矽肺是生产过程中长期吸入含有游离二氧化硅粉尘引起的、以肺组织纤维化为主的全身性疾病。根据我国卫生部新闻办公室在第十届职业性呼吸系统疾病国际会议(10th ICORD)新闻发布会上(2005.1.7)公布的数字:2003年全国报告各类职业病发病数为10467例,其中尘肺病发病数占了80%。矽肺所造成的经济损失十分惊人,据专家估算,年直接经济损失约90亿元人民币,间接损失更大。由于目前对矽肺病人和暴露人群尚无有效的早期诊断(筛检)方法,以致对其早期健康监护达不到预期效果和有效的健康监护方法,一经传统的后前位胸大片确诊,病人肺部纤维化进程已无药物可逆转,CT虽然比X线胸片能更早发现肺结节,但不适合作为常规检测方法。因此寻找用于矽肺早期诊断和肺纤维化进程评价的生物标志物已成为矽肺病研究中迫切需要解决的问题。目前发现克拉拉细胞蛋白(Clara cell protein, CC16)和表面活性蛋白D(surfactant protein D, SP-D)为肺脏高度特异性的蛋白,因此,有学者建议用CC16作为呼吸上皮细胞损伤和支气管机能障碍的外周血监测指标,而SP-D作为间质性肺病的生物标志物也已获得日本政府的批准。早期的研究也表明CC16有免疫抑制、抗炎、抗纤维化、抗肿瘤、清除沉积在呼吸道中的有害物质及抑止肺表面活性物质降解等生物学作用,SP-D则可与多种微生物和某些非微生物颗粒结合,并增强巨噬细胞的吞噬和杀伤能力,还有助于肺的免疫系统防御等功能。我们的研究从矽肺人群和染矽尘大鼠动物模型两个层面,探讨CC16和SP-D在染矽尘人群和大鼠中的改变及其作用,并初步建立CC16和SP-D联合诊断判别模型并探讨其应用价值。研究目的CC16和SP-D在染矽肺人群和大鼠中的改变及其在病情发展中的作用,初步建立CC16和SP-D联合诊断判别模型并探讨其应用价值。研究方法1.染矽尘动物模型本研究采用清洁级Wistar大鼠80只,体重200-240克。随机将大鼠分为对照组、染矽尘组。染矽尘组采用气管暴露法每只大鼠气管内注入浓度为50mg/ml的矽尘混悬液1ml,对照组注入0.9%NaCl注射液。染尘后在7d、14d、21d、28d和60d时每组分别宰杀8只大鼠,取肺组织和支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid, BALF)。以HE染色观察大鼠肺组织矽结节,以天狼猩红染色法结合偏振光显微镜观察Ⅰ、Ⅲ型胶原,以不同时间点的肺组织制作组织芯片,免疫组化法检测SP-D和CC16在肺组织中的表达,用Image-Pro Plus Version 4.5 for windowsTM图像分析系统定量分析I、III型胶原含量以及对SP-D和CC16的表达作定量分析;以Western Blot法检测BALF中SP-D和CC16含量的变化,用Quantity One Version 4.6.2条带分析软件,对SP-D和CC16作定量分析。2.染矽尘人群以无接尘史健康体检者为对照组,按照《尘肺病诊断标准GBZ70-2002》确定矽尘暴露组、0+组、I期矽肺组,每组30人,采血后以ELISA法检测每份血清CC16和SP-D含量进行分析比较,并以CC16和SP-D建立联合诊断判别模型。研究结果HE组织染色法,证实气管暴露注入二氧化硅粉尘悬液成功建立了大鼠矽肺模型。染矽尘组大鼠各时间点肺组织脏器系数均高于对照组,在14d、28d、60 d有显著性差异(P <0.01)。染矽尘组大鼠肺组织I、III型胶原,与对照组比较,I型胶原呈直线上升趋势,在各个时间点均有显著性差异(P <0.05),而III型胶原仅在14d、21d时有显著性差异(P <0.05),在28d后上升趋缓。对照组大鼠肺泡Ⅱ型细胞和Clara细胞胞浆内有少量SP-D表达,而细支管周边的Clara细胞胞浆内高表达CC16,部分细胞核内也可见CC16表达;染矽尘大鼠肺组织SP-D表达明显增强,SP-D阳性细胞积分光密度显著增加(P <0.01),14d时达到高峰,此后开始下降,而染矽尘大鼠肺组织CC16表达明显减少,CC16阳性细胞积分光密度显著降低(P <0.01),并且随着时间的延长逐渐减少,呈负相关性(rs= -0.967, P <0.01)。7d、28d染矽尘组BALF中SP-D含量均高于对照组,差异有统计学意义(P <0.01),而CC16含量均低于对照组,差异有统计学意义(P <0.01),且28d染矽尘组BALF中SP-D含量明显高于7d染矽尘组,差异有统计学意义(P <0.01),与此相反,28d染矽尘组BALF中CC16含量明显低于7d染矽尘组,差异有统计学意义(P <0.01)。矽尘暴露组、0+组、I期矽肺组血清CC16含量分别为:4.54±2.10 ng/ml、3.81±1.87 ng/ml和4.04±1.87 ng/ml与对照组11.44±3.83 ng/ml比较明显降低,差异有统计学意义(P< 0.01);对照组内不吸烟人群的血清CC16含量高于吸烟人群,差异有统计学意义(P< 0.05),矽尘暴露组、0+组、I期矽肺组之间血清CC16含量差异无统计学意义(P> 0.05)。0+组、I期矽肺组血清SP-D含量(47.41±16.78)和(110.33±54.22)ng/ml,与对照组比较明显增高,与矽尘暴露组比较,0+组、I期矽肺组血清SP-D含量也增高,差异均有统计学意义(P< 0.05或P< 0.01);I期矽肺组血清SP-D含量高于0+组,差异有统计学意义(P< 0.01)。以血清CC16和SP-D建立判别分析方程,对对照组、矽尘暴露组、I期矽肺组的正确判别率分别为86.7%、89.2%、76.7%,总体判别效率为84.2%。研究结论矽尘可诱导染矽尘大鼠肺组织和BALF中CC16表达减少和暴露人群血清CC16含量减少,检测CC16可反映早期Clara细胞的损伤情况。矽尘可以导致染矽尘大鼠肺组织SP-D表达,从染尘后7d至60d有一抛物线型的变化过程,BALF中SP-D水平增加,以及矽尘暴露人群血清SP-D含量增加。检测SP-D含量可反映矽尘对肺泡Ⅱ型细胞、肺泡膜通透性的损伤情况。CC16和SP-D是矽尘引起的Clara细胞、肺泡Ⅱ型细胞、肺泡膜完整性受损的早期生物标志,可作为矽肺早期诊断(筛检)以及晚期确诊的辅助指标,检测血清SP-D含量还可评估矽肺病情严重程度,以CC16和SP-D建立联合诊断判别模型对鉴别健康人群、矽尘暴露人群、I期矽肺患者有一定价值。