丙酮酸乙酯对氯气染毒大鼠肺组织一氧化氮及一氧化氮合酶抑制作用

丙酮酸乙酯对氯气染毒大鼠肺组织一氧化氮及一氧化氮合酶抑制作用探讨丙酮酸乙酯（EP）对氯气染毒大鼠肺组织中一氧化氮（NO）含量及一氧化氮合酶（NOS）活性的影响。方法30只SD大鼠随机分为正常对照组，染毒组和EP治疗组，每组各10只动物。正常对照组以空气为对照。染毒组给予2536mg/m的氯气动态染毒，染毒时间为20min。染毒后立即给予生理盐水对照或EP（40mg/kg）治疗。于染毒后6h麻醉后采集样本进行肺组织病理检测，并测定组织匀浆中NO含量以及总一氧化氮合酶（TNOS）和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）活性。结果氯气中毒后病理检查结果显示肺组织呈急性肺损伤（ALI）表现，肺组织中NO含量以及总TNOS和iNOS活性显著增加。EP治疗后显著改善了氯气中毒导致的ALI，降低了肺组织中NO含量以及总TNOS和iNOS活性。结论EP治疗可以有效缓解氯气中毒导致的ALI，这可能与其抑制NOS活性，降低NO含量有关。氯气作为一种基础化工原料被广泛应用于工业、农业以及医药卫生等行业。我国是氯气的世界生产大国，因此在生产中由于操作不当造成的氯气泄漏导致人员伤亡事件时有发生。氯气是黄绿色的刺激性气体，其比重为空气的2.5倍，中毒后主要引起急性肺损伤（ALI）症状[1]。氯气和组织中的水发生反应形成次氯酸及自由基具有很强的氧化性，参与了ALI的发生[2]。一氧化氮（NO）作为一种重要的活性氮自由基，参与了多种形式的肺组织氧化性损伤。在哺乳动物细胞内，NO主要由三种一氧化氮合酶（NOS）合成：内皮型NOS（eNOS），神经型NOS（nNOS）和诱导型NOS（iNOS）。来源于iNOS的NO作为炎症介质在多种疾病中发挥了重要作用。研究表明，NO参与了氯气导致的肺损伤的发生[3]。丙酮酸乙酯（EP）是丙酮酸的一种衍生产物，在许多急性肺损伤动物模型中具有重要的抗炎和抗氧化保护作用。在光气等导致的ALI中，EP通过抑制iNOS的表达降低了肺组织中NO含量，缓解了ALI的发生[4]。本研究中，通过给予氯气染毒大鼠EP处理以探讨EP对氯气染毒大鼠ALI以及肺组织中NO含量及NOS活性的影响。1材料和方法1.1材料1.1.1实验仪器和试剂全波段多功能酶标仪（TECAN），氯气检测器GD80-CL2（深圳科尔诺公司），BCA蛋白检测试剂盒（Pierce），EP（Sigma）。一氧化氮试剂盒，一氧化氮合酶（NOS）测定试剂盒购自南京建成科技有限公司。氯气购自西安市化工厂。1.1.2动物及分组30只SD大鼠(清洁级)由第四军医大学实验动物中心提供，雄性，体重180～220g，随机分为3组：正常对照组，染毒组和EP治疗组，每组各10只动物。各组动物于染毒后立即给予相应药物。正常对照组和染毒组给予生理盐水，EP治疗组给予EP（40mg/kg）。动物于染毒后6h麻醉后采集样本进行检测。1.2实验方法1.2.1染毒方法正常对照组大鼠以空气为对照。染毒组大鼠置于染毒柜中，给予2536mg/m的氯气动态染毒，染毒时间为20min。将氯气与一定量空气混合后通入染毒柜中，采用氯气含量检测器检测浓度。1.2.2肺组织病理检测肺组织固定于10%福尔马林溶液中，石蜡包埋，苏木精-伊红（HE）染色后镜下观察肺组织细胞浸润，肺泡毛细血管充血以及肺泡内水肿液。1.2.3肺组织匀浆检测每组10只动物取右肺中叶，匀浆。肺组织中NO、TNOS以及iNOS均按试剂盒说明书要求操作。1.3统计分析结果以±s的形式表示，实验数据经由统计软件SPSS13.0中的ANOVA、Dunnett-t进行组与组之问的两两比较分析，以α=0.05为检验水准。2结果2.1病理学观察染毒后6h肺组织呈现明显的ALI表现。肺泡腔内有少量水肿液，肺组织结构紊乱，红细胞渗出明显，较多炎细胞弥漫浸润。EP治疗后，肺组织ALI表现明显改善。肺组织结构完整，炎细胞渗出及出血较少。正常对照，肺组织结构清晰，肺泡间隔薄，无炎症反应及肺水肿（图1）。图1EP治疗缓解了氯气中毒导致的ALI（×200）。注：A：空气+生理盐水；B：氯气+生理盐水；C：氯气+EP2.2肺组织中NO含量变化动物氯气染毒后6h肺组织中NO含量较正常对照组显著增加，EP治疗显著降低了肺组织中NO含量。表明氯气损伤引发了NO的大量产生，这可能参与了氯气导致的氧化应激反应，而EP可以有效抑制这一反应（P0.05,图2）。3讨论氯气是一种高反应性气体，中毒后主要引起肺水肿、出血等ALI表现。NO是一种重要的炎症介质。它主要是通过产生活性氮并被炎症细胞释放发挥作用[5]。在病理状态下，NO可以通过血管舒张等发挥对机体的保护作用。但是，当NO大量产生时，NO可以通过与过氧化物反应产生一种强的活性氮产物—过氧亚硝酸盐。因此，机体在受到外界损伤刺激时产生的大量的NO被认为是一种重要的炎症反应[6]。NO在体内主要由三种酶合成，eNOS、nNOS和iNOS。其中iNOS是机体受到损伤刺激时NO的主要来源。研究表明，LPS、光气等可以诱导肺泡巨噬细胞、肺内皮细胞、上皮细胞以及间质细胞产生大量的NO和过氧化物。其主要机制是诱导了iNOS的表达[7]。抑制iNOS表达及活性被认为与肺抗炎反应密切相关。EP是一种人工合成的，在体内可以分解为丙酮酸的物质。研究发现EP可以有效抑制光气等诱导的iNOS的表达及肺内NO含量，从而缓解了ALI的发生[8]。本研究中采用2536mg/m染毒20min后立即给予EP（40mg/kg）治疗。结果表明，氯气暴露后出现肺组织结构破坏，大量炎症细胞浸润，红细胞渗出，肺泡间隙有少量水肿液等ALI表现。肺组织中NO含量以及TNOS和iNOS活性显著增加。这表明氯气引起的肺组织NO升高导致的自由基损伤增加可能是诱导ALI的重要因素。EP通过抑制TNOS和iNOS活性显著降低了NO含量，改善了ALI，这可能是治疗氯气ALI的有效方法之一。4参考文献[1]ZarogiannisSG,JurkuvenaiteA,FernandezS,etal.AscorbateanddeferoxamineadministrationafterChlorineexposuredecreasemortalityandlunginjuryinmice[J].AmJRespirCellMolBiol,2011,45(2):386-392.[2]SongW,WeiS,LiuG,etal.Postexposureadministrationofa{beta}2-agonistdecreaseschlorine-inducedairwayhyperreactivityinmice[J].AmJRespirCellMolBiol,2011,45(1):88-94.[3]MartinJG,CampbellHR,IijimaH,etal.Chlorine-inducedinjurytotheairwaysinmice[J].AmJRespirCritCareMed,2003,168(5):568-574.[4]ChenHL,BaiH,XiMM,etal.Ethylpyruvateprotectsratsfromphosgene-inducedpulmonaryedemabyinhibitingcyclooxygenase2andinduciblenitricoxidesynthaseexpression[J].JApplToxicol,2011.DOI:10.1002/jat.1713.[5]LaiCS,LeeJH,HoCT,etal.Rosmanolpotentlyinhibitslipopolysaccharide-inducediNOSandCOX-2expressionthroughdownregulatingMAPK,NF-kappaB,STAT3andC/EBPsignalingpathways[J].JAgricFoodChem,2009,57(22):10990-10998.[6]BabizhayevMA,DeyevAI.ManagementofthevirulentinfluenzavirusinfectionbyoralformulationofnonhydrolizedcarnosineandisopeptideofcarnosineattenuatingproinflammatoryCytokine-Inducednitricoxideproduction[J].AmJTher,2010.DOI:10.1097/MJT.0b013e3181dcf589.[7]SkidgelRA,GaoXP,BrovkovychV,etal.Nitricoxidestimulatesmacrophageinflammatoryprotein-2expressioninsepsis[J].JImmunol,2002,169(4):2093-2101.[8]KungCW,LeeYM,ChengPY,etal.EthylpyruvatereducesacutelunginjuryviaregulationofiNOSandHO-1expressioninendotoxemicrats[J].JSurgRes,2011,167(2):323-331.