项目名称：矽肺发病分子机制研究

完成单位：河北联合大学，中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所

完成人：袁聚祥、沈福海、范雪云、高俊玲、王献华、刘秉慈、冯福民、贾效伟

一、项目概况：

项目起止时间：2001年1月1日～2009年12月31日

项目资助：1．矽尘致肺巨噬细胞氧化损伤及其与FB增殖相关基因表达关系，河北省自然科学基金（301404）；2．个体易感因素在尘肺发病中作用研究，国家安全生产监督管理总局（06－560）；3．矽肺纤维化相关因子实验研究，河北省科技成果转化服务中心项目；4．石英所致细胞损伤的信号转到机制研究—MAPK/cyclinD1－CDK4信号转导通路。

国内外研究进展：矽肺是我国目前发病率最高、危害最大的职业病。矽肺最基本病变是不可逆转的肺间质纤维化的形成和矽结节的形成。研究表明，矽肺纤维化的形成和发展是一个由多种细胞、多种细胞因子参与的多渠道、多步骤的物理、化学和生物反应过程。其中肺泡巨噬细胞、成纤维细胞以及淋巴细胞、肥大细胞等炎细胞都起着非常重要的作用。这些细胞产生多种细胞因子，参与肺纤维化的形成，主要包括MAPK、AP－1、NF－κB、cyclinD1、CDK4、细胞凋亡相关基因、基质金属蛋白酶等。另外，吞噬二氧化硅粉尘的肺泡巨噬细胞发生呼吸爆发和脂质过氧化，同时释放细胞因子。粉尘国内外关于二氧化硅粉尘致病作用的分子机制研究较少，在分子研究领域二氧化硅粉尘致病机制的研究必将进入分子领域，这是国际研究发展的趋势。国内外关于二氧化硅粉尘致病机理的研究，主要集中在二氧化硅粉尘能够产生活性氧自由基和活性氮自由基（ROS/RNS），进而导致细胞内信号转导和细胞周期的改变。MAPK、AP－1在许多毒物的作用下都有过度表达的现象，包括石英和石棉等污染物。但是石英刺激细胞后，信号转导通路中MAPK家族成员的活性改变经过怎样的信号转导通路、涉及到哪些基因，最终导致细胞周期的改变。是否涉及到cyclinD1和CDK4还有待于进一步研究。同样接触粉尘的工人，并非所有人都患尘肺。国内外学者报道了尘肺相关基因，包括IL－1Ra（＋2018）等位基因、转化生长因子－β（－591、＋869、＋915）位点基因、肿瘤坏死因子（TNF）－308位点、TNF－α＊A等位基因的多态性与尘肺发生有关。

研究目的与方法：在工农业生产过程中，矽尘的危害非常普遍，目前仍然处于职业危害的首位。石英粉尘不仅能引起矽肺，而且被国际癌症研究组织确定为人类致癌物。石英粉尘进入人体以后，能够直接或间接刺激、激活免疫系统或者产生活性氧自由基，影响细胞的正常增殖，引起细胞凋亡或者发生恶性转化，最终导致矽肺或者肺癌，给家庭和社会造成巨大损失。要想彻底消除矽尘对人类的危害，必须从矽尘的致病机制入手，从分子水平寻找抑制矽尘的致病作用和治疗矽尘所致疾病的方法。因此，研究矽尘的致病作用的分子机制势在必行。本课题从细胞信号蛋白活性改变和相应信号转导通路的变化来研究矽尘的致病机理，研究相关细胞因子在矽肺发病过程中的作用。研究基因多态性，寻找易感基因和保护基因，可以从分子水平上阻断矽尘的致病作用，从而达到预防和治疗矽尘所致疾病的目的。

二、项目研究结果和结论：

（1）石英暴露2h的HELF中ERK1/2、JNK1/2和p38磷酸化水平升高，cyclinD1和CDK4表达降低。cyclinD1表达降低与ERK和JNK信号通路调节有关，CDK4表达降低与ERK、JNK、AP－1信号通路调节有关。石英转化的HELF中ERK1/2和JNK1磷酸化水平升高，p38磷酸化水平降低，cyclinD1和CDK4表达增高。cyclinD1和CDK4过表达与ERK、JNK/AP－1信号通路活化有关。

（2）矽肺患者肺泡AM体外经SiO2粉尘刺激，MMP－9、TGF－β1、NF－κB、PDGF的表达和MMP－9活性均升高，TIMP－1无明显变化。矽尘刺激的AM上清可促进HELF增殖及I型、III型胶原产生和分泌增加；促纤维化因子TGF－β1、PDGF表达增高；MMP－2和MMP－9的表达和活性增强；MMP－1表达减少而TIMP－1表达增多，致使MMP－1/TIMP－1平衡失调。肺泡AM中TGF－β1的作用被抑制后，HELF中MMP－1/TIMP－1的表达状况得到逆转。可促进HELF中c－mycmRNA和蛋白的表达。

（3）矽尘颗粒作用下培养的AM上清可促进FB增殖；AM培养上清可促进FBc－myc基因和蛋白高表达；FB增殖与c－myc基因的高表达呈正相关关系；SiO2粉尘作用后AM和FB中MMP－2、MMP－9表达均增高；AM氧化损伤可致FBMMP－2和MMP－9的高表达，与AM分泌MMP－2、MMP－9有关。抗氧化剂N－乙酰半胱氨酸、SOD、锌剂等能够部分抑制FB增殖和c－myc、MMP－2、MMP－9的高表达。

（4）检测与纤维化有关的9种基因29个基因位点，采用多因素分析方法，揭示HLA－DRB1＊08和FNMspⅠCC基因型为尘肺发生的易感基因型。

三、项目推广应用情况：

本研究成果为预防和治疗粉尘所致职业疾病提供了一个新的平台，有助于从根本上预防和治疗粉尘有关疾病。另外，本研究结果也为粉尘危害基础研究提供了新的思路，为筛检粉尘作业人群易感性标志物提供了新线索。

本研究成果为早期发现和预防粉尘所致职业病的发生提供了理论依据，具有实际意义。本研究从不同层面对多种参与矽肺纤维化的因子进行了研究，并与成纤维细胞的增殖和胶原合成的关系进行了探讨，使我们更深入地了解矽肺纤维化发生、发展的分子机制，为预防和控制矽肺纤维化的发生提供依据。

目前本项目已经发表核心期刊论文35篇，SCI收录7篇。本项目论文发表在《ToxicologyLetters》、《CellBiology》、《MolecularandCellularChemistry》、《BiochemistryandEnvironmentalScience》SCI收录杂志发表论文7篇，《中华劳动卫生职业病杂志》、《工业卫生与职业病》、《中国职业医学》、《环境与职业医学》等核心期刊上发表论文35篇，论文被他人引用38篇次。研究成果分别在中国医科大学、开滦集团有限责任公司医院、中国煤矿工人北戴河疗养院应用、山东省疾病预防控制中心、唐山市疾病预防控制中心、等单位应用。推动了职业病防治工作和教学与科研工作，并在以上部门研究生培养方面发挥了重要作用，取得了良好的社会效益。