Protective Effect of Interleukin-4 in Lipopolysaccharide-induced Acute Lung Injury Models
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摘要:
目的 探讨白细胞介素-4（IL-4）在急性肺损伤（acute lung injury，ALI）中的保护作用。 方法 脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导A549细胞形成ALI细胞模型。使用不同浓度的IL-4（0.1 μg/mL、1 μg/mL、10 μg/mL）在不同时长下干预该模型，通过流式细胞术检测A549细胞凋亡率，ELISA法测定A549细胞分泌IL-1、IL-6、IL-10、TNF-α、TNF-γ情况。 结果 IL-4可降低ALI模型中A549细胞凋亡率、抑制Caspase3表达（P < 0.05），其效果随IL-4浓度增加及干预时长延长而加强；同时促进Bcl-2表达（P < 0.05），IL-4浓度1 μg/mL干预12 h时效果最佳。上述条件下，IL-4可降低ALI模型中A549细胞的IL-1、IL-6、TNF-α、TNF-γ，并增加IL-10（P < 0.05）。 结论 IL-4可以通过改善ALI体外模型中细胞因子分泌情况，在急性肺损伤中发挥正向调节作用。 Abstract:Objective To investigate the protective effect of interleukin-4 （IL-4） on acute lung injury （ALI）. Methods ALI cell models were developed using lipopolysaccharide （LPS） to induce A549 cells. The model was treated with different concentrations of IL-4 （0.1 μg/mL, 1 μg/mL, 10 μg/mL） for different durations. Then the apoptosis rate of A549 cells was detected by flow cytometry, and the secretion of IL-1, IL-6, IL-10, TNF-α, TNF-γ of A549 cells was determined by ELISA. Results IL-4 reduced the apoptosis rate of A549 cells and inhibited the expression of Caspase3 in ALI model （P < 0.05）. The effect was enhanced with the increase of IL-4 concentration and the extension of intervention time. IL-4 promoted the expression of Bcl-2 （P < 0.05）, and the best effect was achieved when the concentration of IL-4 was 1 μg/mL for 12 h. Under the above conditions, IL-4 decreased IL-1, IL-6, TNF-α, TNF-γ and increased IL-10 in A549 cells in ALI model （P < 0.05）. Conclusion IL-4 can positively regulate acute lung injury by improving cytokine secretion in ALI in vitro model. -
Key words:
- Acute lung injury /
- Interleukin-4 /
- Lipopolysaccharide /
- Regulatory T cells /
- Cytokines
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在这社会生产活动规模日益扩大，生活节奏不断加快的时代，各类突发事件频发，这些突发事件对人类的生命健康和安全构成了严重的威胁。许多突发事件如急性中毒、心脏本身疾病、电击、溺水等均可致心脏骤停[1-2]。心脏骤停是指心脏突然中止射血，心音消失和大动脉搏动停止，导致机体的重要脏器出现缺氧、缺血，严重情况可造成患者死亡[3-4]。据报道，我国每年死于心脏骤停的居民大约有250万人，位居世界首位。且60%～70%的心脏骤停患者在到达医院前便发生了心脏骤停[5]，而无目击者第一时间内对院外心脏骤停者实施有效的心肺复苏术（cardiopulmonary resuscitation，CPR）[6]，此外，自拨打急救电话起，急救车平均需要12 min才可赶到第一现场，远远超过了心脏骤停的4 min黄金抢救时间[7]。我国院外心脏骤停患者的存活率远低于其他国家[8]，实际存活率不足 1%[9]。西方发达国家的居民CPR普及率达到了30%～50%，但我国 CPR 普及率却低于1%[10]。若旁观者在发现心脏骤停的患者后，在医护人员到来之前就对其较早地实施CPR，可使患者的组织器官及时得到血液供应的恢复，这往往能够提升拯救患者的生命的几率，提高院外心脏骤停患者救治的成功率。有相关研究表明，13岁以上的群体即能实施有效的心肺复苏的心脏胸外按压[2]。为了解云南省玉溪市通海县城乡居民CPR知识的普及情况科普需求，向我国相关部门提升我国居民CPR急救知识普及提供科学依据，扩大CPR急救知识的普及范围，探索建立了一种高效、适宜的科普模式，从而扩大CPR急救知识的普及范围。本研究从云南省玉溪市通海县居民中采用分层及简单随机抽样法抽取年龄15～60岁居民共300人，用自设问卷匿名进行了一对一的问卷调查，现报告如下。
1. 资料与方法
1.1 调查对象
于2023年7月14日至18日，采用简单随机抽样的方法从云南省玉溪市通海县随机抽取4个城镇（秀山街道、九龙街道、杨广镇、高大傣族彝族乡），再按照随机抽样的方法从每个镇随机抽取75名居民为调查对象。样本含量确定：根据文献[10]取我国总体CPR认知率1%为总体率Π，取允许误差δ为1%，取第Ⅰ类错误的概率α为0.05，根据无限总体总体率估计公式：n＝Z2αΠ（1-Π）/δ2得出n ≈ 300。纳入标准：自愿参与本调查的15～60岁通海县城乡居民。排除标准：因身体条件受限或有精神障碍或认知障碍而无法参与问卷调查的居民。
1.2 研究方法
问卷设计查阅大量相关文献资料，接受专业CPR培训并考核通过，咨询急诊科、心内科相关专家，依照《2020年美国心脏协会心肺复苏和心血管急救指南—成人基础/高级生命支持》[11]设计调查问卷。该问卷由2个部分组成结构化问卷：第一部分为个人一般信息，包括性别、年龄、职业、户口类型、受教育水平；第二部分为心肺复苏认知掌握程度及施救意愿，包括CPR认知水平，年龄、户口所在地与认知水平的关系，是否参与过CPR相关培训、施救意愿等。以居民是否听过了解和是否掌握2个指标来定义居民对于CPR的认知水平。共收回问卷300份，剔除无效问卷后收回有效问卷共290份，有效回收率为96.7%。
1.3 统计学处理
采用SPSS 19.0统计软件进行数据分析，采用描述性统计分析，计数资料以率表示，用χ2检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 一般资料
本研究共回收问卷300份，有效问卷290份，有效率96.7%，见表1。
表 1 一般资料Table 1. General information项目 n 百分比（%） 性别 男 129 44.5 女 161 55.5 年龄（岁） 15～25 77 26.6 26～35 17 5.9 36～45 51 17.6 46～55 64 22.1 55～ 81 27.9 受教育水平 高中及以下 183 63.1 大学 105 36.2 研究生及以上 2 0.7 户口类型 农村户口 211 72.8 非农村户口 79 27.2 职业类型 体力劳动 179 61.7 脑力劳动 111 38.3 2.2 居民CPR认知水平
在调查对象中，掌握心肺复苏技能的居民仅有20.3%，普及率较低；从未听说过心肺复苏的居民占了26.2%， 且53.4%的居民听说过但未能掌握心肺复苏技能，可能与宣传有关，需加强相关宣传，选择大众更能接受的宣传方式，进行有效宣传，提高群众认知及技能掌握率，见表2。
表 2 心肺复苏认识总体情况Table 2. General understanding of cardiopulmonary resuscitation情况 n 百分比（%） 听过且掌握CPR 59 20.3 听过但未能掌握CPR 155 53.4 没有听过CPR 76 26.2 2.3 年龄、户口所在地与CPR认知水平关系
在听说且掌握CPR的人中有32.3%在15～25岁之间，占比最多，67.8%小于46岁，在没有听说过的人中有71.1%大于45岁；CPR知晓掌握情况与年龄成反比（P<0.05），可能与老年人学习能力下降或意识不强有关，见表3。
表 3 年龄与认知水平关系[n（%）]Table 3. The relationship between age and cognitive level[n（%）]年龄（岁） n 听过且掌握CPR 听过但未能掌握CPR 没有听过CPR χ2 P 15～25 77 21（27.27） 50（64.94） 6（7.79） 50.968 < 0.001* 26～35 17 7（41.18） 6（35.29） 4（23.53） 36～45 51 12（23.53） 27（52.94） 12（23.53） 46～55 64 14（21.88） 38 （59.38） 12（18.75） 55～ 81 5（6.17） 34 （41.98） 42（51.85） *P < 0.05。 农村户口中掌握CPR的人占比15.2%小于非农村户口34.2%，从未听说过的人占比33.2%大于非农村户口26.2%，差异有统计学意义（P < 0.05），见 表4。
表 4 户口类型与认知水平关系Table 4. The relationship between household type and cognitive level户口类型 n 听过且掌握CPR 听过但未能掌握CPR 没有听过CPR χ2 P 农村户口 211 32（15.17） 109（51.66） 70（33.18） 25.027 < 0.001* 非农村户口 79 27（34.18） 46（58.23） 6（7.59） *P < 0.05。 2.4 居民对陌生人实施CPR的意愿
被调查居民中，居民对陌生人实施胸外按压和口对口人工呼均有较高的意愿，分别为66.2%和68.6%，仅有11.4%和31.4%的人完全不愿意对陌生人进行抢救，主要原因是担心自己技术不精湛反而延误抢救，见表5、表6。
表 5 CPR实施意愿Table 5. Intention to perform CPR项目 意愿 n 百分比（%） 胸外按压 愿意 192 66.2 一般 65 22.4 不愿意 33 11.4 口对口人工呼吸 愿意 199 68.6 不愿意 91 31.4 表 6 不愿意进行心肺复苏的原因Table 6. Reasons for reluctance to perform CPR原因 n 百分比（%） 怕技术不够精湛，反而延误抢救 11 33.3 怕抢救后遭讹诈 1 3.03 觉得肯定会有其他人出手，何必是我 3 9.09 以上全是 7 21.21 其他 11 33.33 2.5 CPR培训相关调查
此次调研显示CPR普及率较低，笔者对CPR培训相关情况进行了深入调查，显示63.79%的人从未参加过相关培训，主要原因有意识不强（51.35%）和不知道途径（58.38%）；有92.76%的人表示当得知培训消息的时候愿意参加，见表7。
表 7 CPR培训相关问题 [n（%）]Table 7. Issues related to CPR training [n（%）]问题 结果 是否参加过CPR
相关培训是 105（36.21） 否 185（63.79） 未参加原因 没有关注，不了解
它的重要性95（51.35） 不知道可以从哪里
学习108（58.38） 工作或学习太忙没
有时间70（37.84） 个人认为没有必要 20（10.81） 是否有必要掌
握心肺复苏术是 258（88.97） 否 32（11.03） 有CPR相关培训
时，是否愿意参加愿意 269（92.76） 不愿意 21（7.24） 3. 讨论
通海县城乡居民对于CPR的认知程度普遍较低，大部分居民仅通过医疗题材电视剧以及医疗科普视频对CPR有所了解，而对CPR的具体操作步骤、顺序、要领知之甚少。较早地对院外心脏骤停患者实施心肺复苏可以大大提升其生存率，一旦发生心脏骤停，患者血液循环便会立即停止，对大脑造成不可逆的损伤，抢救心脏骤停患者的黄金时间为心脏骤停发生后的4 min内，但医护专业人员一般无法及时到达现场，旁观者作为第一目击人，往往是快速进行心肺复苏的第一选择。由此可见，居民CPR认知程度和掌握程度的提高尤为重要。
3.1 CPR的普及率、年龄与CPR认知水平、施救意愿的差异
通海县城乡居民对于CPR的知晓率与认知率差异有统计学意义（P < 0.01），城区知晓率较乡村高，这与张兰兰等 [2]的调查研究结果相似。农村户口居民对于CPR的掌握率极低，且仍存在一定比例的农村户口居民从未听说过CPR，而通海县农村多位于山区，段昌新[12]指出农村受交通不便、居住分散不集中等因素影响，医疗半径远大于城镇，所以，一旦有农村患者发生心脏骤停，更考验居民是否具备迅速实施CPR的意识与能力。同时，城乡居民年龄大于45岁人群的CPR认知水平与其他年龄存在差异（P < 0.01），考虑该人群在总调查人群中占比50%（145/290）且随着年龄增长学习能力不断下降、接受新事物能力降低等因素有关。调查得知，城乡居民实施CPR意愿总体较高，担心自己技术不精湛反而延误抢救是阻碍居民实施心肺复苏意愿的主要因素，同时也考虑受前期调查中城乡居民分别有33.2%和26.2%人从未听说过CPR这一因素的影响。口对口人工呼吸是抢救心脏骤停患者生命和改善预后的重要环节，受调查的人员表示对家庭成员发生心脏骤停后实施此操作更有倾向性，担心传染病和性别差异问题均有较多提及，与梅媛 [13]的调查中有相似之处。以上表明，CPR在农村的普及率较低，农村对CPR的认知和掌握度均不如城区，施救顾虑较多。但通海县居民总体对掌握和实施CPR相关急救技术的意愿高，政府以及相关部门应当重视有关知识的科普宣传，让居（村）民能更多地认识和掌握CPR。
3.2 参加CPR培训意愿较高，但培训资源不足
通海县居民对于CPR掌握的必要性认知水平较高，有十分积极的态度愿意参加CPR培训，愿意认真学习和掌握心肺复苏技能。但与现有的CPR掌握情况形成反差，在调查中发现，无法获取学习CPR技术途径的居民占未曾接受过CPR培训的居民比例最高，尤其在乡镇居民中存在普遍，没有专业的CPR培训进入到乡村中，居民没有接受培训并且掌握CPR的平台，因此，建议相关部门加大关注力度，充分利用微信、微博、抖音等公众平台推送应急救护知识[14-15]。同时，医疗相关单位可试点开展单纯按压式CPR培训站，通过媒体宣传与实操培训相结合的方法，提高居民对于CPR的掌握程度。此外，可以通过各界媒体密切联系，借助新媒体热点事件的带动作用[16]，提高居民对CPR的急救意识、对于CPR黄金4 min施救实践的认识、急救能力等，从而提高心脏骤停抢救的成功率。
3.3 交互式培训法和角色扮演的科普方式
笔者从接受过上述调查的通海县地区随机抽取滨湖社区（城区）和杨广镇义广哨村（农村）两地开展了CPR急救科普宣讲，两地区均采取随机抽样法抽取自愿参加培训的居民，其中滨湖社区56人，杨广镇义广哨村55人。针对研究人群为城乡居民这一特性，为增加科普宣传的效果和实用性。本研究采用AHA推荐的交互式培训法[17]进行科普，在传统授课法（科普人员利用图片、视频等资料对CPR进行讲解，受科普者以听为主）的基础上增加了课堂讨论、运用人体模型进行操作演示并进行仿真练习，此种培训不仅有利于科普宣讲员与被宣讲对象的充分互动，而且使得科普效果能够及时得到评估，增进科普的有趣性和深刻性。本小队在滨湖社区采用了较为完整的互动式培训方法，研究表明，角色扮演的教学模式在提高急诊心肺复苏教学中能取得良好的教学效果[18] 。杨广镇义广哨村因条件限制未能进行CPR相关的视频影像分享，而采用场景模拟和CPR操作相结合的科普方式。2种科普方法结合的成功运用，可为相关部门采取更好的科普方式开展CPR知识的宣传工作提供借鉴。
科普后笔者通过自制的问卷调查对参与培训的研究对象依次进行培训效果的考察，调查结果显示，农村研究对象问卷的正确率为85.71%，城市研究对象问卷的正确率为87.13%，差异无统计学意义（P > 0.05），提示在接受培训后居（村）民的CPR相关的认知水平以及技能的掌握度均有显著提高，与长沙城乡居民CPR培训结果一致 [13]。当遇到倒地的无意识伤员，居（村）民的首要操作有23.21%选择了检查是否无呼吸和心跳是否停止的正确操作，这与前期调查中居（村）民的第一反应为拨打120（51.03%）的惯有思维操作有明显变化。然而，在问卷中个别较为专业化的考题得分中城乡居民差异有统计学意义P < 0.05），对于问及按压深度、胸外按压和人工通气比例，胸外按压的深度时，城区居民的得分率高于农村村民，考虑与农村村民的受教育程度较低、培训员解释问卷题目内容时未能得到村民正确的理解等有关。城乡居（村）民培训后对实施AED的自信心差异有统计学意义 P < 0.05），农村低于城区，这可能与具有AED医疗设备的农村本身就很少，村民接触AED的机会更小，加之有大部分村民不具备听懂AED设备所发出的普通话语音操作的提示。
3.4 加强法律法规宣传，增加城乡居民自救信心
担心在救助别人时因自己救助不当造成被救治者意外受伤或者救治后害怕被讹诈等而承担法律责任[19]，这是很多心脏骤停目击者不愿意给予施救的原因。前期调查显示，有3.03%的居（村）民因害怕被讹诈而及时学会CPR急救技术也不愿施救，在培训后，居（村）民表示自己对承担法律责任的担忧明显减少，考虑与科普宣讲后居（村）民认识到了国家现在已通过立法的方式保障施救人员的权益，如《中华人民共和国 民法总则》第184条规定了“因自愿实施紧急救助行为造成受害人损害的，救助人不承担民事责任”等，顾虑相对减少有关，与文献[20]调查结果类似。
综上所述，通海县居民普遍缺乏CPR急救知识，但对于CPR急救知识的普及有较高的需求，施救态度积极，简单的CPR急救科普宣讲后便可以起到明显效果。建议相关部门加大CPR科普以及培训力度，深入推广CPR急救术，将CPR推广入乡村。
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图 4 各组Caspase3、Bcl-2蛋白表达情况
A. Caspase3表达；B. Bcl-2表达。*P < 0.05。
Figure 4. Expression of Caspase3 and Bcl-2 proteins in each group
图 5 各组Caspase3、Bcl-2 mRNA表达情况
A. Caspase3 mRNA表达；B. Bcl-2mRNA表达。*P < 0.05。
Figure 5. mRNA expression of Caspase3 and Bcl-2 in each group
图 6 各组细胞因子分泌情况
A：IL-1浓度；B：IL-6浓度；C： IL-10浓度；D：TNF-α浓度；E：TNF-γ浓度。*P < 0.05。
Figure 6. Secretion of cytokines in each group
表 1 各组细胞因子分泌情况 （pg/mL）
Table 1. Secretion of cytokines in each group （pg/mL）
分组 IL-1 IL-6 IL-10 TNF-α TNF-γ A549 2.62 43.93 0.91 10.94 74.60 ALI 5.17 62.58 0.31 16.78 89.17 ALI + IL-4 2.34 38.75 0.51 8.35 62.87 
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