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长期吸入电子烟烟雾尼古丁浓度对SD大鼠心血管功能氧化应激和炎症的影响

张永学  
【摘要】:目的:建立匹配电子烟烟雾尼古丁浓度的实验装置。研究载气吹扫尼古丁长期吸入对大鼠心肺血管功能、氧化应激和炎症水平的影响并初步探讨其机制。方法:载气吹扫法匹配电子烟烟雾尼古丁浓度的实验装置研究:采用气相色谱质谱(GC-MS)检测尼古丁,建立尼古丁浓度与峰面积线性方程。同法测定不同流速空气为载气吹扫液态尼古丁形成气溶胶中尼古丁浓度。将16只雄性清洁级SD大鼠随机均分为两组,分别为对照组和尼古丁组,尼古丁组吸入1h/d,连续12天。用3%无巴比妥钠(0.1ml/1OOg)腹腔注射麻醉。右总颈静脉插管取血,离心得血清备用。ELISA法测定尼古丁大鼠体内代谢可替宁浓度。载气吹扫长期吸入尼古丁对大鼠心血管功能、氧化应激和炎症水平影响:将40只雄性清洁级SD大鼠随机均分为四组。实验组进行载气吹扫尼古丁法致大鼠吸入,每日分别定时暴露4h、2h、1h,确定为高、中、低剂量组。对照组在标准条件下饲养。每月末测定尾动脉收缩压(systolic blood pressure SBP),连续3个月。3个月后,右颈动脉插管测定各组右颈动脉收缩压和其它血流动力学参数。收集血样,低温离心,获得血清,-80℃冻存备用。充分暴露胸腔和腹腔,取心脏、胸主动脉、肺、肝脏和肾脏准确测定重量。心肌和胸主动脉标本进行苏木素-伊红(hematoxylin and eosin,HE),观察其病理变化。各实验组取相同部分胸主动脉(4-5)mm长度进行体外内皮依赖性血管舒张功能实验。分别采用硫代巴比妥酸法(thiobarbituric acid,TBA)、硝酸还原酶法、黄嘌呤氧化酶法、比色法测定血清中丙二醛(malondialdehyde,MDA)水平、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase GSH-Px)、一氧化氮(nitric oxide,NO)水平。采用酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测心脏、肺、胸主动脉MDA、SOD和GSH-Px。检测心、肺、血清中内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase eNOS)活性、IL-1β、TNF-α含量。结果:载气吹扫法匹配电子烟烟雾尼古丁浓度的实验装置研究:GC-MS测定尼古丁峰面积与尼古丁浓度高度线性相关(r2=0.9937)。电子烟烟雾尼古丁浓度为0.584μg/ml。条件:25℃尼古丁液面高度为20CM,空气流1.1L/min时,实验装置内的气溶胶尼古丁浓度与电子烟烟雾匹配。与对照组血清中可替宁浓度(2.05土0.83)ng/ml相比,尼古丁组血清中可替宁浓度(5.31±0.62)ng/ml明显升高(P0.01)。载气吹扫长期吸入尼古丁对大鼠心血管功能、氧化应激和炎症水平影响:长期吸入低、中、高尼古丁组3个月后,与对照组相比,各暴露尼古丁组尾动脉收缩压和颈动脉收缩压血压明显升高(P0.01)。病理学结果显示,长期尼古丁 3个月后,中、高剂量尼古丁组部分心肌纤维结构不清,肌浆崩解。低、中、高剂量尼古丁组胸主动脉总面积(total aorta area TAA)中膜面积(medial area MA)中膜厚度(media thickness MT)明显增大(P0.05,P0.01)。各暴露尼古丁组血清SOD活性明显降低(P0.01),MDA含量明显升高(P0.05,P0.01),低、中尼古丁组GSH-Px活性有降低,不明显,高剂量尼古丁组GSH-Px活性明显降低。各暴露尼古丁组心、肺、胸主动脉SOD活性明显降低(P0.05,P0.01),MDA含量明显升高(P0.05,P0.01),GSH-Px活性明显降低(P0.05,P0.01)。血清一氧化氮(NO)含量明显降低(P0.05,P0.01)。血清、心、肺eNOS含量明显降低(P0.01)。各暴露尼古丁组血清IL-1β有所升高不明显、TNF-α含量有不同程度的升高(P0.01)。心、肺IL-1β、TNF-α含量有不同程度的升高(P0.01)。结论:建立了与电子烟烟雾尼古丁浓度相匹配的实验装置,实验装置气体可以使大鼠感染尼古丁。载气吹扫长期吸入尼古丁的大鼠血压升高和心功能存在障碍,发生机体氧化应激以及心肺的炎症反应,其机制可能与血管内皮功能的紊乱和交感、副交感系统的同时激活有关。


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