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目的通过观察雌性SD大鼠PM2.5气道慢性暴露的全身炎症细胞因子是否对绝经后骨代谢产生影响。方法3周龄雌性SD大鼠(SPF级)适应1周后进行随机分为去势组和假手术组,且该两组进一步分为对照组(PBS 20μl)和低(PM2.57.8μg(3.9μl)+PBS 16.1μl)、中(PM2.5 16.5μg(8.25μl)+PBS 11.75μl)、高(PM2.533.3μg(16.65μl)+PBS 3.35μl)剂量PM2.5染毒组,每小组N=24只,进行持续气管滴注暴露法染毒(3天剂量一次性给予,每3天染毒一次),总共暴露8个月。分别在大鼠PM2.5气道暴露的2月末、4月末、6月末及8月末进行股骨、胫骨及腰椎骨密度检测,同时采集大鼠外周眼静脉血行ELISA测定炎症细胞因子(IL-1α、IL-6、TNF α)的表达水平。于大鼠PM2.5气道暴露的第5月末进行手术,去势组摘除双侧卵巢,假手术组摘除与卵巢一般大小的脂肪组织。结果(1)在不同浓度PM2.5暴露下:①.去势组胫骨、股骨密度未呈现出显著性(F=1.882,P=0.1320;Z=5.881,P=0.118),而腰椎骨密度呈现出显著性(Z=28.890,P=0.000);假手术组胫骨密度未呈现出显著性(F=1.888,P=0.132),而股骨密度和腰椎骨密度呈现出显著性(Z=15.671,P=0.001;Z=9.757,P=0.021)(见表3,表4)。②.由表6、表7知,腰椎骨密度、股骨密度及胫骨密度在去势组和假手术组均呈现出0.05水平的显著性(Z=-3.101,P=0.002;Z=-3.310,P=0.001;t=8.567,P=0.000),且去势组胫骨密度、股骨密度及腰椎骨密度均较假手术组胫骨密度、股骨密度及腰椎骨密度显著丢失。(2)在慢性(时间)PM2.5暴露下:①.去势组胫骨密度、股骨密度及腰椎骨密度呈现出显著性差异(F=47.463,P=0.000;Z=82.193,P=0.000;Z=118.775,P=0.000);假手术组胫骨密度呈现出0.05水平的显著性(F=3.683,P=0.013),而股骨密度及腰椎骨密度未呈现出 0.05 水平的显著性(Z=4.406,P=0.221;Z=5.941,P=0.115)(见表 8、表 10)。即去势组股骨、腰椎骨密度在慢性(时间)PM2.5暴露下呈现出显著骨质丢失(表10)。②.胫骨、股骨及腰椎骨密度在去势组和假手术组均呈现出0.05水平的显著性(t=3.254,P=0.001;Z=-4.797,P=0.000;Z=-6.782,P=0.000),且去势组胫骨密度的平均值(0.2452±0.0153)、股骨密度的中位数(0.3345)及腰椎骨密度的中位数(0.3442)分别较假手术组胫骨密度的平均值(0.2511±0.0170)、股骨密度的中位数(0.3448)及腰椎骨密度的中位数(0.3638)显著丢失(见表12、表13)。(3)在不同浓度PM2.5暴露下:①.去势组TNF α呈现出0.01水平的显著性(Z=30.783,P=0.000),而IL-6和IL-1α在0.05水平不具有显著性差异(Z=6.733,P=0.081;Z=5.792,P=0.122);假手术组 IL-1α、IL-6 和 TNFα 呈现出0.01 水平的显著性(Z=15.816,P=0.001;Z=20.747,P=0.000;Z=27.694,P=0.000)(见表14)。②.炎症细胞因子(IL-1α、IL-6、TNF α)在去势组和假手术组均呈现出0.05 水平的显著性(Z=-2.243,P=0.025;Z=-2.342,P=0.019;Z=-3.546,P=0.000)。且去势组炎症细胞因子(IL-1α、IL-6、TNF α)较假手术组炎症细胞因子(IL-1α、IL-6、TNF α)显著升高(见表16)。(4)在慢性(时间)PM2.5暴露下:①.去势组炎症细胞因子(IL-1α、IL-6、TNF α)呈现出0.05水平的显著性(Z=18.39,P=0.000;Z=46.995,P=0.000;Z=113.023,P=0.000);假手术组炎症细胞因子(IL-1α、IL-6、TNF α)也呈现出 0.05 水平的显著性(Z=14.436,P=0.002;Z=31.473,P=0.000;Z=85.033,P=0.000)(见表 17)。②.两组(间)血清炎症细胞因子(IL-1α、IL-6、TNF α)水平比较均呈现出0.05水平的显著性(Z=-2.243,P=0.025;Z=-2.342,P=0.019;Z=-3.546,P=0.000),差异均具有统计学意义。且去势组炎症细胞因子(IL-1α、IL-6、TNF α)水平均较假手术组炎症细胞因子(IL-1α、IL-6、TNF α)水平显著升高(见表19)。(5)两组手术前、后比较:①.对暴露于PM2.5中的术前(即2月末、4月末)和术后(即6月末、8月末)进行比较,可知:去势组股骨密度、腰椎骨密度和胫骨密度术前、术后均呈现出 0.01 水平的显著性(Z=9.050,P=0.000;Z=11.079,P=0.000;t=18.618,P=0.000),且去势组术后股骨、腰椎骨及胫骨密度分别较术前股骨、腰椎骨及胫骨密度显著丢失。假手术组:腰椎骨密度术前、后呈现出0.01水平的显著性(t=3.246,P=0.001),且腰椎骨密度术后较术前腰椎骨密度显著丢失;而胫骨密度和股骨密度术前、术后不具有显著性(Z=-0.895,P=0.371;t=0.690,P=0.491)(见表20、表21)。对两组术后(6月末、8月末)骨密度进行比较知:两组胫骨密度、股骨密度及腰椎骨密度呈现出 0.01 水平的显著性(Z=-9.710,P=0.000;Z=-6.500,P=0.000;Z=-6.782,P=0.000)。且去势组术后胫骨、股骨及腰椎骨密度均分别较假手术组术后胫骨、股骨及腰椎骨密度显著丢失(见表22)。②.去势组和假手术组术前、术后炎症细胞因子水平的比较差异均有统计学意义(P<0.05),且去势组炎症细胞因子水平显著高于假手术组的炎症细胞因子水平(见表23)。同时,对两组(组间)术后炎症细胞因子水平的比较呈现出0.05 水平的显著性(Z=2.701,P=0.007;Z=-2.344,P=0.019;Z=-3.981,P=0.000),且去势组炎症因子水平显著高于假手术组(见表24)。(6)不同部位骨密度与炎症细胞因子(IL-1α、IL-6、TNF α)水平呈现负相关性,差异具有统计学意义P<0.05。多元线性回归知(表26):炎症细胞因子(TNF α)水平升高可促进不同部位骨质破坏,差异具有统计学意义P<0.05;而炎症细胞因子(IL-1α、IL-6)水平升高与骨质的破坏未呈现线性相关。6月末显著升高的炎症细胞因子与骨质破坏无相关性。结论PM2.5气道慢性暴露可致雌性大鼠骨质丢失和外周血清炎症细胞因子(IL-1α、IL-6、TNF α)水平显著升高,两者均呈现明显的时间依赖性和一定程度的剂量依赖性。同时,去势后(即低雌激素水平)能够显著加速PM2.5暴露下对骨质的破坏(腰椎骨质丢失最显著)及炎症细胞因子水平显著升高。从多元线性分析可知,不同部位骨密度与炎症细胞因子(IL-1α、IL-6、TNF α)水平呈现负相关性,TNF α水平升高可促进不同部位骨质破坏,而IL-1α、IL-6水平升高促使骨质的破坏贡献较小,提示PM2.5长期慢性暴露促进骨质丢失可能存在多重效应分子参与骨代谢。急性时象产生的炎症细胞因子(IL-1α、IL-6、TNF α)不参与骨质破坏。