吸入二氧化硫、二氧化氮混合气体对气道功能的影响
作者：金远林 张绍仪 解好群 夏钢 刘卫 牟玉兰 蒋艳萍 汪莉
单位：兰州军区兰州总医院胸内科，兰州 730050
关键词：SO2；NO2；气道功能；实验动物
西北国防医学杂志990414 摘要：目的：探讨模拟坦克射击后舱内污染气体SO2、NO2对豚鼠气道功能的影响。方法：动物行人工通气，吸入三组不同浓度混合气体(A组：SO2 5 ppm NO2 1.5 ppm；B组：SO2 10 ppm NO2 3 ppm；C组：SO2 15 ppm NO2 5 ppm)持续15 min，于吸入前后测定气道内压(IP)，并行组胺气道激发试验。测定BAL细胞成份变化及行病理检查。结果：吸入混合气体后三组IP均有升高，但与吸入空气时相比IP无显著性差异(P>0.05)。组织胺激发后PC20值与对照组相比，三组均差异显著(P<0.05)。且BAL中性粒细胞数增加。结论：短时吸入SO2、NO2可使豚鼠气道反应性增高，导致气道炎症产生。
, 百拇医药
中图分类号：R 332.2 文献标识码：A 文章编号：1007-8622(1999)04-0277-02
Influences on airway function of Guinea pigs to inhale Sulfur Dioxide and Nitrogen Dioxide mixed gas
JIN Yuan-lin,ZHANG Shao-yi，XIE Hao-qun,et al.
(Respiratory Department,Lanzhou General Hospital,Lanzhou Command,PLA,730050)
Abstract:Purpose:To evaluate the influences on airway function of Guinea pigs to inhale sulfur dioxide (SO2) and nitrogen dioxide(NO2).Methods:The tested animals were divided into 4 groups and were inhaled air and three different concentration mixed gas respectively(①SO2 5 ppm NO2 1.5 ppm ② SO2 10 ppm NO2 3 ppm ③SO2 15 ppm NO2 5 ppm)lasting 15 min by ventilator.Introtracheal pressure(IP)was measured before and after inhaling mixed gases 5 min,10 min and 15 min respectively.Airway reactivity to histamine aerosol was determined.Bronchoalveolar lavage(BAL) cells were examined.Results: After inhaled mixed gas,IP increased from baseline among three groups,but there was no significant differences between mixed gas groups and air group.Airway reactivity to histamine was remarkably increased after inhaling mixed gas.Percentage of neutrophil in BAL increased.Conclusion:Airway hyperresponsiveness can be induced by short time inhaling SO2 and NO2 mixed gas in Guinea pigs.
, 百拇医药
Key words:Sulfur Dioxide;Nitrogen Dioxide;Airway responsiveness;Guinea pig
二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)是大气污染的主要有害气体。我们测定的结果表明，坦克射击训练中舱内SO2、NO2浓度明显升高[1]。长时间吸入高浓度SO2、NO2可引起呼吸道症状，损害肺功能。但短时吸入低浓度时对肺功能影响的报道结果不一。我们模拟坦克射击后舱内不同浓度SO2、NO2混合气体对实验豚鼠进行气道刺激，旨在探讨SO2、NO2对气道功能的影响。
1 材料与方法
1.1 实验气体：实验用SO2、NO2和空气混合气体由兰州光明特种气体开发公司配制，钢瓶贮存。按坦克射击后舱内SO2、NO2不同时间污染的浓度，将实验气体分为三种浓度梯度：A组：SO2 5 ppm+NO2 1.5 ppm+空气；B组：SO2 10 ppm+NO2 3 ppm+空气；C组：SO2 15 ppm+NO2 5 ppm+空气；O组：空气为对照气体。
, 百拇医药
1.2 动物：选健康成年豚鼠40只，重500～600 g，雌雄不拘，随机分为4组，每组10只，按三组混合气体和对照气体吸入。
1.3 气道反应性测定：参照王长征介绍的方法进行[2]。按不同组别吸入实验气体15 min，在吸入混合气体前(0 min)及后5、10、15 min测定气道内压(IP)。以吸入空气为对照(O组)，在吸入三组混合气体15 min后，用组织胺进行气道激发试验，以IP升高20%时组胺浓度为PC20值。
1.4 支气管肺泡灌洗(BAL)：颈总动脉放血处死动物，用生理盐水5 ml×4进行灌洗，回收率应大于50%。前10 ml BAL液回收后用于细胞学分析，行细胞计数和分类。另取4只豚鼠吸入不同组别气体后取肺组织行病理检查。
1.5 统计学方法：各组数据用
±s表示，组间数据比较用t检验。
, 百拇医药
2 结果
2.1 吸入各组气体后IP变化：各组混合气体吸入5 min时即出现IP升高，10～15 min后下降。但与实验气体吸入前吸入空气时相比较三组气体引起气道IP变化均无显著性差异(P>0.05)，结果见表1。
表1 各组气体吸入不同时间IP(kPa)变化(±s) 组别
0 min
5 min
10 min
15 min
A组
2.51±0.59
, 百拇医药
2.63±0.53
2.64±0.52
2.56±0.37
B组
2.24±0.91
2.39±1.01
2.77±0.73
2.64±0.83
C组
3.48±0.85
3.55±0.79
3.64±0.56
, 百拇医药
3.68±0.61
2.2 气道反应性测定：吸入混合气体后三组的PC20值均高于吸入空气的对照组(P<0.05)。见表2。表2 各组PC20值比较(±s) 组别
n
PC20值
A组
10
0.1048±0.0879*
B组
10
, 百拇医药
0.1292±0.0992*
C组
10
0.0996±0.0796*
O组
10
0.2806±0.2048
注:与对照组相比差异显著，P<0.05
2.3 BAL液细胞学改变：吸入混合气体后细胞总数在三组之间和三组与对照组间无明显变化。分类结果显示肺泡巨噬细胞与中性粒细胞，在吸入实验气体后与对照组相比有改变。吸入较高浓度组变化较明显。病理组织学检查示吸入不同浓度SO2、NO2后，支气管粘膜有较多的炎细胞浸润。见表3。
, 百拇医药
表3 BAL细胞学改变(±s) 组别
n
细胞总数(106)
细胞分类(%)
巨噬细胞
淋巴细胞
中性细胞
A组
10
3.78±1.87
84.20±6.38
, 百拇医药
7.80±3.26
8.90±4.23
B组
10
3.28±1.92
82.30±8.94
8.32±4.62
9.38±3.86*
C组
10
3.92±1.02
80.10±10.2*
, http://www.100md.com
8.90±5.80
11.03±4.91*
O组
10
3.36±1.55
86.60±5.92
6.40±2.63
6.00±3.69
注:与对照组相比较差异显著，P<0.05
3 讨论
SO2、NO2均能直接刺激支气管哮喘患者的支气管，增加气道阻力，致气道反应性增高，产生呼吸道症状，而且即使低浓度下亦可引起气道功能的改变。国外资料表明，吸入0.25 ppm SO2即可引起哮喘病人的气道症状。国内研究示吸入2.5 ppm SO2 5 min即能引起气道阻力增加，FEV1和SGaw显著下降，气道反应性增加[3]。当先暴露在NO2后用SO2诱发气道高反应性的研究表明，吸入0.25 ppm NO2 30 min后，能增强SO2激发的气道高反应性[4]。正常人在短时吸入大气污染浓度SO2(<1.0 ppm)仅能使气道阻力稍增加，无明显肺功改变。Mchsonin等[5]对18例正常人吸入2.0 ppm NO2或空气1 h，表明吸入NO2后可明显增加气道对乙酰甲胆碱的反应性，但肺功改变不明显，无呼吸道症状。有研究表明持续吸入1.5 ppm NO2使正常人气道反应增高，间断吸入2.0 ppm NO2则无明显作用[6]。我们模拟坦克舱内污染气体SO2、NO2，以不同浓度组合对豚鼠吸入，检测气道功能改变。表明SO2、NO2混合气体吸入后，仅气道内压轻度升高，未能使气道功能明显改变。但可使气道对组织胺反应增加，与上述国外研究的结果相近似。提示短时吸入较低浓度SO2、NO2可使豚鼠气道反应性增高。
, 百拇医药
由于SO2易溶于水形成H2SO4可对气道产生刺激，损伤气道上皮，导致气道慢性炎症。β2受体兴奋剂、阿托品及色甘酸二钠等均能预防或抑制SO2等引起的气道痉挛，故认为SO2对气道的收缩作用可能通过胆碱能受体，或直接作用于支气管平滑肌。SO2、NO2导致正常人气道反应性增加的机制目前研究甚少，尚未阐明。可能与支气管上皮损伤与渗漏有关。当吸入2.25～5 ppm NO2 20 min，测定BAL细胞，发现肥大细胞明显增多，肥大细胞释放介质在气道收缩与气道反应增高起重要作用。我们实验结果表明吸入三组不同浓度SO2、NO2混合气体后，BAL液中炎细胞和支气管上皮炎细胞增加，可能是引起的气道高反应性的因素。对于SO2、NO2引起气道高反应性的预防与治疗，维生素C能预防NO2吸入导致的气道反应性[7]。给正常受试者服用维生素C 400 mg，3/d，共服3 d，用2.0 ppm NO2进行气道激发试验。结果表明当预先服用维生素C后，能完全消除NO2诱发的气道高反应性。
, 百拇医药
作者简介：金远林(1957-)，男，本科，副主任医师
参考文献：
[1]张绍仪，金远林，夏 钢.坦克射击训练时舱内气体污染的测定[J].解放军预防医学杂志，1997，15(1)：50-51.
[2]王长征，郭先健，王顺朝.豚鼠哮喘模型的气道反应性测定[J].第三军医大学学报，1994，16(4)：277-278.
[3]罗志杨，郑劲平，罗定芬，等.二氧化硫对支气管哮喘病人通气功能的影响及舒喘灵的预防作用[J].中华内科杂志，1990，29(4)：213-216.
[4]Jorres R,H Magnussen.Effect of 0.25 ppm nitrogen dioxide on the airway response to methacholine in asymptomatic asthmatic patients[J].Lung,1991,169:77-85.
, 百拇医药
[5]Mohsenin V.Airway responses to 2.0 ppm nitrogen dioxide in normal subjects[J].Arch Environ Health,1988,43:242-246.
[6]Frampton MW,Morrow PE,Cox C,et al.Effects of nitrogen dioxide exposure on pulmonary function and airway reactivity in normal humams[J].Am Rev Respir Dis,1991,143:522-527.
[7]Mohennin V.Effects of vitamin C on NO2-induced airway hyperresponsiveness in normal subjects:a randomized double-blind experiment[J].Am Rev Respri Dis,1987,136:1408-1411.
收稿日期：1999-04-30, http://www.100md.com
单位：兰州军区兰州总医院胸内科，兰州 730050
关键词：SO2；NO2；气道功能；实验动物
西北国防医学杂志990414 摘要：目的：探讨模拟坦克射击后舱内污染气体SO2、NO2对豚鼠气道功能的影响。方法：动物行人工通气，吸入三组不同浓度混合气体(A组：SO2 5 ppm NO2 1.5 ppm；B组：SO2 10 ppm NO2 3 ppm；C组：SO2 15 ppm NO2 5 ppm)持续15 min，于吸入前后测定气道内压(IP)，并行组胺气道激发试验。测定BAL细胞成份变化及行病理检查。结果：吸入混合气体后三组IP均有升高，但与吸入空气时相比IP无显著性差异(P>0.05)。组织胺激发后PC20值与对照组相比，三组均差异显著(P<0.05)。且BAL中性粒细胞数增加。结论：短时吸入SO2、NO2可使豚鼠气道反应性增高，导致气道炎症产生。
, 百拇医药
中图分类号：R 332.2 文献标识码：A 文章编号：1007-8622(1999)04-0277-02
Influences on airway function of Guinea pigs to inhale Sulfur Dioxide and Nitrogen Dioxide mixed gas
JIN Yuan-lin,ZHANG Shao-yi，XIE Hao-qun,et al.
(Respiratory Department,Lanzhou General Hospital,Lanzhou Command,PLA,730050)
Abstract:Purpose:To evaluate the influences on airway function of Guinea pigs to inhale sulfur dioxide (SO2) and nitrogen dioxide(NO2).Methods:The tested animals were divided into 4 groups and were inhaled air and three different concentration mixed gas respectively(①SO2 5 ppm NO2 1.5 ppm ② SO2 10 ppm NO2 3 ppm ③SO2 15 ppm NO2 5 ppm)lasting 15 min by ventilator.Introtracheal pressure(IP)was measured before and after inhaling mixed gases 5 min,10 min and 15 min respectively.Airway reactivity to histamine aerosol was determined.Bronchoalveolar lavage(BAL) cells were examined.Results: After inhaled mixed gas,IP increased from baseline among three groups,but there was no significant differences between mixed gas groups and air group.Airway reactivity to histamine was remarkably increased after inhaling mixed gas.Percentage of neutrophil in BAL increased.Conclusion:Airway hyperresponsiveness can be induced by short time inhaling SO2 and NO2 mixed gas in Guinea pigs.
, 百拇医药
Key words:Sulfur Dioxide;Nitrogen Dioxide;Airway responsiveness;Guinea pig
二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)是大气污染的主要有害气体。我们测定的结果表明，坦克射击训练中舱内SO2、NO2浓度明显升高[1]。长时间吸入高浓度SO2、NO2可引起呼吸道症状，损害肺功能。但短时吸入低浓度时对肺功能影响的报道结果不一。我们模拟坦克射击后舱内不同浓度SO2、NO2混合气体对实验豚鼠进行气道刺激，旨在探讨SO2、NO2对气道功能的影响。
1 材料与方法
1.1 实验气体：实验用SO2、NO2和空气混合气体由兰州光明特种气体开发公司配制，钢瓶贮存。按坦克射击后舱内SO2、NO2不同时间污染的浓度，将实验气体分为三种浓度梯度：A组：SO2 5 ppm+NO2 1.5 ppm+空气；B组：SO2 10 ppm+NO2 3 ppm+空气；C组：SO2 15 ppm+NO2 5 ppm+空气；O组：空气为对照气体。
, 百拇医药
1.2 动物：选健康成年豚鼠40只，重500～600 g，雌雄不拘，随机分为4组，每组10只，按三组混合气体和对照气体吸入。
1.3 气道反应性测定：参照王长征介绍的方法进行[2]。按不同组别吸入实验气体15 min，在吸入混合气体前(0 min)及后5、10、15 min测定气道内压(IP)。以吸入空气为对照(O组)，在吸入三组混合气体15 min后，用组织胺进行气道激发试验，以IP升高20%时组胺浓度为PC20值。
1.4 支气管肺泡灌洗(BAL)：颈总动脉放血处死动物，用生理盐水5 ml×4进行灌洗，回收率应大于50%。前10 ml BAL液回收后用于细胞学分析，行细胞计数和分类。另取4只豚鼠吸入不同组别气体后取肺组织行病理检查。
1.5 统计学方法：各组数据用
±s表示，组间数据比较用t检验。, 百拇医药
2 结果
2.1 吸入各组气体后IP变化：各组混合气体吸入5 min时即出现IP升高，10～15 min后下降。但与实验气体吸入前吸入空气时相比较三组气体引起气道IP变化均无显著性差异(P>0.05)，结果见表1。
表1 各组气体吸入不同时间IP(kPa)变化(
±s) 组别0 min
5 min
10 min
15 min
A组
2.51±0.59
, 百拇医药
2.63±0.53
2.64±0.52
2.56±0.37
B组
2.24±0.91
2.39±1.01
2.77±0.73
2.64±0.83
C组
3.48±0.85
3.55±0.79
3.64±0.56
, 百拇医药
3.68±0.61
2.2 气道反应性测定：吸入混合气体后三组的PC20值均高于吸入空气的对照组(P<0.05)。见表2。表2 各组PC20值比较(
±s) 组别n
PC20值
A组
10
0.1048±0.0879*
B组
10
, 百拇医药
0.1292±0.0992*
C组
10
0.0996±0.0796*
O组
10
0.2806±0.2048
注:与对照组相比差异显著，P<0.05
2.3 BAL液细胞学改变：吸入混合气体后细胞总数在三组之间和三组与对照组间无明显变化。分类结果显示肺泡巨噬细胞与中性粒细胞，在吸入实验气体后与对照组相比有改变。吸入较高浓度组变化较明显。病理组织学检查示吸入不同浓度SO2、NO2后，支气管粘膜有较多的炎细胞浸润。见表3。
, 百拇医药
表3 BAL细胞学改变(
±s) 组别n
细胞总数(106)
细胞分类(%)
巨噬细胞
淋巴细胞
中性细胞
A组
10
3.78±1.87
84.20±6.38
, 百拇医药
7.80±3.26
8.90±4.23
B组
10
3.28±1.92
82.30±8.94
8.32±4.62
9.38±3.86*
C组
10
3.92±1.02
80.10±10.2*
, http://www.100md.com
8.90±5.80
11.03±4.91*
O组
10
3.36±1.55
86.60±5.92
6.40±2.63
6.00±3.69
注:与对照组相比较差异显著，P<0.05
3 讨论
SO2、NO2均能直接刺激支气管哮喘患者的支气管，增加气道阻力，致气道反应性增高，产生呼吸道症状，而且即使低浓度下亦可引起气道功能的改变。国外资料表明，吸入0.25 ppm SO2即可引起哮喘病人的气道症状。国内研究示吸入2.5 ppm SO2 5 min即能引起气道阻力增加，FEV1和SGaw显著下降，气道反应性增加[3]。当先暴露在NO2后用SO2诱发气道高反应性的研究表明，吸入0.25 ppm NO2 30 min后，能增强SO2激发的气道高反应性[4]。正常人在短时吸入大气污染浓度SO2(<1.0 ppm)仅能使气道阻力稍增加，无明显肺功改变。Mchsonin等[5]对18例正常人吸入2.0 ppm NO2或空气1 h，表明吸入NO2后可明显增加气道对乙酰甲胆碱的反应性，但肺功改变不明显，无呼吸道症状。有研究表明持续吸入1.5 ppm NO2使正常人气道反应增高，间断吸入2.0 ppm NO2则无明显作用[6]。我们模拟坦克舱内污染气体SO2、NO2，以不同浓度组合对豚鼠吸入，检测气道功能改变。表明SO2、NO2混合气体吸入后，仅气道内压轻度升高，未能使气道功能明显改变。但可使气道对组织胺反应增加，与上述国外研究的结果相近似。提示短时吸入较低浓度SO2、NO2可使豚鼠气道反应性增高。
, 百拇医药
由于SO2易溶于水形成H2SO4可对气道产生刺激，损伤气道上皮，导致气道慢性炎症。β2受体兴奋剂、阿托品及色甘酸二钠等均能预防或抑制SO2等引起的气道痉挛，故认为SO2对气道的收缩作用可能通过胆碱能受体，或直接作用于支气管平滑肌。SO2、NO2导致正常人气道反应性增加的机制目前研究甚少，尚未阐明。可能与支气管上皮损伤与渗漏有关。当吸入2.25～5 ppm NO2 20 min，测定BAL细胞，发现肥大细胞明显增多，肥大细胞释放介质在气道收缩与气道反应增高起重要作用。我们实验结果表明吸入三组不同浓度SO2、NO2混合气体后，BAL液中炎细胞和支气管上皮炎细胞增加，可能是引起的气道高反应性的因素。对于SO2、NO2引起气道高反应性的预防与治疗，维生素C能预防NO2吸入导致的气道反应性[7]。给正常受试者服用维生素C 400 mg，3/d，共服3 d，用2.0 ppm NO2进行气道激发试验。结果表明当预先服用维生素C后，能完全消除NO2诱发的气道高反应性。
, 百拇医药
作者简介：金远林(1957-)，男，本科，副主任医师
参考文献：
[1]张绍仪，金远林，夏 钢.坦克射击训练时舱内气体污染的测定[J].解放军预防医学杂志，1997，15(1)：50-51.
[2]王长征，郭先健，王顺朝.豚鼠哮喘模型的气道反应性测定[J].第三军医大学学报，1994，16(4)：277-278.
[3]罗志杨，郑劲平，罗定芬，等.二氧化硫对支气管哮喘病人通气功能的影响及舒喘灵的预防作用[J].中华内科杂志，1990，29(4)：213-216.
[4]Jorres R,H Magnussen.Effect of 0.25 ppm nitrogen dioxide on the airway response to methacholine in asymptomatic asthmatic patients[J].Lung,1991,169:77-85.
, 百拇医药
[5]Mohsenin V.Airway responses to 2.0 ppm nitrogen dioxide in normal subjects[J].Arch Environ Health,1988,43:242-246.
[6]Frampton MW,Morrow PE,Cox C,et al.Effects of nitrogen dioxide exposure on pulmonary function and airway reactivity in normal humams[J].Am Rev Respir Dis,1991,143:522-527.
[7]Mohennin V.Effects of vitamin C on NO2-induced airway hyperresponsiveness in normal subjects:a randomized double-blind experiment[J].Am Rev Respri Dis,1987,136:1408-1411.
收稿日期：1999-04-30, http://www.100md.com