

    2.2 FDC对AM产生H2O2 的影响 实验组和对照组AM培养 6 h 后,应用Con A作刺激剂产生H2O2 的量分别为 (2.44±0.31) 和 (3.93±0.52)nmol/ml, AM 暴露于FDC后产生H2O2 的量明显降低(P<0.001)。

    2.3 FDC对AM分泌TNF-α能力的影响 AM悬液加和不加FDC培养 24 h 后,上清液中TNF-α的量分别为 (161.6±106.6) 和 (121.3±104.7) pg/ml,FDC不影响TNF-α的基础分泌 (P>0.5)。实验组和对照组AM在LPS刺激后上清液中TNF-α浓度分别为 (1043.8±308.4) 和 (1763.5±626.7) pg/ml,实验组AM产生TNF-α的量明显减少(P<0.001)。
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    2.4 FDC对AM分泌NO能力的影响 实验组和对照组AM在LPS诱导下产生NO-2/NO-3 的量分别为 (96.2±47.5) 和 (142.3±38.9) nmol/ml,实验组AM产生NO的量明显减少(P<0.05)。

    附表 FDC对AM体外培养存活率的影响(n=8,±s,%) 组别

    不同时间存活率(%)

    6h

    18h

    24h

    对照组
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    97.5±0.9

    94.9±1.4

    92.5±1.5

    实验组

    96.9±1.4*

    94.1±1.1*

    92.0±1.7*

    与对照组相比*P>0.1

    3 讨 论

    PFC是碳氢化合物中的氢原子被氟原子取代后形成的一类化合物,不溶于水,高密度及高蒸气压,低表面张力,化学性质稳定,在体内不发生代谢。尤为重要的是PFC具有良好的呼吸气体运载能力,由于以上特点,PFC成为PLV的理想介质。PFC应用于PLV主要是提高肺顺应性、改善气体交换,但在动物实验中也发现,ALI动物应用PFC介导的PLV治疗后,和常规正压通气相比,肺部炎症也明显减轻。提示PFC除改善气体交换外,还可能有抗炎作用,基于以上认识,我们通过体外实验观察了FDC对AM产生H2O2、TNF-α和NO能力的影响,探讨ALI动物应用PLV治疗后肺组织炎症减轻的可能原因。
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    结果表明,AM暴露于FDC后产生H2O2 和TNF-α的能力明显降低。这和Smith及Thomassen报道的结果一致[5、6]。PFC对AM产生NO能力的影响目前国内外文献尚未见报道,我们发现AM暴露于FDC后,在LPS诱导下产生NO的量明显减少。FDC影响AM产生H2O2、TNF-α及NO的机制尚不明确,FDC可能通过影响AM表面受体与配体的结合[7],从而影响AM的激活,使AM产生H2O2、TNF-α和NO的能力降低。从我们的结果看,FDC对AM的存活率无影响,因此AM暴露于FDC后其功能的变化,是FDC直接作用的结果,与AM存活率变化无关。研究表明LPS及TNF-α不溶于PFC[5、6]。本实验中实验组AM产生TNF-α及NO能力降低不是因为产生的TNF-α和NO部分溶于FDC,或LPS部分溶于FDC使刺激浓度降低所致。

, 百拇医药     AM产生的活性氧、TNF-α和NO与ALI的发生发展关系密切。活性氧及其代谢产物通过膜脂质过氧化反应、对蛋白质和核酸的损伤及影响花生四烯酸代谢等途径造成肺损伤。而H2O2是呼吸爆发过程中超氧阴离子自由基生成单线态氧和羟自由基的中间产物,测定H2O2 能客观地反映呼吸爆发过程中活性氧的产生情况。AM又是TNF-α等炎性细胞因子的主要产生细胞,目前认为TNF-α是ARDS发病的始动因子之一,Balivera等用TNF-α成功地复制了ARDS模型[8],同时在ARDS患者肺泡灌洗液中TNF-α显著增高,说明了TNF-α在ALI发病中的重要作用。ARDS患者肺泡灌洗液中NO浓度明显升高[9],应用诱导型NO合酶特异性抑制剂氨基胍能使ALI明显减轻,说明了内源性NO增加在肺损伤发病中的重要作用。AM产生活性氧、TNF-α和NO的能力降低,在一定程度上可使肺组织炎症减轻。

    总之,FDC在体外能明显降低AM在有效刺激下产生H2O2、TNF-α和NO的能力,使AM对有效刺激的应答能力降低。ALI动物应用PFC介导的PLV治疗后,肺部炎症减轻可能与AM产生活性氧、炎性细胞因子及NO能力降低有关。虽然这一体外实验结果直接类推到动物接受PLV时的情况仍有一定差距,我们仅希望通过这一实验对认识ALI动物应用PLV后肺部炎症减轻的可能原因有所帮助。
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    作者简介:崔俊昌(1970-),男 ,河北省曲阳县人,1999年军医进修学院硕士毕业,解放军总医院呼吸科主治医师;发表论文2篇。电话:(010)66937069

    [参考文献]

    [1] Weis CM, Wolfson MR, Shaffer TH. Liquid-assisted ventilation: physiology and clinical application[J]. Annal Med, 1997,29:509-517.

    [2] Nesti FD, Fuhrman BP, Steinborn DM, et al. Perfluorocarbon-associated gas exchange in gastric aspiration [J]. Crit Care Med, 1994,22:1445-1452.
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    [3] Myrvik QN, Leake ES, Fariss B. Studies on pulmonary alveolar macrophages from the nomal rabbit: a technique to procure them in a high state of purity [J]. J Immuol, 1961,68:128-132.

    [4] Pick E, Keisari Y. A simple colorimetric method for the measurement of hydrogen peroxide produced by cells in culture [J]. J Immunol, 1961, 68:128-132.

    [5] Smith TM, Steinhorn DM, Thusa K, et al. A liquid perfluorochemical decreases the in vitro production of reactive oxygen species by alveolar macrophages [J]. Crit Care Med, 1995, 23:1533-1539.
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    [6] Thomassen MJ. Buhrow LT, Wiedemann HP. Perflubron decreases inflammatory cytokines production by human alveolar macrophages Gunnarsson B, Rich GA, Steinhorn DM, et al. Perfluorocarbon effects receptor-ligand binding in neutrophils after in vitro exposure [J]. Crit Care Med, 1998,26(Suppl):A27.

    [8] Baliviera EF, Mealy K, Smith RJ, et al. Tumor necrosis factor induced adult respiratory distress syndrome in rats [J]. Arch Surg, 1989,124:1400-1404.

    [9] Kobayash A, Hashimoto S, Kooguchi K, et al. Expression of inducible nitric oxide synthase and inflamatory cytokines in alveolar macrophages of ARDS following sepsis [J]. Chest, 1998,113:1632-1639.

    收稿日期:1999-11-16; 修回日期:1999-12-20, 百拇医药