吸烟气相物质对巨噬细胞引起呼吸爆发而产生的氧对自由基的影响

吸烟的一个主要毒性靶位置是肺损伤和由此而引起的支气管炎和肺癌。这是因为吸烟气相物质直接和肺细胞接触。引起肺损伤的另一个途径就是吸烟可引起巨噬细胞在肺部聚集和活化，产生呼吸爆发，释放大量氧自由基，对肺部细胞造成更大的损伤。曾研究了吸烟气相物质对巨噬细胞呼吸爆发的影响，发现吸烟气相物质可以直接影响巨噬细胞呼吸爆发过程，也可以通过氧化细胞膜诱导巨噬细胞呼吸爆发。

1．吸烟气相物质对巨噬细胞呼吸爆发的直接影响　用DMPO自旋捕集PNA刺激人巨噬细胞产生氧自由基的ESR信号，以此信号作为巨噬细胞呼吸爆发产生氧自由基的指标。

（1）吸烟气相物质不能直接刺激巨噬细胞产生氧自由基：巨噬细胞通烟后，若不加PMA刺激，检测不到任何ESR信号。说明在这一体系没有产生氧自由基，也就是说吸烟气相物质不能直接刺激巨噬细胞产生氧自由基。

（2）吸烟气相物质改变PMA刺激巨噬细胞产生氧自由基的动力学过程：多形核白细胞通烟后，再用PMA刺激，则有氧自由基产生，但信号强度明显减小，而且随通烟时间延长，氧自由基逐渐变小。不仅如此，若跟踪巨噬细胞可以发现，通烟后的巨噬细胞产生氧自由基的动力学与通烟后的巨噬细胞明显不同；前者产生氧自由基先随通烟时间延长而逐渐增加，然后逐渐减小；后者一开始就达到最大，然后逐渐减小，说明吸烟气相物质改变了巨噬细胞呼吸爆发过程。

2．吸烟气相物质引起人多形核白细胞脂质过氧化　人多形核白细胞通烟后，用TBA法测定脂质过氧化水平，结果发现，和对照相比，TBA反应物明显增加，而且随通烟时间延长而逐渐增加，有很好的相关性，说明多形核白细胞通烟后确实发生了脂质过氧化。

关于吸烟气相物质能否引起细胞脂质过氧化，文献中有两个不同的报道。一个是把鼠巨噬细胞暴露于经过过滤的烟雾中，TBA法证明这些巨噬细胞确实发生了脂质过氧化。另一个则得到了不同的结果，把维生素E缺乏的大鼠和富含维生素E的大鼠暴露于烟雾中，结果发现，维生素E缺乏的大鼠，暴露于全烟（固相+气相）中，大鼠肺细胞的TBA反应物比对照组低13%，而暴露于气相烟的鼠肺TBA反应物与对照组相比没有差别。在富含维生素E一组鼠中，未观察到吸烟引起的脂质过氧化效应。Pryor在评论这两组实验结果时认为，如果从吸烟气相和固相的化学成分来考虑，这种矛盾有一定合理性，因为吸烟气相中含有大量二氧化碳和氧中心自由基，应当是高度氧化性的，因此会引起脂质过氧化。而在吸烟固相中，主要含有醌类自由基，应当是高度还原性的。但也有实验发现，不论是吸烟固相和气相物质，都表现有氧化性。

这里的结果表明吸烟气相物质对多形核白细胞是氧化性的，结合上一节用脂质体所得结果，可以肯定吸烟气相物质氧化性是很强的。这也许可以解释如前所述为什么单独吸烟气相物质不仅不能刺激多形核白细胞产生呼吸爆发，反而影响其呼吸爆发的动力学过程。因为脂质过氧化产生的MDA能够使膜蛋白发生交联，发生构象变化，从而导致功能的改变甚至丧失。负责呼吸爆发的NADPH氧化酶就位于细胞膜上，可能这是为什么脂质过氧化是首当其冲的攻击对象的重要原因。

3．吸烟气相物质处理脂质体对大鼠粒细胞呼吸爆发的影响　既然吸烟气相物质不能直接刺激多形核白细胞呼吸爆发产生氧自由基，那么它会不会通过其他途径刺激多形核白细胞产生呼吸爆发呢？上面的结果表明吸烟气相物质可以引起脂质体脂质过氧化，脂质过氧化的脂质体会不会对多形核白细胞产生刺激作用呢？为此曾研究了脂质过氧化的脂质体对大鼠粒细胞的刺激作用，仍采用自旋捕集技术检测PMA刺激大鼠粒细胞产生的氧自由基，ESR信号强度代表粒细胞呼吸爆发产生的氧自由基。

4．脂质体浓度的影响　不同浓度的脂质体均通烟20s，随浓度的增加，脂质过氧化物含量也增加。将这种气相烟处理过的脂质体与大鼠粒细胞在37℃共同温育15min，然后用PMA刺激，测试呼吸爆发所产生的氧自由基，结果发现，与对照组相比产生的氧自由基明显增加，且随脂质过氧化物浓度增加而增加。当脂肪浓度为1mg/ml时，产生的氧自由基达到最大值，然后随浓度增加开始减少；当脂肪浓度＞15mg/ml时，这种过氧化的脂质体又表现出对大鼠粒细胞产生氧自由基的抑制作用。

为了弄清未经吸烟烟气处理脂质体对大鼠粒细胞呼吸爆发产生氧自由基的影响，用新制备的脂质体代替吸烟烟气处理的脂质体做以上实验，结果发现，当脂肪浓度＜0.2mg/ml时，对粒细胞呼吸爆发产生氧自由基没有影响，当脂肪浓度＞0.2mg/ml时，开始表现出对粒细胞呼吸爆发产生氧自由基的抑制作用，而且随着浓度增加，这种抑制作用急剧增加。

未过氧化的脂质体对粒细胞呼吸爆发产生氧自由基的抑制作用的原因可能是多方面的，一个原因可能是由于不饱和脂类对粒细胞产生氧自由基的清除作用；另一个原因可能是过多的脂类插入粒细胞膜导致膜结构的改变，影响了粒细胞的功能。随着吸烟烟气处理脂质体与粒细胞温育时间的延长，过氧化的脂肪进入粒细胞膜，并引发粒细胞膜脂质过氧化，产生大量中间物，导致细胞膜中蛋白质和酶的损伤及膜结构的破坏，其中NADPH氧化酶的破坏将直接影响呼吸爆发产生氧自由基。

以上这些结果可以提示我们一个吸烟气相自由基引起肺损伤和导致疾病的机制：吸烟气相物质进入肺部后首先引起肺细胞脂质过氧化，同时，吸烟可使巨噬细胞在肺部聚集，这样，过氧化的细胞膜磷脂就可以刺激聚集在肺部的巨噬细胞呼吸爆发产生大量活性氧自由基，进一步使肺细胞过氧化损伤，产生恶性循环，导致疾病的发生和发展。