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背景:1-硝基芘(1-nitropyrene,1-NP)作为硝基多环芳烃(nitrated polycyclic aromatic hydrocarbons,NPAHs)的典型代表,是细颗粒物(PM2.5)的关键组分。1-NP在大气,土壤和水体中广泛存在。1-NP具有多种毒性,但是其呼吸系统毒性尚不清楚。因此,探究1-NP的呼吸系统毒性非常有意义。本研究主要探究了急性1-NP暴露对小鼠肺组织和人A549细胞炎性反应的影响。方法:动物实验:将90只雄性C57BL6/J小鼠(8周,22-25g)随机分为2组:对照组和1-NP组。1-NP组的小鼠经气管滴注1-NP溶液(20μg),而对照组的小鼠使用相同的方法滴注等量的空白溶剂。在气管滴注后的相应时点(6小时、24小时、72小时)用颈椎脱臼法处死小鼠。采集小鼠的血液并对小鼠进行肺泡灌洗,紧接着留取小鼠肺组织。在显微镜下观察小鼠肺组织苏木精伊红(HE)染色结果,分析小鼠肺组织损伤情况。计数肺泡灌洗液(BALF)中的炎性细胞并分类。使用ELISA试剂盒分析小鼠血清和BALF中炎性细胞因子水平。使用real-time RT-PCR检测小鼠肺组织中炎性细胞因子基因的表达水平。使用Western blotting检测小鼠肺组织NF-κB,PI3K/Akt和MAPK信号通路。使用免疫组织化学检测(IHC)分析小鼠肺组织NF-κB p65、NF-κB p50的分布情况。细胞实验:将未接受任何处理的A549细胞分为4个组:对照组、1-NP 6小时组、1-NP 12小时组、1-NP 24小时组。在A549细胞增殖到接近铺满整个培养皿的时候,将原有的培养基撤去。1-NP组更换为含有5μM 1-NP的新培养基。对照组更换为含有等量DMSO但不含1-NP的新培养基。更换培养基后,在不同时间点收集细胞提取蛋白。用Western blotting检测A549细胞中NF-κB和PI3K/Akt通路的激活情况。结果:和对照组相比,1-NP处理24小时后小鼠的肺重量明显升高,并且在处理72小时后,肺重量仍然没有下降。而小鼠的相对肺脏系数则在1-NP处理24小时后升高。HE染色分析显示气管滴注1-NP后小鼠肺组织发生损伤,主要表现为炎性细胞浸润和肺间质水肿。BALF细胞计数发现,1-NP处理后BALF总细胞数和中性粒细胞数明显升高,而巨噬细胞数在1-NP气管滴注72小时后比对照组高。对照组与1-NP组相比,1-NP处理组BALF中炎性细胞因子TNF-α和KC的水平显著升高。但是1-NP处理组小鼠血清中TNF-α和KC水平与对照组相比没有明显变化。real-time RT-PCR结果显示暴露1-NP明显升高小鼠肺组织中炎性基因Il-1β,Il-6,Tnf-α和Kc的mRNA水平。在机制方面,急性1-NP暴露明显升高小鼠肺组织和A549细胞中磷酸化NF-κB p65和磷酸化Akt水平。免疫组化结果也发现1-NP处理组的小鼠肺组织NF-κB p65和NF-κB p50阳性细胞比例明显升高。此外,急性1-NP处理后小鼠肺组织磷酸化JNK和磷酸化ERK1/2水平也明显升高,但是磷酸化p38水平在对照组和1-NP处理组之间没有明显差别。结论:本课题主要研究了急性1-NP暴露对于肺组织的影响。研究结果发现急性1-NP暴露造成了肺组织病理损伤,升高了小鼠BALF中炎性细胞数以及炎性细胞因子水平。此外1-NP暴露还激活了NF-κB,PI3K/Akt和MAPK信号通路。这提示急性1-NP暴露可能通过激活多种炎性通路诱导肺部炎症。