極端氣候變化對金黃地鼠血清褪黑素、IL-1、IL-6、CD3+、CD4+、CD8+的影響

衡衍 李德魁 馬淑然 蔡月超 許筱穎

·論著·

極端氣候變化對金黃地鼠血清褪黑素、IL-1、IL-6、CD3+、CD4+、CD8+的影響

衡衍 李德魁 馬淑然 蔡月超 許筱穎

目的基于“天人相應”理論，探討極端氣候對機體免疫功能的影響。方法將金黃地鼠按體重隨機分為正常氣候組、氣溫驟升組、氣溫驟降組、持續(xù)高溫組、持續(xù)低溫組、高溫高濕組、常溫高濕組共七組，借助人工氣候模擬箱，進行極端氣候模擬，干預結束后24小時、72小時取血，測定血清褪黑素(melatonine，MT)、白細胞介素1(interleukin，IL-1)、IL-6、免疫細胞表面抗原分子T細胞亞群(cluster of differentiation，CD3+、CD4+、CD8+)的含量。結果(1)高溫高濕情況下金黃地鼠存活率為62.5%，其余情況下為100%。(2)極端氣候結束24小時，與正常氣候組相比，氣溫驟升情況下IL-1、IL-6、CD3+、CD4+有顯著差異；氣溫驟降情況下IL-1、CD8+有顯著差異；持續(xù)高溫情況下IL-1、IL-6、CD8+有顯著差異；持續(xù)低溫情況下MT、IL-1、IL-6、CD3+有顯著差異；高溫高濕情況下IL-1有顯著差異；常溫高濕情況下MT、IL-1、IL-6、CD3+、CD4+、CD8+均有顯著差異。(3)極端氣候結束72小時，與正常氣候組相比，氣溫驟升情況下CD8+有顯著差異；氣溫驟降情況下IL-1、IL-6、CD3+有顯著差異；持續(xù)高溫情況下IL-1、CD8+有顯著差異；持續(xù)低溫情況下MT、IL-6、CD3+有顯著差異；常溫高濕情況下MT、IL-1、IL-6、CD3+、CD4+、CD8+均有顯著差異。結論(1)極端氣候會對機體造成不利影響，尤以高溫高濕為甚。(2)高濕度對免疫系統(tǒng)影響較為持久。(3)不同的極端氣候對褪黑素及免疫功能的調節(jié)存在一定差異性和滯后性。

極端氣候； 褪黑素； 免疫； T細胞； 白介素

“天人相應”理論是中醫(yī)學的原創(chuàng)理論，其強調人與自然息息相關。如果自然界氣候發(fā)生非正常變化，超過了人體的適應能力，六氣就成為“六淫”，誘發(fā)人體發(fā)病甚至導致生命終結。基于此，在“天人相應”理論的指導下，本實驗借助人工氣候模擬箱，對極端氣候條件下金黃地鼠血清的褪黑素和部分免疫物質進行測定、分析，探討極端氣候對金黃地鼠免疫功能的部分影響機制。

1 材料與方法

1.1 動物

雄性金黃地鼠，8周齡，品系LVG，級別SPF/VAF，實驗開始前一周由北京維通利華實驗動物技術有限責任公司提供，合格證號：SCXK(京)2012-0001。

金黃地鼠均可自由進食與攝水，飼料為倉鼠全價顆粒飼料。所有金黃地鼠購入后進行適應性飼養(yǎng)三天，然后再安排各組進入人工氣候模擬箱(溫度設定為25℃，濕度設定為50%，光照參照當天北京地區(qū)日出日落時間)飼養(yǎng)三天。

1.2 動物分組

隨機將實驗動物分為正常氣候組(ZC組)和極端氣候組兩組。極端氣候組內細分為氣溫驟升組(ZS組)、氣溫驟降組(ZJ組)、持續(xù)高溫組(CG組)、持續(xù)低溫組(CD組)、高溫高濕組(GWGS組)、常溫高濕組(CWGS組)六組，每組16只。

1.3 方法

1.3.1 實驗條件 設定ZC組溫度保持在25℃左右；ZS組溫度30分鐘內從25℃快速上升到38℃維持6小時；ZJ組溫度30分鐘內從25℃快速下降到4℃維持6小時；CG組溫度從25℃漸升至35℃維持72小時；CD組溫度從25℃漸降至4℃維持72小時；GWGS組溫度從25℃漸升至35℃，相對濕度由50%左右逐漸升高到85%左右，維持72小時；CWGS組溫度保持在25℃左右，相對濕度由50%左右逐漸升高到85%左右，維持72小時；以上ZC組、ZS組、ZJ組、CG組、CD組的相對濕度在實驗過程中均保持在50%左右。

1.3.2 取材 取材按照預定計劃，分組、分批、分時進行。各極端氣候組于干預后24小時、72小時進行取材，其中各組的最后一次取材應安排在晚21:00后。將金黃地鼠麻醉固定，剖開腹腔，腹主動脈取血，靜置5小時，4℃、2500 r/min離心15分鐘，吸取上清液后置于-70℃低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 指標測定與方法 金黃地鼠褪黑素(melatonine，MT)、T細胞亞群(cluster of differentiation，CD3+、CD4+、CD8+)、白細胞介素1(Interleukin-1，IL-1)、IL-6均采用酶聯免疫法檢測，嚴格按照試劑盒說明書進行操作。

1.4 統(tǒng)計學處理

2 結果

2.1 極端氣候情況下金黃地鼠的生存情況統(tǒng)計

極端氣候條件下，高溫高濕組存活率明顯低于其他六組。提示高溫高濕是本課題所設計的六種極端氣候中最為容易導致金黃地鼠死亡的氣象條件，其對機體免疫影響可能最大，后果也最為嚴重。提示濕邪和熱邪二者共同侵犯機體，產生的影響要遠高于單獨的寒邪、熱邪和濕邪。見表1。

2.2 極端氣候干預24小時對金黃地鼠血清免疫指標的影響

極端氣候干預結束24小時后，與正常氣候組相比，金黃地鼠血清MT含量在持續(xù)低溫和常溫高濕情況下具有顯著性差異(P<0.05)；IL-1含量在六種極端氣候干預24小時后，均出現明顯上升；IL-6含量在氣溫驟升、常溫高濕情況下上升非常顯著，持續(xù)高溫、持續(xù)低溫情況下則顯著性上升(P<0.05)；CD3+則在氣溫驟升、持續(xù)低溫、常溫高濕情況下明顯上升，具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；CD4+則在氣溫驟升、常溫高濕情況下明顯上升，具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；CD8+在氣溫驟降、持續(xù)高溫下降非常顯著，在常溫高濕情況下明顯上升(P<0.05)。見表2、表3。

表1 極端氣候變化過程中各組金黃地鼠存活率比較

表2 極端氣候干預后24小時MT、IL-1、IL-6的變化

注： 與正常氣候組相比較，aP<0.05。

表3 極端氣候干預后24小時CD3+、CD4+、CD8+的變化

注： 與正常氣候組相比較，aP<0.05。

2.3 極端氣候干預72小時對金黃地鼠血清免疫指標的影響

極端氣候干預結束72小時，因高溫高濕條件下金黃地鼠的低存活率導致數據不足以滿足統(tǒng)計需要，故該組不再參與干預結束72小時的統(tǒng)計。與正常氣候組相比，金黃地鼠血清MT含量在氣溫驟降、持續(xù)低溫和常溫高濕情況下具有顯著性差異(P<0.05)；IL-1含量在氣溫驟降情況下增加非常顯著，在持續(xù)高溫、常溫高濕兩種情況下顯著上升(P<0.05)；IL-6含量在氣溫驟降、持續(xù)低溫情況下增加非常顯著，在常溫高濕情況下顯著上升(P<0.05)；CD3+則在氣溫驟降、持續(xù)低溫、常溫高濕情況下明顯上升，具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；CD4+則只在常溫高濕情況下明顯上升(P<0.05)；CD8+在氣溫驟升情況下下降非常顯著，且在持續(xù)高溫、常溫高濕情況下明顯上升(P<0.05)。見表4、表5。

表4 極端氣候干預后72小時MT、IL-1、IL-6的變化

注： 與正常氣候組相比較，aP<0.05。

表5 極端氣候干預后72小時CD3+、CD4+、CD8+的變化

注： 與正常氣候組相比較，aP<0.05。

3 討論

《素問·陰陽應象大論》云“天有四時五行，以生長收藏，以生寒暑燥濕風”，“六氣”是萬物生存的必要條件，但氣候非正常變化，超過了人體的適應能力就會化為“六淫”。《素問·六節(jié)藏象論》將六氣轉化為六淫的規(guī)律概括為“未至而至，此謂太過”“至而不至，此謂不及”[1]。但需要注意的是，六氣六淫學說是古人運用黑箱理論的結果，其與氣溫、濕度、風速、降水量等現代氣候指標的關系猶如中醫(yī)的五臟六腑和現代醫(yī)學解剖中的臟腑關系一樣，有交集但也有不同，并不能完全對應[2]。

本次實驗結果顯示在不同極端氣候條件下，對其機體健康產生了不利影響。尤其是高溫高濕(35℃，RH85%)條件下，金黃地鼠的存活率僅為62.5%，表明在相同溫度情況下，濕度越大，金黃地鼠越容易死亡。有研究認為[3]，高溫高濕環(huán)境下小鼠的生存指標會顯著下降，與本實驗結果相一致。此外，部分學者認為[4-5]，在高溫高濕條件下，會增加心腦血管疾病的發(fā)病率，房曉等[6]則認為高溫高濕還會導致暈動病發(fā)病率上升。因此，應對高溫高濕做好相關措施，以減輕機體負擔。

此外，黏滯是濕邪的重要致病特點。《素問·五行運大論篇》曰“中央生濕，濕生土……其性靜兼，其德為濡”，濕性屬靜，感而停滯體內，難以祛除。故濕邪為患，多蘊蒸不化，膠著難解，導致病程較長。從中醫(yī)角度講，濕性黏滯的根本原因在于正氣損耗。張六通等[7]通過制造外濕大鼠模型，結果發(fā)現濕邪能夠使IL-2的誘生、活性下降，腸道菌群紊亂，骨骼肌線粒體活性下降，機體抗病能力減弱。通過對本實驗結果分析發(fā)現，六種人工模擬極端氣候中，常溫高濕情況下，MT、CD3+、CD4+、CD8+、IL-1、IL-6等免疫指標在干預結束72小時后，仍與正常氣候組有顯著性差異，而在其他情況下則大部分已恢復至正常水平，這在一定程度上從現代免疫學角度證明了中醫(yī)學“濕性黏滯”觀點的科學性。

本實驗結果顯示氣溫驟升、氣溫驟降、持續(xù)高溫及高溫高濕結束后24小時，褪黑素未出現明顯變化；氣溫驟降后72小時，出現明顯升高。在持續(xù)低溫、常溫高濕干預結束24小時、72小時，MT含量一直維持在較高水平。可見，不同極端氣候干預后，褪黑素呈現出不同的應答反應，但都不低于正常水平。本團隊之前對極端氣候條件干預過程中和干預后立即對大鼠肺臟MT的水平進行觀測，發(fā)現其MT水平一般低于正常水平，且都存在差異性[8]。表明可能在極端氣候干預時，褪黑素水平下降，免疫力降低，但干預一旦結束超過24小時，褪黑素水平就基本恢復正常。氣溫驟降、持續(xù)低溫和常溫高濕三種極端氣候干預72小時后IL-1、IL-6含量仍顯著高于正常水平，而在其他情況下已恢復。而本團隊之前對極端氣候條件干預過程中和干預后立即大鼠肺臟IL-6水平進行觀測，發(fā)現在氣溫驟變時，其水平未發(fā)生顯著變化[8]，表明IL-6可能在氣溫驟變時存在一定的滯后性，機體免疫力并未快速增強，這也部分解釋了氣溫驟變時免疫力低下人群中的發(fā)病率高的原因。吳紀珍等[9]認為血清T細胞亞群測定能夠較好地對細胞免疫情況進行反映，其中CD4+與CD8+互相制約、互相誘導，對機體免疫功能的位置至關重要。如果CD4+和CD4+/CD8+降低或者CD8+上升時，導致其協(xié)助淋巴細胞活化和促進B細胞合成抗體的能力降低，造成機體免疫功能降低[10]。本次實驗結果表明，各種極端氣候均會對T細胞產生影響。綜合所有檢測指標發(fā)現，不同的極端氣候結束后對褪黑素與免疫功能的調節(jié)存在一定差異性，以常溫高濕最為顯著，其次為氣溫驟降和常溫高濕，再次為氣溫驟升和持續(xù)低溫，但高溫高濕免疫指標變化雖不顯著，危險性卻最大。此外不同的極端氣候對機體免疫功能的影響可能具有不同的滯后效應，滯后期較短者小于24小時，較長者可以超過72小時。

綜上，極端環(huán)境變化對金黃地鼠的免疫功能存在著程度不一的影響，干預因素不同能夠誘發(fā)相應的免疫因子應答。高溫高濕對機體的危害性最為顯著，而高濕度則能夠在較長時間內影響機體免疫力，部分解釋了免疫性疾病的季節(jié)性發(fā)病規(guī)律，及極端氣候發(fā)生時免疫力低下人群中的高發(fā)病率，為此類疾病的臨床預防和治療提供了實驗依據。

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[8] 蔡月超.基于“天人相應”理論的極端氣候變化對大鼠肺臟免疫功能的影晌[D].北京：北京中醫(yī)藥大學,2015.

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(本文編輯： 王馨瑤)

InfluenceofextremeclimatevariationsonserumMT、IL-1、IL-6、CD3+、CD4+、CD8+ofgoldenhamster

HENGYan,LIDekui,MAShuran,etal.

SchoolofBasicMedicalSciences，BeijingUniversityofChineseMedicine，Beijing100029，China

Correspondingauthor:XUXiaoying，E-mail:xxy2006stone@ 163.com

ObjectiveTo explore the influences of extreme climate variations on immunity functions of organism based on correspondence between nature and human theory.MethodsThe golden hamsters were randomly divided into ZC group, ZS group, ZJ group, CG group, CD group, GWGS group, GWGS group. Limatic simulation chambers was used to simulate extreme climates. Samples were collected after 24 hours and 72 hours respectively． MT、IL-1、IL-6、CD3+、CD4+、CD8+of serum was detected．Results(1)Survival rate of golden hamster was 62.5% in hot and humid conditions, the remaining groups was 100%.(2)24 hours after the extreme climate, compared with ZC group, the content of IL-1, IL-6, CD3+, CD4+in ZS group were significantly different; IL-1, CD8+was significantly different in ZJ group; IL-1, IL-6, CD8+was significantly different in CG group; MT, IL-1, L-6, CD3+was significantly different in CD group; IL-1 was significantly different in GWGS group; MT, IL-1, IL-6, CD3+, CD4+, CD8+was significantly different in CWGS group.(3)72 hours after the extreme climate, compared with ZC group, CD8+was significantly different in ZS group; IL-1, IL-6, CD3+was significantly different in ZJ group; IL-1, CD8+was significantly different in CG group; MT, IL-6, CD3+was significantly different in CD group; MT, IL-1, IL-6, CD3+, CD4+, CD8+was significantly different in CWGS group.Conclusion(1) Extreme climate can have adverse effects on the body, especially in high temperature and high humidity.(2)High humidity has a long-lasting effect on the immune system.(3)There are some differences and hysteresis quality in the regulation of melatonin and immune function in different extreme climates.

Extreme climate； Melatonin； Immunity； T lymphocytes； Interleukin

國家自然科學基金青年基金(30901887)；國家留學基金委員會資金；北京中醫(yī)藥大學自主選題(2013-JYBZZ-JS-115)

100029 北京中醫(yī)藥大學基礎醫(yī)學院[衡衍(碩士研究生)、李德魁、馬淑然、蔡月超、許筱穎]；重慶郵電大學醫(yī)院中醫(yī)骨傷科(衡衍)

衡衍(1983-)，2013級在讀碩士研究生。研究方向：天人相應理論的文獻、實驗及臨床研究；中醫(yī)骨傷的臨床研究。E-mail：hengyan83@163.com

許筱穎(1974-)，女，博士，副教授，副主任醫(yī)師，碩士生導師，北京市第四批老中醫(yī)藥專家學術繼承人。研究方向：天人相應理論的文獻、實驗及臨床研究。E-mail：xxy2006stone@163.com

R122.2

A

10.3969/j.issn.1674-1749.2017.08.004

2016-09-12)