典型室內(nèi)空氣復合污染物對多靶器官毒性評價研究.pdf

1、由于多種復合型建筑和裝飾材料以及日常有機生活用品的使用，使得室內(nèi)揮發(fā)性有機物(VOCs)為主的化學性污染越來越嚴重，而目前針對室內(nèi)空氣污染的健康評價，主要采用室內(nèi)空氣污染物的濃度、居住人員的健康問卷調(diào)查及單一污染物的毒性研究，缺乏能夠反映復合污染健康風險的綜合性評價指標。本項目通過建立典型室內(nèi)空氣污染物的復合暴露染毒小鼠的實驗動物模型，研究吸入室內(nèi)空氣典型污染物致小鼠的呼吸系統(tǒng)毒性、免疫毒性、遺傳毒性及其分子機理，為人群健康檢測提供靈敏

2、的效應生物標志物，同時也為修訂和完善室內(nèi)空氣污染相關標準提供科學依據(jù)。主要內(nèi)容包括:
　　(1)建立室內(nèi)揮發(fā)性有機物短期復合染毒模型（甲醛+苯+甲苯+二甲苯），設置對照組和4個不同劑量復合VOCs暴露組，依次是室內(nèi)空氣質(zhì)量標準濃度的10、30、50、100倍。對小鼠進行連續(xù)10天，每天2小時的呼吸暴露染毒，研究VOCs對小鼠的氧化應激、免疫、呼吸和血清生化毒性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，VOCs暴露對小鼠的肺和肝臟產(chǎn)生了氧化損傷、引起了脾的

3、T細胞免疫功能異常、影響了肺灌洗液(BALF)中白細胞介素-6(IL-6)、神經(jīng)營養(yǎng)因子-3(NT-3)、P物質(zhì)水平和炎癥細胞數(shù)量，并且也對血清生化和血常規(guī)方面產(chǎn)生了影響。小鼠肝、肺臟中活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)水平、脾細胞CD4+CD3+(％)、CD4+CD3+/CD8+CD3+的比率與VOCs濃度之間存在劑量-效應的正相關關系，肝臟組織的谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、肺臟組織的谷胱甘肽(GSH)、脾細胞CD8+CD3+

4、(％)比率與VOCs濃度之間存在劑量-效應的負相關關系。結(jié)果提示:小鼠肝和肺臟中ROS水平、肝臟組織的GSH-Px、脾細胞的淋巴細胞亞群比率可作為復合VOCs短期暴露的敏感效應生物學標志物;復合VOCs短期暴露氣道炎癥機制主要可能是通過NO信號路徑和ROS來誘導的，同時NT-3可以介導保護機制來抑制這種炎癥。
　　(2)利用miRNA芯片技術(shù)來獲得VOCs復合暴露引起的肺組織的高通量生物信息變化，分析比較了miRNA差異表達，探討

5、特異性生物標志物，并對差異表達的miRNA預測靶基因，進行其生物學功能和影響路徑(Pathway)分析，同時用ELISA來檢測BALF中白細胞介素-8(IL-8)的含量。實驗設置對照組和3個不同劑量的復合VOCs（甲醛+苯+甲苯+二甲苯）暴露組，依次是室內(nèi)空氣質(zhì)量標準濃度的30、50、100倍，對小鼠進行連續(xù)10天，每天2小時的呼吸暴露染毒。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組比較，染毒組1，2，3分別有96、68、18個miRNA上調(diào)表達，有662、5

6、92、11個miRNA下調(diào)表達。在表達差異的miRNA中，染毒組1，2，3同時上調(diào)表達的miRNA有6個，均下調(diào)表達的只有1個;有1個miRNA在染毒組1，2上調(diào)表達，在染毒組3下調(diào)表達。另外，IL-8在暴露組也顯著升高。結(jié)果提示:可以優(yōu)先考慮mmu-miR-5105作為小鼠肺臟VOCs復合暴露的敏感miRNA分子標志物;mmu-miR-494、mmu-miR-744、mmu-miR-335-5p和VOCs濃度間存在負相關關系;通過計算

7、機網(wǎng)絡分析預測miRNA靶基因發(fā)現(xiàn)，VOCs復合暴露可能潛在導致癌癥和氣道炎癥的發(fā)生，IL-8的ELISA檢測結(jié)果證實了VOCs復合暴露引起了氣道炎癥。
　　(3)建立長期暴露、較低濃度室內(nèi)VOCs復合染毒模型（甲醛+苯+甲苯+二甲苯），設置對照組和4個不同劑量復合VOCs暴露組，依次是室內(nèi)空氣質(zhì)量標準濃度的1/2、1、5、10倍。對小鼠進行連續(xù)90天，每天2小時的呼吸暴露染毒，觀察亞慢性的VOCs復合暴露對小鼠的氧化應激、免疫、

8、呼吸、遺傳和血清生化毒性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，復合VOCs的亞慢性暴露對小鼠肺產(chǎn)生了氧化應激作用、導致了Th1和Th2細胞因子的紊亂，提高了BALF中嗜酸粒細胞趨化因子(Eotaxin)和神經(jīng)生長因子(NGF)水平以及炎癥細胞數(shù)量，激發(fā)了血清IgE抗體的產(chǎn)生，抑制了脾細胞CD8+T細胞亞群比例，對肝細胞產(chǎn)生了遺傳毒性，影響了血清和全血部分指標。小鼠肺臟組織總抗氧化能力(T-AOC)、GSH-Px與VOCs濃度之間存在劑量-效應的負相關關系;小鼠脾

9、細胞CD4+CD3+/CD8+CD3+的比率、BALF的白介素-4(IL-4)水平、彗星實驗的肝臟細胞DNA損傷的標志物尾距(TM)以及DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)的標志物TM與復合VOCs濃度之間存在劑量-效應的正相關關系。結(jié)果提示:小鼠肺臟組織T-AOC、脾細胞CD4+CD3+/CD8+CD3+的比率、BALF的IL-4水平、彗星實驗肝臟細胞DNA損傷標志物TM以及DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)標志物TM可作為較低濃度復合VOCs亞慢性暴露的敏感效應生物

10、學標志物;VOCs亞慢性暴露肺部炎癥的部分機制可能是由于ROS和來自于被激活的炎癥細胞釋放的炎癥因子來介導的。
　　(4)建立顆粒物+金黃色葡萄球菌+VOCs（甲醛+苯+甲苯+二甲苯）短期暴露復合染毒模型，設置對照組和6個染毒組，依次為顆粒物組、金黃色葡萄球菌組、顆粒物+金黃色葡萄球菌組、顆粒物+金黃色葡萄球菌+VOCs(10倍室內(nèi)空氣質(zhì)量標準)組、顆粒物+金黃色葡萄球菌+VOCs(50倍室內(nèi)空氣質(zhì)量標準)組、顆粒物+金黃色葡萄球

11、菌+VOCs(100倍室內(nèi)空氣質(zhì)量標準)組，對小鼠進行連續(xù)10天，每天2小時的呼吸暴露染毒，觀察VOCs+顆粒物+金黃色葡萄球菌的復合暴露對小鼠的氧化應激、炎癥因子及8羥基鳥嘌呤(8-OHdG)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，三種物質(zhì)的復合暴露影響了小鼠的正常生長發(fā)育、對小鼠肺產(chǎn)生了氧化性損傷;肺組織勻漿中MDA、T-AOC、NO以及GSH/GSSG比率在復合暴露下表現(xiàn)較敏感，其中T-AOC與復合VOCs濃度之間存在一定的劑量-效應關系;三種物質(zhì)的復