自上世纪80年代以来，大气颗粒物对人体健康的影响已经受到全社会的广泛关注，研究表明大气细颗粒物（particulate matter ≤ 2.5 μm in aerodynamic diameter，PM_2.5）与很多不可逆的健康损伤有关^{[1 – 2]}；PM_2.5导致的健康损害与炎症和氧化应激密切相关^{[3 – 5]}。研究发现具有抗氧化、抗炎功能的物质对PM_2.5诱导的肺损伤有一定的保护作用^[6]。如一定剂量的硒可在一定程度上恢复PM_2.5导致的肺相关抗氧化酶水平的降低^[7]；桔梗总皂苷可通过影响PM_2.5致肺损伤大鼠surfactant protein A（SP-A）的表达，促进肺泡II型上皮细胞（alveolar type II epithelial cell，ACE-II）的修复^[8]；硫辛酸可通过提高抗炎因子白细胞介素 – 10（interleukin-10，IL-10）水平，缓解内毒素诱导的急性肺损伤 ^[9]；α – 硫辛酸（alpha lipoic acid，ALA）预处理，可显著改善油酸诱导的肺超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等抗氧酶水平的降低，丙二醛（malondialdehyde，MDA）水平的升高及肺病理学改变 ^[10]。本研究通过PM_2.5诱导大鼠急性肺损伤，观察硫辛酸预处理对肺泡灌洗液、肺组织中相关抗氧化酶改变，探讨硫辛酸对PM_2.5导致急性肺损伤的保护作用及机制，旨在为硫辛酸在治疗急性肺损伤领域中的应用提供理论依据。结果报告如下。

2017年12月，采用颗粒物采样器采集山东省潍坊市城区4个采样点连续24 h PM_2.5样品，采样高度为10～15 m。将采集有PM_2.5的滤膜剪碎（0.5 × 0.2 cm），置去离子水中，用超声波清洗器进行低温超声震荡约30 min，反复进行4次震荡提取，洗脱粘附在滤膜上的细颗粒物，合并震荡液并经6层纱布过滤，用真空冷冻干燥机对滤液进行冷冻干燥，干燥后颗粒物样品置于 – 20 ℃保存。临用时用灭菌生理盐水将其配制成所需浓度的混悬液，并再次进行超声震荡，使其混合均匀。

SPF级雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠48只，体重（220 ± 20）g，购自青岛动物实验中心，生产许可证号为SCXK（鲁）20140007。适应性喂养3 d，自然光照、明暗交替，自由进食、饮水。本研究经潍坊医学院伦理委员会审查并批准，批准号为WFMC2016/SQ-06。

α – 硫辛酸（ALA）（分析纯，天津化学试剂厂）；MDA、SOD、谷胱甘肽（glutathione，GSH）和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）检测试剂盒（南京建成生物工程研究所）。TH-150Ⅲ智能中流量颗粒物采样器（武汉天虹仪表有限责任公司）；KQ-500DV超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；FDU-1200真空冷冻干燥机（杭州嘉维创新科技有限公司）；multiskan FC型酶标仪（美国赛默飞世尔仪器有限公司）；3-18K低温离心机（德国SIGMA公司）。

48只大鼠随机分为6 组：对照组、PM_2.5组、硫辛酸对照组、低、中、高剂量硫辛酸组，每组8只。对照组：腹腔注射适量生理盐水，气管滴注生理盐水；PM_2.5组大鼠腹腔注射生理盐水，气管滴注PM_2.5悬浮液2 mL/kg；低、中、高剂量硫辛酸组大鼠分别腹腔注射ALA溶液20、40、80 μg/kg，气管滴注PM_2.5悬浮液2 mL/kg。大鼠于实验室适应性喂养3 d，第4天早8时，对照组及PM_2.5组大鼠腹腔注射生理盐水，硫辛酸组大鼠腹腔注射不同剂量 α-ALA溶液，第5天早8时，对照组与硫辛酸对照组（α-ALA80 μg/kg）大鼠气管滴注生理盐水，其余各组大鼠气管滴注PM_2.5悬液，24 h后腹腔注射水合氯醛麻醉，取材，待测。实验期间，每日对大鼠进行干预前，观察一般状况，称重并记录。

大鼠腹腔注射水合氯醛麻醉后取腹主动脉血10 mL于离心管中，室温静置1～2 h，离心，取上清并分装，存放于 – 20 ℃待用，采用试剂盒法分别检测SOD、GSH、GSH-Px活力和MDA含量。严格按照试剂盒说明书操作。

处死大鼠后，暴露气管，剪一斜口，插入带有聚乙烯管的肺灌洗针头，结扎固定。缓慢注入4 mL生理盐水，缓慢抽出灌洗液，边操作边轻轻按摩胸部以增加灌洗液的洗出率，并进行分装，4 ℃保存。采用试剂盒法分别检测SOD、GSH、GSH-Px活力和MDA含量。严格按照试剂盒说明书操作。。

取每只大鼠未进行灌洗的肺脏组织，利用冷的生理盐水制成10 %的组织匀浆（整个匀浆过程均在冰上操作），采用试剂盒法分别检测SOD、GSH、GSH-Px活力和MDA含量。严格按照试剂盒说明书操作。。

数据采用 $\bar x$ ± s表示，采用SPSS 11.0软件进行分析，组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用SNK-q法，以P < 0.05为差异有统计学意义。

结果显示，对照组、硫辛酸对照组、PM_2.5组、硫辛酸低、中、高剂量组大鼠体重增重分别为（96.35 ± 4.32）、（95.99 ± 5.03）、（63.5 ± 3.69）、（66.19 ± 3.73）、（80.69 ± 4.13）、（93.56 ± 4.31）g；大鼠暴露PM_2.5后，体重增加缓慢，与对照组比较，PM_2.5组大鼠体重增重明显减少（P < 0.05）；与PM _2.5组比较，高剂量硫辛酸组大鼠体重增重明显增加（P < 0.05）。

表 1

表 1 硫辛酸对PM2.5染毒大鼠血清中抗氧化指标影响（ $\bar x$ ± s，n = 8） 组别（μg/kg） SOD（U/mL） GSH-Px（U/L） GSH（μmol/L） MDA（nmol/mL） GSSG/GSH 对照组 63.29 ± 3.21 297.7 ± 13.32 94.0 ± 4.21 3.17 ± 0.21 0.40 ± 0.017 PM2.5组 37.07 ± 4.18 a 201.5 ± 8.87 51.3 ± 2.70 a 6.48 ± 0.32 a 0.59 ± 0.041 a 硫辛酸对照组 63.12 ± 3.30 300.5 ± 13.72 92.4 ± 4.29 2.99 ± 0.25 0.41 ± 0.019 硫辛酸 20 43.88 ± 2.0 223.4 ± 9.61 69.3 ± 3.99 5.30 ± 0.26 0.50 ± 0.027 40 51.21 ± 2.92 b 263.6 ± 10.08 b 79.9 ± 4.41 b 4.92 ± 0.22 0.46 ± 0.016 80 59.19 ± 3.01 b 279.8 ± 10.32 b 87.7 ± 4.04 b 3.59 ± 0.19 b 0.43 ± 0.017 b 　　注：与对照组比较，a P < 0.05；与PM 2.5组比较，b P < 0.05。

表 1 硫辛酸对PM2.5染毒大鼠血清中抗氧化指标影响（ $\bar x$ ± s，n = 8）

与对照组比较，PM_2.5组大鼠血清SOD、GSH水平降低，MDA含量、氧化型谷胱甘肽（glutathione disulfide，GSSG）/GSH比值升高（P < 0.05）；与PM _2.5组比较，中、高剂量硫辛酸组大鼠血清SOD、GSH-Px、GSH水平均显著升高（P < 0.05），高剂量硫辛酸干预组MDA含量、GSSG/GSH比值均明显降低（ P < 0.05）。

表 2

表 2 硫辛酸对PM2.5染毒大鼠肺泡灌洗液中抗氧化指标影响（ $\bar x$ ± s，n = 8） 组别（μg/kg） SOD（U/mL） GSH-Px（U/L） GSH（μmol/L） MDA（nmol/mL） GSSG/GSH 对照组 46.29 ± 2.5 220.7 ± 10.19 28.6 ± 1.27 2.17 ± 0.15 0.46 ± 0.021 PM2.5组 31.07 ± 6.70 146.5 ± 7.79a 12.6 ± 6.30a 5.28 ± 0.21a 0.66 ± 0.032a 硫辛酸对照组 49.12 ± 2.30 216.5 ± 10.79 28.4 ± 1.91 2.72 ± 0.18 0.40 ± 0.027 硫辛酸 20 33.88 ± 1.80 159.7 ± 7.21 13.3 ± 6.01 4.10 ± 0.22 0.51 ± 0.024 40 40.21 ± 2.90 192.6 ± 8.88b 22.4 ± 9.41b 3.72 ± 0.18 0.49 ± 0.023b 80 43.90 ± 2.12 209.8 ± 9.02b 27.7 ± 11.4b 2.59 ± 0.17b 0.47 ± 0.019b 　　注：与对照组比较，a P < 0.05；与PM 2.5组比较，b P < 0.05。

表 2 硫辛酸对PM2.5染毒大鼠肺泡灌洗液中抗氧化指标影响（ $\bar x$ ± s，n = 8）

与对照组比较，PM_2.5组大鼠肺泡灌洗液中GSH-Px、GSH水平明显降低，MDA含量、GSSG/GSH比值升高（P < 0.05）；与PM _2.5组比较，中、高剂量硫辛酸组大鼠肺泡灌洗液中GSH-Px、GSH水平显著升高，GSSG/GSH比值明显降低（P < 0.05），高剂量硫辛酸组MDA水平明显降低（ P < 0.05）。

表 3

表 3 硫辛酸对PM2.5染毒大鼠肺组织中抗氧化指标影响（ $\bar x$ ± s，n = 8） 组别（μg/kg） SOD（U/mL） GSH-Px（U/mg） GSH（μmol/L） MDA（nmol/mL） GSSG/GSH 对照组 169.29 ± 8.70 793.7 ± 25.19 240.6 ± 11.27 5.17 ± 0.36 0.36 ± 0.030 PM2.5组 120.07 ± 6.70a 556.5 ± 16.79a 122.1 ± 5.30a 8.88 ± 0.19a 0.56 ± 0.039a 硫辛酸对照组 169.12 ± 7.30 756.5 ± 21.79 248.7 ± 13.21 5.12 ± 0.40 0.35 ± 0.029 硫辛酸 20 123.88 ± 6.10 529.7 ± 18.21 137.3 ± 6.0 9.10 ± 0..41 0.51 ± 0.035 40 145.21 ± 6.90 592.6 ± 16.88 183.4 ± 13.41 b 7.72 ± 0.81 0.42 ± 0.031 80 159.42 ± 7.12 b 656.8 ± 19.02 231.7 ± 11.4 b 6.09 ± 0.31 0.39 ± 0.024 b 　　注：与对照组比较，a P < 0.05；与PM 2.5组比较，b P < 0.05。

表 3 硫辛酸对PM2.5染毒大鼠肺组织中抗氧化指标影响（ $\bar x$ ± s，n = 8）

与对照组比较，PM_2.5组大鼠肺组织中SOD、GSH、GSH-Px水平均显著降低，MDA含量、GSSG/GSH比值明显增加（P < 0.05）；与PM _2.5组比较，高剂量硫辛酸组大鼠肺组织中SOD、中高剂量硫辛酸组GSH水平明显升高、高剂量硫辛酸组GSSG/GSH比值明显降低（P < 0.05）。

大气污染物种类繁多，其中颗粒物，尤其是细颗粒物被认为危害最大。呼吸系统是大气污染物直接作用的靶器官，在肺部炎症发生、肺纤维化及肺癌的发生中具有重要作用^[6]。有研究认为，氧化应激及炎症损伤是细颗粒物诱导肺损伤的可能机制^{[3, 6]}。硫辛酸具有较高的电子密度，与活性氧（reactive oxygen species，ROS）反应能力较强，有良好的抗氧化性，可清除自由基，对缺血、缺氧、抗炎及氧化应激有一定缓解作用^{[11 – 12]}。体重变化是毒理学评价物质毒性的指标之一，可反映PM_2.5对动物生长发育及一般状态的影响^[13]。本研究结果显示，大鼠暴露一定量PM_2.5后，其体重增重减少；给予不同剂量硫辛酸后体重增重逐渐增加。提示，硫辛酸对PM_2.5染毒所致大鼠生长发育毒性具有一定拮抗作用。

机体内存在抗氧化防御系统，可清除体内过多的自由基及活性氧，维持机体的氧化还原平衡状态。研究表明PM_2.5进入机体内可诱导产生ROS，导致相关抗氧化酶如SOD、GSH、GSH-Px含量或活力降低，加速脂质过氧化过程^[14]。本研究结果显示，PM_2.5染毒可使大鼠血清、肺泡灌洗液及肺组织中SOD、GSH、GSH-Px含量或活力降低，MDA含量升高。与已有研究结果一致^{[13, 15 – 16]}。硫辛酸干预后，随着剂量增加，抗氧化酶活力逐渐升高，但无明显的剂量效应关系，MDA水平及GSSG/GSH亦随硫辛酸剂量增加而下降。可能与硫辛酸具有较高的电子密度、良好的抗氧化性，可清除自由基等性质有关^{[11 – 12]}。硫辛酸是丙酮酸脱氢酶的辅助因子，能够增加细胞内谷胱甘肽水平，而谷胱甘肽是机体内抗氧化防御系统的成员之一，具有较强的清除自由基能力^[15]。

综上所述，不同剂量硫辛酸对PM_2.5诱导的大鼠急性肺损伤具有一定保护作用；其机制可能与硫辛酸具有较强的抗氧化性能有关。但参与抗氧化过程的分子及通路多而复杂，具体机制还有待进一步深入研究。