中国公共卫生  2015, Vol. 31 Issue (6): 767-770   PDF    
引用本文
李莉珊, 马琼锦, 裴益玲, 杨凌, 杨莹莹, 蒋蓉芳, 宋伟民. 鱼油对PM2.5所致心血管炎性和氧化损伤拮抗作用[J]. 中国公共卫生, 2015, 31(6): 767-770.
LI Li-shan, MA Qiong-jin, PEI Yi-ling, et al. Effect of deep-sea fish oil on PM2.5-induced inflammatory and oxidative stress damage of cardiovascular system in rats[J]. Chinese Journal of Public Health, 2015, 31(6): 767-770.
鱼油对PM2.5所致心血管炎性和氧化损伤拮抗作用
李莉珊, 马琼锦, 裴益玲, 杨凌, 杨莹莹, 蒋蓉芳, 宋伟民     
复旦大学公共卫生学院 公共卫生安全教育部重点实验室, 上海 200032
数字出版日期：2015-3-4 17:41
基金项目：国家自然科学基金(81172617)
作者简介：李莉珊(1989-), 女, 山东枣庄人, 硕士在读, 研究方向:环境毒理学。
通讯联系人：宋伟民, E-mail:wmsong@shmu.edu.cn
摘要：目的 探讨深海鱼油对大气细颗粒物(PM2.5)引起的心血管系统中的炎性损伤和氧化应激损伤影响。方法 将SD雄性大鼠随机分为鱼油低、中、高剂量组, 鱼油对照组, 溶剂对照组(玉米油)和PM2.5染毒组;鱼油组大鼠先进行深海鱼油灌胃28 d, 再进行PM2.5气管滴注染毒隔天1次, 共3次, PM2.5染毒期间同时进行鱼油灌胃, PM2.5染毒组先正常饲养28 d, 再进行PM2.5染毒;取血清检测白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子α(TNF-α) 、超敏C反应蛋白(hs-CRP)、丙二醛(MDA)、总超氧化物歧化酶(T-SOD)、谷胱甘肽(GSH)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)。结果 与溶剂对照组比较, PM2.5染毒组大鼠血清中IL-6 、TNF-α、hs-CRP、MDA含量[分别为(24.94±2.06)、(821.45±14.26)ng/mL、(3.10±0.28)mg/L、(15.88±1.41)nmol/mL]升高, GSH、GSH-Px、T-SOD活性[(4.62±0.37)μmol/L、(289.28±30.65)活力单位、(239.26±4.97)U/mL]降低(均P<0.05);与PM2.5染毒组比较, 鱼油高剂量组大鼠血清中IL-6 、TNF-α、hs-CRP、MDA含量[分别为(16.67±0.23)、(73.01±3.80)ng/mL、(1.36±0.22)mg/L、(11.82±0.79)nmol/mL]下降, GSH、GSH-Px、T-SOD活性[(24.05±3.83)μmol/L、(531.33±40.39)活力单位、(273.36±3.92)U/mL]升高, 呈剂量效应关系(均P<0.05)。结论 深海鱼油对大气PM2.5所致心血管系统炎性反应和氧化应激损伤具有明显拮抗作用。
关键词： 大气细颗粒物(PM2.5)     深海鱼油     心血管炎性     氧化应激    
Effect of deep-sea fish oil on PM2.5-induced inflammatory and oxidative stress damage of cardiovascular system in rats
LI Li-shan, MA Qiong-jin, PEI Yi-ling, et al    
Department of Environmental Health,School of Public Health,Fudan University,Shanghai 200032,China
Abstract: Objective To explore the effect of deep-sea fish oil on inflammatory and oxidativestress damage of cardiovascular system caused by particulate matter ≤ 2.5 μm in aerodynamic diameter(PM2.5).Methods Male Sprague-Dawley rats were divided into low-, medium-, and high-dose deep-sea fish oil groups, deep-sea fish oil control group, solvent group(corn oil)and PM2.5 exposure group.The PM2.5 was sampled from ambient air in an urban area of Shanghai city.The rats in deep-sea fish oil groups were administered with deep-sea fish oil by gavage for 28 days and then exposed to PM2.5(8.0 mg/kg)with intratracheal instillation once the other day for 3 times.The rats in PM2.5 exposure group were bred normally for 28 days and then exposed to PM2.5 by intratracheal instillation.The rats in deep-sea fish oil and solvent control groups were administered with deep-sea fish or corn oil for 35 days, respectively.Serum interleukin 1-beta(IL-1β), interleukin 6(IL-6), tumor necrosis factor alpha(TNF-α), high sensitive C-reaction protein(hs-CRP), malondialdehyde(MDA), total superoxide dismutase(T-SOD), glutathione(GSH), and glutathione peroxidase(GSH-Px)of the rats were detected after the completion of the treatments.Results Compared with the solvent group, the contents of IL-1β(1 155.98±100.28 ng/ml), IL-6(24.94±2.06 ng/ml), TNF-α(821.45±14.26 ng/ml), hs-CRP(3.10±0.28 mg/L), and MDA(15.88±1.41 nmol/ml)increased and the contents of GSH(4.62±0.37 μmol/L), GSH-Px(289.28±30.65 U/ml), and T-SOD(239.26±4.97 U/ml)decreased in the rats of PM2.5 exposure group.Compared with the PM2.5 exposure group, the contents of IL-6(16.67±0.23 ng/mL), TNF-α(73.01±3.80 ng/mL), hs-CRP(1.36±0.22 mg/L), and MDA(11.82±0.79 nmol/mL) were decreased and GSH(24.05±3.83 μmol/L), GSH-Px(531.33±40.39 U/mL), and T-SOD(273.36±3.92 U/mL)increased in a dose-response manner in the rats of high-dose deep-sea fish oil treatment group.Conclusion Deep-sea fish oil has obvious antagonistic effect on the inflammatory reaction and oxidative stress damage caused by atmospheric PM2.5 in rats.
Key words: atmospheric PM2.5     deep-sea fish oil     inflammatory reaction of cardiovascular system     oxidative stress    

近年来，全球对大气细颗粒物(fine particle matters,PM2.5)的研究逐渐深入，大量流行病学和毒理学研究表明，大气细颗粒物污染与人体呼吸系统、心血管系统及癌症等健康问题密切相关[1]。由于细颗粒物表面吸附大量有毒有害物质，并可通过呼吸沉积在肺泡，进而到达心血管，最终造成心血管系统建构和功能损害[2]。研究发现,在美国、加拿大和古巴，城市PM2.5与大约28 000人过早死亡有关[3, 4]。地平面PM2.5水平与人群死亡率增加有关[5, 6]。研究表明格陵兰岛爱斯基摩人和日本人因膳食富含n-3多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,n-3PUFAs)，其心肌梗死、慢性炎症、自身免疫病的发病率均较低。研究证实，鱼油具有抗心律失常、抗炎、调节血脂等作用[7, 8]，对糖尿病、肾病及癌症也有较好疗效[9]。此外，鱼油还可以促进脑细胞生长发育，提高学习记忆能力以及预防老年性痴呆等[10]。国外研究表明，人体摄入鱼油预防心率变异性(heart rate variability,HRV)的降低与同一天室内PM2.5暴露情况有关，相反，作为对照组的食用豆油，对于预防由PM2.5引起的HRV降低没有明显作用[11]。氧化应激和炎症损伤是PM2.5损伤机体的重要途径，本研究旨在探索深海鱼油对PM2.5急性染毒所致的心血管炎性反应和氧化应激影响，为深海鱼油开发利用提供依据，结果报告如下。 1 材料与方法 1.1 主要仪器与试剂

Thermo Anderson G-2.5大流量采样器(美国热力公司)，冷冻真空干燥机/LGJ-10D(北京四环科学仪器有限公司)，超声波清洗机/JL-180H(南京科捷分析仪器有限公司)，MK3型酶联免疫检测仪(广州DENLEY公司)；深海鱼油原料(美国安利公司)，白细胞介素1-β(interleukin 1-beta,IL-1β)、白细胞介素6(interleukin 6,IL-6)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor alpha,TNF-α)和超敏C反应蛋白(high sensitive C-reaction protein,hs-CRP)试剂盒(美国eBioscience公司)；谷胱甘肽(glutathione,GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)和总超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,T-SOD)测定试剂盒(南京建成生物工程研究所)。 1.2 PM2.5采集与悬浊液制备

2013年9月—2014年3月，在上海市徐汇区某高校建筑物楼顶(高10 m左右，周围没有明显的工业污染源)，采集大气PM2.5样品，采样完成后，将滤膜折叠放在干燥器内，将载有细颗粒物的玻璃纤维滤膜剪成长条，浸没于双蒸水中，超声震荡，洗脱颗粒物；纱布过滤，收集滤液，冷冻真空干燥，4 ℃保存备用；染毒前，用无菌生理盐水配制成相应浓度的悬浊液，超声震荡混匀。 1.3 实验动物

SPF级SD雄性大鼠36只(上海西普尔-必凯实验动物有限公司)(合格证号：2008001631780)，体重180~200 g，饲养在SPF级动物房内，温度22~26 ℃，相对湿度40%~70%。 1.4 分组与处理

大鼠随机分为6组，每组6只，分别为鱼油高、中、低剂量组(深海鱼油0.60、0.3、0.15 g/kg)、鱼油对照组(深海鱼油0.60 g/kg)、溶剂对照(玉米油)和PM2.5染毒组，鱼油组大鼠先进行28 d鱼油灌胃，然后PM2.5气管滴注染毒(容量为1.5 ml/kg)，隔天1次共3次，染毒剂量为8.0 mg/kg(滴注颗粒物期间同时给予鱼油)；鱼油对照组和溶剂对照组仅给予深海鱼油和玉米油灌胃35 d，PM2.5染毒组则先正常饲养28 d，再进行气管滴注染毒。染毒结束时，腹腔注射10%水合氯醛麻醉大鼠，腹主动脉取血，冷冻3 000 r/min，离心20 min，取血清备用。 1.5 指标与方法

大鼠血清中IL-1β、IL-6、TNF-α、hs-CRP、GSH、GSH-Px、MDA、T-SOD指标测定严格按照试剂盒说明书进行。 1.6 统计分析

数据采用x±s表示，应用Excel 建立数据库，采用SPSS 16.0软件进行统计分析，Levene检验进行两独立样本间的方差齐性检验；单因素方差分析和成组t检验进行组间比较；检验水准为α=0.05。 2 结 果 2.1 深海鱼油对PM2.5所致大鼠炎性损伤影响(表 1)

与溶剂对照组比较，PM2.5染毒组大鼠血清中IL-1β、IL-6、TNF-α和hs-CRP含量均升高，差异有统计学意义(均P<0.05)，提示PM2.5染毒大鼠炎性损伤模型制备成功；与PM2.5染毒组比较，鱼油各组大鼠血清中IL-1β、IL-6、TNF-α和hs-CRP含量均下降，差异均有统计学意义(均P<0.05)，呈剂量效应关系。

表 1 深海鱼油对PM2.5所致大鼠炎性损伤影响(x±s，n=6)
2.2 深海鱼油对PM2.5所致大鼠氧化应激影响(表 2)

与溶剂对照组比较，PM2.5染毒组大鼠血清中GSH含量、T-SOD和GSH-Px活性均降低，MDA含量升高，差异均有统计学意义(均P<0.05)；与PM2.5染毒组比较，鱼油各组大鼠血清中GSH含量、GSH-Px和T-SOD活性均升高，MDA含量降低，差异均有统计学意义(均P<0.05)，存在一定剂量效应关系。

表 2 深海鱼油对PM2.5所致大鼠氧化应激影响(x±s，n=6)
3 讨 论

大量流行病学和毒理学研究表明，PM2.5污染可引起大鼠气管纤毛的摆动功能减弱及丧失，导致其排除功能障碍[12]，与人体呼吸系统、心血管系统及癌症等健康问题密切相关[1]。暴露于PM2.5能严重降低HRV，增加与颗粒物污染有关的其他心血管反应的危险性，如全身炎性反应增加、凝血系统异常、血管内皮舒张受损和微血管炎症等[13]。IL-1β、IL-6和TNF-α是机体重要的炎性因子，具有促进骨髓细胞分化、B淋巴细胞生长和激活中性粒细胞等作用，是机体早期炎症反应的敏感指标[14]。C-反应蛋白(C-reactive protein,CRP)是急性时相反应蛋白中最重要的蛋白，用高敏感度分析法所测得的CRP即高敏C反应蛋白(highsensitivec reactive protein,hs-CRP)是炎症反应物和心血管疾病预测分子。本研究结果表明，PM2.5染毒组大鼠血清中IL-1β、IL-6、TNF-α和hsCRP含量均高于对照组，提示PM2.5已经造成大鼠炎性损伤。

国外研究发现，PM2.5可以依据其毒性抑制氧化应激反应的保护酶(如SOD、GSH-Px、GSH)[15]，也可引起人体支气管上皮细胞脂质过氧化损伤[16]。当某种因素使氧自由基生成过多和抗氧化物质减少,体内氧自由基积聚,导致过氧化损伤增多。自由基产生增多或抗氧化系统功能降低均可使自由基与细胞膜磷脂层多不饱和脂肪酸(ploynsaturated fatty acids,PUFAs)发生连锁氧化反应。n-3 PUFAs可减轻心肌梗塞，减慢动脉粥样硬化斑块增长，减少炎症反应[17]，提升大脑皮质SOD和GSH-Px活力，降低MDA水平。给予糖尿病大鼠和脑缺血损伤大鼠鱼油，可降低MDA 水平、SOD 活力及凋亡神经元数量[18, 19]。本研究结果显示，与PM2.5染毒组比较，深海鱼油各组大鼠血清中的GSH、GSH-Px和SOD活性均升高，MDA含量降低，提示，深海鱼油对PM2.5所致的大鼠心血管炎性过程及氧化应激损伤具有一定拮抗作用。其机制可能与减少炎性因子释放、降低氧化应激反应有关。

志谢 本研究受益于复旦大学公共卫生学院环境卫生教研室宋伟民教授的指导，并得到阚海东老师、蒋蓉芳老师和赵金镯老师的大力支持，感谢复旦大学公共卫生学院环境卫生教研室马琼锦、杨凌、裴益玲、杨莹莹和薄亮在实验过程中给予的帮助
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