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煤矿尘体内外细胞毒性和致纤维化作用的相关研究 |
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曾昭玉1 杨赛丽1 沈汉明2 张琪凤1 谢隆化1
研究粉尘对机体的危害作用，主要采用慢性动物实验，辅以体外细胞培养或支气管肺泡灌洗(BAL)方法。有关粉尘体外细胞毒性与体内致肺纤维化作用相关性的报道不一［1～3］，而体内肺细胞毒性与致纤维化性的相关关系报道较少。为了探讨3项试验间的关系，我们通过对3种煤矿尘致病性的研究，运用灰色关联度分析，比较了体内外细胞毒性与致纤维化作用之间的相关性。
一、材料与方法
1.实验用粉尘：样尘取自浙江省3个煤矿的井下巷壁沉积尘，经研磨使90%以上尘粒<5 μm。3种矿尘(A、B、C)的游离SiO2分别占27.0%、25.3%和10.6%。标准石英粉尘由中国预防医学科学院劳动卫生与职业病研究所提供。
2.体外细胞毒性试验：按Myrvik法经BAL收集大鼠肺巨噬细胞(AM)，制成1×106/ml浓度的细胞悬液，常规培养，细胞贴壁后换液加尘，粉尘的实验终浓度为150 μg/ml。37℃下接尘24小时后，用台盼蓝染色法检测AM存活率，用显微分光光度法测定酸性磷酸酶(ACP)的相对含量［4］。
3.体内肺细胞毒性试验：体重200 g左右的雄性Wistar大鼠，随机分为矿尘A、B、C 3组和石英与生理盐水对照组，经气管内1次注入50 mg粉尘悬液1 ml或生理盐水1 ml，染尘后2周解剖动物，以生理盐水行BAL，将灌洗回收液离心，用丙酮酸法测定上清液中乳酸脱氢酶(LDH)活性，沉淀物做细胞计数。
4.体内致纤维化试验：动物分组与染尘方法同前。大鼠染尘后6个月剖检，取肺测定全肺干重和胶原蛋白含量(氯胺T法)。
二、结果
1.体外细胞毒性：AM加尘培养后细胞存活率和ACP含量的变化，提示矿尘对AM膜通透性、溶酶体膜稳定性的影响，反映矿尘的细胞毒性(表1)。
表1 煤矿尘对大鼠肺巨噬细胞
的影响(每组6例，±s)
组别 巨噬细胞存活率
(%) 酸性磷酸酶相对
含量(AU/μm2)
矿尘A
89.2±
0.66*△ 1.42±
0.059*△
矿尘B
89.0±
0.89*△ 1.66±
0.058*△
矿尘C
76.6±
0.68*△ 2.18±
0.051*△
石英
64.2±
1.24 2.46±
0.062
对照
96.6±
0.60 0.53±
0.032
方差分析，与对照组比较*P<0.01，与石英组比较△P<0.01，下同
2.体内肺细胞毒性：染尘后早期，大鼠肺灌洗回收液(BALF)中细胞总数和LDH活性的变化，提示肺组织炎性反应和肺细胞损伤情况，反映矿尘的肺细胞毒性，结果见表2。
3.致肺纤维化作用：染尘后晚期，大鼠全肺干重和胶原蛋白含量是肺纤维化程度的评价指标，反映矿尘的致纤维化能力，结果见表3。
4.灰色关联度分析：为比较3项试验间的关系，采用灰色关联度分析，以肺胶原蛋白作为参照数列，其他指标为比较数列，原始数据经初值化处理后，计算各项指标(AM存活率换算成死亡率)与肺胶原蛋白的关联系数和关联度，结果见表4。将各关联度按大小顺序排列为关联序：LDH>细胞数>ACP>细胞死亡率。关联序显示出体内细胞毒性指标(LDH、细胞数)的关联度大于体外细胞毒性指标(ACP、细胞死亡率)的关联度，表明体内肺细胞毒性比体外细胞毒性与纤维化程度的联系更密切。
表2 煤矿尘对大鼠肺灌洗回收液中
细胞数和乳酸脱氢酶活性的影响(±s)
组别 样本数 细胞总数
(×106) 乳酸脱氢酶
活性(U/L)
矿尘A
4
16.61±
7.69*△ 313.40±
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