【摘 要】
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目前环境颗粒污染已成为棘手的世界性公共卫生问题,其中以PM2.5为主的室外空气污染是严重影响人类健康的因素之一。PM2.5是由大气中的化学反应和燃料燃烧产生的空气微粒组成,
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目前环境颗粒污染已成为棘手的世界性公共卫生问题,其中以PM2.5为主的室外空气污染是严重影响人类健康的因素之一。PM2.5是由大气中的化学反应和燃料燃烧产生的空气微粒组成,含镍、钒、酸性氧化物、致病菌等有毒物质,进入人体后能吸附于肺泡,与肺细胞分泌的表面活性剂相互作用,然后被巨噬细胞吸收清除或直接与肺细胞相互作用,破坏肺泡壁,引发炎症,从而导致肺功能下降以及结构损伤,甚至能进入血液循环损害心血管系统。流行病学研究表明,吸入PM2.5污染物,会增加呼吸系统疾病患病率,包括哮喘、慢性阻塞性肺病和肺癌等。毒理学研究表明,PM2.5可通过氧化应激、炎症反应、遗传和表观遗传改变等途径损伤上皮细胞,造成肺气血屏障结构和功能的异常改变,从而引发肺损伤。目前关于PM2.5暴露导致肺气血屏障损伤的相关毒性作用机制尚未明确。为此,本课题以肺上皮细胞A549为体外模型,SD大鼠为体内模型,采集北京地区2017年-2018年间的PM2.5颗粒,研究PM2.5对肺气血屏障的毒性作用机制。本课题研究结果表明,PM2.5对A549细胞有显著毒性,可导致细胞形态异常,且呈浓度依赖关系。PM2.5诱导细胞内AQP1基因水平以及蛋白水平表达升高,一定时间内达到峰值后,表达开始下降,且细胞内AQP1呈现从细胞质向细胞膜定位的过程,AQP1表达上调表明它可能参与了PM2.5暴露引起的细胞损伤过程。同时,构建SD大鼠PM2.5暴露模型,研究PM2.5对大鼠肺部的毒性作用,发现PM2.5可诱导肺组织中AQP1的表达改变,导致大鼠肺组织湿干重比值增加,造成肺泡隔增厚、局部断裂、肺泡萎缩塌陷、大面积肺泡融合,且伴随血管周围广泛的水肿及大量炎症细胞浸润,PM2.5还能诱导大鼠肺灌洗液及血液中的炎症因子释放,导致大鼠肺灌洗液中TP、LDH、AKP蛋白释放量增加。说明AQP1参与了PM2.5暴露刺激引起的肺损伤作用。本课题还构建了体外肺上皮屏障模型,研究发现PM2.5可诱导A549细胞屏障电阻值降低,紧密连接蛋白ZO-1、Occludin的表达水平下降,造成细胞紧密连接结构破坏,且与PM2.5浓度呈剂量效应关系,进一步推测PM2.5可能通过破坏肺上皮屏障结构引发肺损伤。同时发现,大鼠肺组织中ZO-1、Occludin的表达水平也降低,利用透射电子显微镜观察PM2.5对气血屏障结构造成的影响,发现PM2.5可破坏肺组织内的紧密连接结构,导致紧密连接增宽,且存在剂量效应关系。综上,PM2.5可通过破坏肺气血屏障结构,引发肺组织水液代谢失衡,造成肺泡及肺间质水肿、肺部炎性反应、蛋白渗出等,诱导肺损伤的发生。
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