北京城區(qū)大氣可吸入顆粒物對肺細(xì)胞的損傷作用及其機(jī)制的研究.pdf

1、目的：大氣污染是影響公眾健康的首要危險因素之一，顆粒物是定量評價大氣污染的健康危害的標(biāo)志性污染物。顆粒物，特別是空氣動力學(xué)直徑≤10μm的可吸入顆粒物(PM<,10>)是許多大城市的主要健康問題。近年來越來越多的流行病學(xué)和毒理學(xué)資料研究表明，可吸入顆粒物與人類疾病的發(fā)病率、死亡率關(guān)系密切，能引起哮喘、肺功能下降、呼吸系統(tǒng)炎癥，甚至累及心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、促使癌癥發(fā)生，但其毒性機(jī)制尚未闡明。因此，研究可吸入顆粒物對機(jī)體的損傷作

2、用機(jī)制對加強(qiáng)顆粒物污染防治及敏感人群的健康保護(hù)具有重要的現(xiàn)實意義和指導(dǎo)意義。 方法：本研究采集了北京市采暖期的大氣可吸入顆粒物PM<,10>和PM<,2.5>，用去離子水超聲法提取PM<,10>和PM<,2.5>全顆粒物并配制成不同濃度，采用電感耦合等離子色譜-質(zhì)譜和掃描電鏡測定樣品中金屬元素的含量及粒徑分布，利用氣相色譜/質(zhì)譜儀分析樣品中有機(jī)物成分。以小鼠肺泡巨噬細(xì)胞(RAW264.7)模型、人肺泡上皮細(xì)胞(A549)模型，以

3、及肺泡巨噬細(xì)胞-肺泡上皮細(xì)胞聯(lián)合作用模型三種模型模擬體內(nèi)過程進(jìn)行染毒，采用四甲基偶氮唑鹽微量酶反應(yīng)比色法(MTT法)測定細(xì)胞毒性；單細(xì)胞凝膠電泳(Comet試驗)檢測細(xì)胞的DNA單鏈損傷(SSB)和雙鏈損傷(DSB)程度；硝酸還原酶法檢測炎性因子一氧化氮(NO)的含量；比色法檢測一氧化氮合酶(NOS)的活性；EMSA和ELISA結(jié)合法檢測核因子-кB(NF-кB)的活性。數(shù)據(jù)處理應(yīng)用SPSS12.0統(tǒng)計軟件，數(shù)據(jù)表示方法均用“平均數(shù)±標(biāo)

4、準(zhǔn)差”表示，采用單因素方差分析、t檢驗和直線相關(guān)分析對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，雙側(cè)檢驗檢測出的顯著性差異用“p=0.05或p=0.01”表示。 結(jié)果：研究發(fā)現(xiàn)，(1) 北京市采暖期大氣可吸入顆粒物PM<,10>和PM<,2.5>中均含有多種金屬元素，主要包括Ca、Fe、Zn、Mg、Al和Pb，且PM<,2.5>中金屬元素的含量高于PM<,10>。PM<,10>和PM<,2.5>中同樣含有多種有機(jī)污染物，主要包括苯系物、脂肪烴和苯甲醛類

5、。粒徑分析表明PMs顆粒物的粒徑主要集中在1μm以內(nèi)，提示北京市大氣顆粒物污染主要是汽車尾氣型。(2)PM<,10>和PM<,2.5>作用24h后對RAW264.7細(xì)胞和A549細(xì)胞均產(chǎn)生了一定的毒性作用，表現(xiàn)為低劑量時刺激細(xì)胞增殖，高劑量時抑制細(xì)胞增殖的雙向作用，當(dāng)PMs>25/μg/ml時，細(xì)胞存活率均隨PMs濃度的增加而降低(p<0.01)，且具有明顯的劑量-反應(yīng)關(guān)系(r=0.842-0.921，p<0.01)，其中PM<,2.5

6、>的毒性更強(qiáng)，RAW264.7細(xì)胞對細(xì)胞增殖的刺激作用和抑制作用更敏感；(3)PM<,10>和PM<,2.5>均具有明顯的DNA損傷作用，當(dāng)PMs濃度僅為25μg/ml時，即能夠引起細(xì)胞DNA發(fā)生單、雙鏈發(fā)生損傷，且具有明顯的劑量-反應(yīng)關(guān)系(r=0.970～0.980，p<0.01)，其中PM<,2.5>比PM<,10>具有更強(qiáng)的損傷作用，且RAW264.7細(xì)胞更容易發(fā)生DNA鏈斷裂，PMs對細(xì)胞DNA的雙鏈損傷作用大于單鏈損傷；(4)

7、PM<,10>和PM<,2.5>均能誘導(dǎo)兩種細(xì)胞胞核和胞漿中的NF-κB活性發(fā)生變化，在細(xì)胞核中NF-κB的活性逐漸升高，在細(xì)胞質(zhì)中NF-κB的活性逐漸降低，且呈明顯的劑量-反應(yīng)關(guān)系(r=0.980～0.982，p<0.01)，提示PMs可以誘導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)中有活性的NF-κB由細(xì)胞核外轉(zhuǎn)入核內(nèi)來行使其調(diào)控炎性反應(yīng)的功能；其中．PM<,2.5>比PM<,10>具有更大的啟動前炎性因子的能力，A549細(xì)胞比RAW264.7細(xì)胞更敏感；(5)：P

8、M<,10>和PM<,2.5>均能誘導(dǎo)兩種細(xì)胞釋放NO，且具有極明顯的劑量-反應(yīng)關(guān)系(r=0.981～0.982，p<0.01)，同種細(xì)胞中PM<,2.5>的作用大于PM<,10>，A549細(xì)胞的炎性損傷重于RAW264.7細(xì)胞。但NOS的活性變化沒有顯示出趨勢，可能PMs對NOS的活性沒有明顯影響。分析表明，NO的釋放量與NF-κB的活性間的關(guān)系呈現(xiàn)極顯著的直線相關(guān)性(p<0.01)；(6)PMs作用于RAW264.7細(xì)胞24h后誘導(dǎo)

9、釋放的活性因子進(jìn)一步作用于A549細(xì)胞后，可致A549細(xì)胞的DNA單、雙鏈損傷程度、NF-κB的活性以及NO的表達(dá)量均高于PMs直接作用的細(xì)胞以及對照組的細(xì)胞(p<0.01)，提示肺泡上皮細(xì)胞(A549)是肺泡巨噬細(xì)胞(RAW264.7)的下游細(xì)胞，它可能通過接收肺泡巨噬細(xì)胞釋放的活性因子發(fā)生進(jìn)一步的炎性反應(yīng)。結(jié)論：北京市城區(qū)大氣可吸入顆粒物PM<,10>和PM<,2.5>中均含有多種金屬元素和有機(jī)污染物，且多由粒徑小于1μm的細(xì)顆粒構(gòu)