大氣細(xì)顆粒物在模擬肺液中的行為、對細(xì)胞膜的作用及其細(xì)胞毒性.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，灰霾已經(jīng)成為我國環(huán)境污染的重大問題之一，嚴(yán)重影響著公眾健康。顆粒物(particulate matter,PM)是灰霾產(chǎn)生的“罪魁禍?zhǔn)住?，其中?xì)顆粒物(PM2.5)所占比重最大。PM2.5是空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑Dp＜2.5μm的可入肺顆粒物，能夠透過呼吸系統(tǒng)的層層屏障進(jìn)入肺部，甚至透過氣血屏障進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)，到達(dá)肌體多個(gè)部位，對人體健康造成巨大的危害。過去幾十年，關(guān)于PM2.5的健康效應(yīng)和細(xì)胞毒性已經(jīng)有了廣

2、泛的研究。研究發(fā)現(xiàn)，PM2.5會引起細(xì)胞炎癥、氧損傷和DNA損傷，進(jìn)而導(dǎo)致肺部疾病和心血管疾病，損害神經(jīng)系統(tǒng)，促使癌癥發(fā)生。然而，PM2.5的生物有效性研究尚不全面，PM2.5在肺液中的團(tuán)聚、沉降性能與其健康效應(yīng)的關(guān)系尚不清楚;PM2.5對細(xì)胞膜的損傷機(jī)制及其與細(xì)胞毒性的關(guān)系尚不明確;不同組分產(chǎn)生的細(xì)胞毒性效應(yīng)也未進(jìn)行過可靠的研究。
　　本論文采集濟(jì)南市PM2.5樣品，對其主要成分進(jìn)行特征分析。用模擬肺液(SLF)來研究PM2.5

3、在肺液中的團(tuán)聚沉降性能。用大單層囊泡(GUVs)和磷脂支撐膜(SLBs)模擬細(xì)胞膜，研究PM2.5對細(xì)胞膜的影響。將PM2.5顆粒物可溶組分和非可溶組分分離，研究不同組分顆粒物對肺腺癌細(xì)胞(A549)的毒性，深入研究PM2.5進(jìn)入肺部后對人體產(chǎn)生危害的機(jī)制。具體研究結(jié)果如下：
　　(1)具體分析了PM2.5樣品的可溶性組分和非可溶性組分，PM2.5可溶組分中檢測到有機(jī)酸、NH4+、SO42-、NO3-，非可溶性組分中包含高嶺石、C

4、aCO3、脂肪碳、芳香環(huán)、羥基以及羧基基團(tuán)等。整體組分中檢測到多種重金屬元素。
　　(2)通過模擬肺液實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)能夠促進(jìn)PM2.5的分散，導(dǎo)致顆粒物水合粒徑變小，沉積速率變慢。而磷脂能增加顆粒物水合粒徑，加速其沉降。此結(jié)果說明蛋白質(zhì)類能促進(jìn)PM2.5顆粒物在肺液中的分散，有利于顆粒遷移至身體其他部位，而磷脂能加速PM2.5顆粒物的團(tuán)聚，團(tuán)聚的大顆粒可能會沉降到肺泡。
　　(3)應(yīng)用模擬細(xì)胞膜研究PM2.5與細(xì)胞膜的相互

5、作用，結(jié)合顯微鏡和石英晶體微天平(QCM-D)進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PM2.5能粘附并破壞含有正電磷脂的模擬細(xì)胞膜，而與含有負(fù)電磷脂的模擬細(xì)胞膜不發(fā)生相互作用。模擬細(xì)胞膜的陽性結(jié)合位點(diǎn)與帶負(fù)電的PM2.5形成靜電力是PM2.5粘附到膜上的重要條件，而PM2.5顆粒表面的含氧基團(tuán)又能與膜上脂質(zhì)磷酸基團(tuán)能形成的氫鍵，膜的破壞是由靜電力以及氫鍵共同作用造成的。
　　(4)關(guān)于研究PM2.5對A549的毒性作用顯示，PM2.5能夠使細(xì)胞生長狀

6、態(tài)變差，降低細(xì)胞的存活率，刺激細(xì)胞活性氧(ROS)水平升高，且PM2.5對細(xì)胞產(chǎn)生的這些影響存在劑量-效應(yīng)關(guān)系，就PM2.5不同組分的毒性作用進(jìn)行分析，全組分的毒性高于非可溶組分和可溶組分，其中非可溶組分在降低細(xì)胞存活率及刺激ROS水平升高方面的作用強(qiáng)于可溶組分。
　　以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了蛋白質(zhì)和磷脂在PM2.5的分散與體內(nèi)遷移中的作用，揭示了PM2.5的健康危害與肺液中的生物分子以及顆粒物的表面基團(tuán)有關(guān)，另外PM2.5非可溶組分和