共載重金屬污染粉塵與人體常見(jiàn)菌界膜作用研究.pdf

1、本研究提出以大氣顆粒物中的高硅鈣質(zhì)礦物細(xì)顆粒作為復(fù)合顆粒物的載體，載帶大氣顆粒物中的主要重金屬元素 Pb/Cd/Cr，制備共載重金屬污染粉塵，以研究復(fù)合的重金屬污染粉塵對(duì)人體常見(jiàn)菌--大腸桿菌/表皮葡萄球菌的聯(lián)合毒性作用及毒性機(jī)制；從膜表面基團(tuán)、氧化損傷及能量代謝水平3方面入手深入的探討共載重金屬污染粉塵對(duì)人體常見(jiàn)菌的界膜作用機(jī)制，可為評(píng)價(jià)大氣中復(fù)合礦物顆粒物吸入人體后的毒性效應(yīng)提供一定的理論依據(jù)。
　　研究發(fā)現(xiàn)單一重金屬離子 P

2、b(II)/Cd(II)/Cr(VI)作用后大腸桿菌膜表面磷酸二酯基團(tuán)峰位偏移，蛋白質(zhì)酰胺 I帶β-sheets/α-helices比值降低，表明細(xì)菌菌體表面蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化；琥珀酸脫氫酶、Na+–K+–ATPase和Ca2+–Mg2+–ATPase的活性隨重金屬濃度的升高先升高后下降；Pb2+/Cd2+可抑制大腸桿菌呼吸鏈脫氫酶活性，促使半醌在Q循環(huán)過(guò)程中堆積，繼而導(dǎo)致胞內(nèi) ROS產(chǎn)生增多，GSH含量降低，脂質(zhì)過(guò)氧化程度增強(qiáng)；揭示

3、重金屬離子在適當(dāng)濃度范圍內(nèi)，可促進(jìn)細(xì)菌生長(zhǎng)，促進(jìn)細(xì)胞有氧呼吸，但濃度過(guò)高反而抑制細(xì)菌能量代謝酶的活性，導(dǎo)致細(xì)菌能量代謝障礙，氧化應(yīng)激水平升高，進(jìn)而對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生毒性。
　　載重金屬高硅質(zhì)粉塵對(duì)大腸桿菌菌體膜表面基團(tuán)的影響主要集中于膜表面磷酸二酯基團(tuán)、多糖分子及蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)；作用后細(xì)菌膜結(jié)合功能酶活性可能是一種代償性的增加，ATPase酶活力提高分解更多 ATP產(chǎn)生能量用于細(xì)菌抵抗氧化應(yīng)激；對(duì)膜內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的影響體現(xiàn)在作用后細(xì)菌胞內(nèi)R

4、OS/MDA增多，GSH含量下降，引起氧化損傷；揭示載重金屬高硅質(zhì)粉塵可影響細(xì)菌的膜表面功能基團(tuán)、能量代謝酶及胞內(nèi)氧化應(yīng)激水平。
　　載重金屬高鈣質(zhì)粉塵與大腸桿菌在PBS緩沖溶液作用后，大腸桿菌細(xì)胞活力降低，膜表面功能基團(tuán)（膜表面多糖分子、蛋白分子及磷酸二酯基團(tuán)）受損，氧化應(yīng)激水平升高。而載重金屬鈣質(zhì)粉塵與大腸桿菌在0.9％NaCl溶液作用后，大腸桿菌細(xì)胞活力顯著升高，主要是由溶出 Ca2+導(dǎo)致。高鈣質(zhì)礦物細(xì)顆粒溶出 Ca2+與重

5、金屬離子對(duì)大腸桿菌的聯(lián)合毒性效應(yīng)研究發(fā)現(xiàn)，設(shè)置的低濃度 Pb(II)/Cd(II)組，加入 Ca2+可顯著緩解重金屬離子毒性，但當(dāng) Pb(II)/Cd(II)濃度增高后，加入 Ca2+可加重重金屬離子毒性，協(xié)同影響細(xì)菌的正常能量代謝及氧化應(yīng)激水平。
　　研究發(fā)現(xiàn) Pb(II)/Cd(II)/Cr(VI)與高硅質(zhì)粉塵、高鈣質(zhì)粉塵間的交互作用表現(xiàn)出明顯的拮抗作用，減弱了粉塵與重金屬離子各自的毒性；高濃度重金屬負(fù)載的高硅鈣質(zhì)粉塵對(duì)細(xì)菌的

6、毒性作用表現(xiàn)出一定的協(xié)同毒性，但毒性仍小于重金屬與高硅鈣質(zhì)粉塵的相加毒性。研究表明載重金屬高硅鈣質(zhì)粉塵與人體常見(jiàn)菌的界膜作用因細(xì)菌壁膜結(jié)構(gòu)、作用介質(zhì)、礦物粒徑、重金屬?gòu)?fù)合模式的不同表現(xiàn)出較大的差異。
　　總體而言，在實(shí)驗(yàn)研究的劑量范圍內(nèi)，載重金屬高硅鈣質(zhì)粉塵與大腸桿菌界膜作用機(jī)理存在一定的共性，即毒性特點(diǎn)均表現(xiàn)出毒物興奮效應(yīng)：即低濃度重金屬添加，表現(xiàn)出興奮效應(yīng)，體現(xiàn)在作用后細(xì)菌胞內(nèi)抗氧化酶及能量代謝酶活性增加；高濃度重金屬添加，表