溫州地區(qū)上半年空氣細(xì)顆粒物對(duì)妊娠大鼠影響的研究.pdf

1、研究背景：
　　空氣污染，又稱為大氣污染，通常是指由于人類活動(dòng)或自然過(guò)程引起的某些有害物質(zhì)進(jìn)入空氣中，并累積達(dá)到足夠的濃度，持續(xù)一定長(zhǎng)的時(shí)間，由此危害了人類的健康和環(huán)境的現(xiàn)象。伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要社會(huì)問(wèn)題是空氣污染，來(lái)源于自然因素如森林火災(zāi)和人為因素如工業(yè)廢氣排放、生活燃煤污染、汽車尾氣排放等對(duì)我國(guó)的環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。2012年聯(lián)合同環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布了《全球環(huán)境展望》中指出，空氣細(xì)顆粒物吸入會(huì)導(dǎo)致每年近200萬(wàn)的過(guò)早死亡。2

2、013世界衛(wèi)生組織下屬的國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)發(fā)布報(bào)告，首次指認(rèn)大氣污染屬于環(huán)境致癌物之一。我國(guó)于2014年首次將霧霾天氣納入自然災(zāi)情進(jìn)行通報(bào)并指出應(yīng)對(duì)霧霾污染、改善空氣質(zhì)量的首要任務(wù)是控制PM2.5，要從壓減燃煤、調(diào)整產(chǎn)業(yè)、嚴(yán)格控車、嚴(yán)格管理、聯(lián)防聯(lián)控、依法治理等方面，聚焦重點(diǎn)致污染領(lǐng)域，管理指標(biāo)考核，加強(qiáng)環(huán)境執(zhí)法的監(jiān)管。
　　可吸入細(xì)顆粒物PM25是指大氣總懸浮顆粒物中空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤2.5μm的粒子，是空氣中各種氣態(tài)污染物經(jīng)化學(xué)反

3、應(yīng)產(chǎn)生的二次粒子。PM2.5其成分主要為有機(jī)物、硫酸鹽、硝酸鹽以及地殼類元素，其中有機(jī)物已檢測(cè)出多環(huán)芳烴、聯(lián)苯類和含氮、硫、氧等原子的化合物，共110多種。其中多環(huán)芳烴是分子中含有兩個(gè)以上苯環(huán)的碳?xì)浠衔?，包括萘、蒽、菲、芘?50余種化合物，它一種可以致癌、致畸、致突變的物質(zhì)，具有很強(qiáng)的毒性。多環(huán)芳烴還能通過(guò)胎盤與DNA結(jié)合，誘發(fā)胎兒DNA損傷，影響胎兒的生長(zhǎng)發(fā)育。
　　國(guó)內(nèi)外大量的流行病學(xué)研究表明PM25對(duì)機(jī)體健康有著不良影響

4、。PM2.5表面吸附大量有毒有害物質(zhì)，粒徑小，能通過(guò)呼吸作用進(jìn)入呼吸道深部，沉積在終末細(xì)支氣管和肺泡，通過(guò)肺換氣進(jìn)入血液循環(huán)，改變循環(huán)系統(tǒng)功能，引發(fā)機(jī)體的一系列急性應(yīng)激反應(yīng)，從而導(dǎo)致相關(guān)疾病的發(fā)生。PM25能影響細(xì)胞的生理生化過(guò)程，改變信號(hào)傳導(dǎo)通路，誘發(fā)蛋白質(zhì)合成和降解失調(diào)、抑癌基因突變失活，癌基因異常表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞癌變，增加肺癌等癌癥的發(fā)病率，并會(huì)導(dǎo)致某些職業(yè)暴露人群如交通警察、道路清潔工等的癌癥發(fā)病率增加。PM2.5暴露被報(bào)道與許多

5、慢性疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，如糖尿病、心血管疾病、哮喘等。長(zhǎng)期暴露污染空氣可使機(jī)體對(duì)胰島素敏感性下降、胰島素抵抗增強(qiáng)，尤其是對(duì)于生活方式健康的人群更為明顯。胰島素抵抗是指外周組織和靶器官對(duì)內(nèi)和（或）外源性胰島素的敏感性和反應(yīng)性降低，胰島素抑制肝臟葡萄糖輸出及外周組織利用葡萄糖能力降低，血循環(huán)中葡萄糖利用減少，血糖升高。胰島素抵抗是2型糖尿病及代謝綜合征發(fā)病的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是糖尿病患者發(fā)生心血管并發(fā)癥的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。PM25暴露會(huì)導(dǎo)致機(jī)體的胰島素

6、抵抗水平增加和全身性炎癥狀態(tài)。大氣中PM2.5濃度每增加10μ g/m3，糖尿病的發(fā)生率上升1％。PM2.5暴露小鼠顯示出異常的胰島素抵抗和全身炎癥反應(yīng)。PM25暴露下小鼠的骨骼肌葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-4的表達(dá)水平顯著降低，提示PM2.5能通過(guò)抑制骨骼肌細(xì)胞葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)，減少葡萄糖利用從而導(dǎo)致血糖水平升高，促進(jìn)糖尿病的發(fā)生發(fā)展。
　　妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)與2型糖尿病發(fā)病機(jī)制相

7、似，有著類似的病理生理過(guò)程。妊娠是發(fā)生糖耐量異常的敏感階段，許多本身糖耐量正常的孕婦的胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)逐漸增強(qiáng)，大約有18％的孕婦會(huì)在妊娠期間出現(xiàn)糖耐量異常。近年來(lái)有研究發(fā)現(xiàn)PM25與妊娠婦女的糖耐量損害有關(guān)，PM2.5進(jìn)入機(jī)體后發(fā)生的氧化應(yīng)激反應(yīng)、全身及局部的炎癥反應(yīng)，同樣也會(huì)發(fā)生在妊娠婦女身上。PM2.5持續(xù)暴露可導(dǎo)致機(jī)體組織AKT磷酸化水平改變，弱化胰島素信號(hào)通路，導(dǎo)致多器官組織的胰島素抵抗水平增強(qiáng)，促進(jìn)糖代謝異常的發(fā)生發(fā)展，有研究

8、認(rèn)為污染空氣暴露會(huì)加速孕婦胰島素抵抗發(fā)生發(fā)展的病理生理過(guò)程。
　　近年來(lái)，流行病學(xué)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)高濃度PM2.5孕期暴露與不良妊娠結(jié)局有關(guān)。早期胚胎由于細(xì)胞的增殖迅速，對(duì)營(yíng)養(yǎng)和氧需求增加，空氣污染物暴露會(huì)引發(fā)胚胎功能性損傷甚至結(jié)構(gòu)異常。產(chǎn)前暴露于較嚴(yán)重的空氣污染會(huì)引發(fā)低出生體重、早產(chǎn)、流產(chǎn)等，并與出生缺陷的比率升高有關(guān)。許多污染物通過(guò)氣血交換進(jìn)入母體血循環(huán)，在母胎界面以簡(jiǎn)單擴(kuò)散等方式通過(guò)胎盤影響胎兒發(fā)育。眾所周知，胎兒的發(fā)育與胎盤的

9、功能息息相關(guān)。胎盤是母體與胎兒之間的橋梁，母體通過(guò)胎盤向胎兒輸送氧氣和各種營(yíng)養(yǎng)成分，胎兒通過(guò)胎盤向母體排出代謝廢物和二氧化碳。胎盤功能不良往往會(huì)引發(fā)多種不良妊娠結(jié)局如流產(chǎn)、胎死宮內(nèi)等。許多有害物質(zhì)能通過(guò)母胎血流在胎盤中蓄積，引發(fā)胎盤結(jié)構(gòu)與功能障礙，并導(dǎo)致不良妊娠結(jié)局發(fā)生。
　　胎盤作為孕期母親與胎兒物質(zhì)與氣體的交換橋梁，其結(jié)構(gòu)、功能變化與胚胎發(fā)育乃至遠(yuǎn)期預(yù)后密切相關(guān)。本課題組自2014年開始對(duì)孕期PM2.5暴露進(jìn)行的系列的研究。我

10、們通過(guò)觀察大鼠孕期PM2.5暴露對(duì)胎盤結(jié)構(gòu)的影響，以及孕鼠炎癥指標(biāo)、凝血功能狀態(tài)、胎盤及仔鼠生長(zhǎng)發(fā)育之間的相互關(guān)系，初步為研究孕期PM2.5暴露對(duì)胎兒生長(zhǎng)發(fā)育造成的影響奠定基礎(chǔ)。
　　為了探討PM2.5孕期暴露對(duì)母鼠及仔鼠的影響，對(duì)不同組織器官如胎盤和胰腺的作用及機(jī)制，我們?cè)O(shè)計(jì)并完成了以下二部分實(shí)驗(yàn):
　　第一部分:溫州地區(qū)上半年P(guān)M2.5對(duì)妊娠期大鼠胎盤病理及圍產(chǎn)結(jié)局的影響
　　方法:
　　1.PM2.5顆粒采

11、集、混懸液制備。使用大流量采樣器在交通主干道采樣，將采集好的PM2.5顆粒配成混懸液備用。
　　2.妊娠大鼠造模。
　　3.妊娠大鼠隨機(jī)分成2組，實(shí)驗(yàn)組于妊娠10天、18天分別接受PM2.5(15 mg/kg)經(jīng)氣管內(nèi)滴注，對(duì)照組同期接受同等劑量的生理鹽水。最后一次暴露后24小時(shí)，所有的妊娠大鼠麻醉下處死。
　　4.剖宮取出仔鼠和胎盤。觀察仔鼠有無(wú)外觀畸形，記錄仔鼠數(shù)目并稱量體重。
　　5.檢測(cè)血常規(guī)和血IL-6

12、評(píng)估炎癥和凝血功能水平。
　　6.檢測(cè)胎盤組織均漿液的谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(Glutathioneperoxidase，GSH-Px)和丙二醛(methane dicarboxylic aldehyde，MDA)含量評(píng)估胎盤組織的氧化損傷。
　　7.胎盤組織行病理檢查。
　　結(jié)果:
　　1.孕期PM2.5暴露下的妊娠大鼠胚胎吸收率更高，孕期母鼠體重增加及仔鼠出生體重均低于對(duì)照組（p＜0.05）。
　　2.PM

13、2.5孕期暴露導(dǎo)致孕鼠白細(xì)胞、血小板、IL-6水平升高（（P＜0.01）。
　　3.兩組胎盤組織的GSH-Px和MDA水平無(wú)明顯區(qū)別（P＞0.05）。
　　4.實(shí)驗(yàn)組的胎盤組織病理檢查發(fā)現(xiàn)胎盤血管內(nèi)血栓形成及絨毛膜羊膜炎改變。
　　結(jié)論:
　　1.PM2.5孕期暴露會(huì)導(dǎo)致不良妊娠結(jié)局發(fā)生率明顯升高、胎盤組織發(fā)生明顯的病理改變。
　　2.胎盤炎癥、高凝及血栓形成可能是PM25暴露致胎盤損傷的重要的作用機(jī)制。<

14、br>　　第二部分:溫州地區(qū)上半年P(guān)M25對(duì)血糖及胰腺葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(glucosetransporter2，GLUT2)表達(dá)的影響
　　方法:
　　1.PM2.5顆粒采集、混懸液制備。使用大流量采樣器在交通主干道采樣，將采集好的PM2.5顆粒配成混懸液備用。
　　2.GDM大鼠造模。
　　3.GDM大鼠隨機(jī)分成2組，實(shí)驗(yàn)組于妊娠10天、18天分別接受PM25(15 mg/kg)經(jīng)氣管內(nèi)滴注，對(duì)照組同期接受同等

15、劑量的生理鹽水。最后一次暴露后24小時(shí)，所有的GDM大鼠麻醉下處死。
　　4.試驗(yàn)期間，GDM大鼠每3天測(cè)量體重、每3天測(cè)尾血血糖并記錄。
　　5.暴露結(jié)束后，檢測(cè)血常規(guī)和血IL-6來(lái)評(píng)估炎癥和凝血功能水平。
　　6.胰腺勻漿液檢測(cè)GSH-Px和MDA含量評(píng)估胰腺組織的氧化損傷。
　　7.檢測(cè)胰腺葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(GLUT2)水平。
　　8.胰腺組織進(jìn)行病理檢查。
　　結(jié)果:
　　1.PM2.5

16、暴露組的孕期母鼠體重增加（P＜0.05）及仔鼠出生體重（P＜0.01）均低于對(duì)照組。
　　2.PM2.5孕期暴露導(dǎo)致胚胎吸收率增高，血白細(xì)胞、血小板、IL-6水平升高（P＜0.01）。多次餐后隨機(jī)血糖水平高于對(duì)照組（P＜0.01）。
　　3.PM25暴露組的胰腺經(jīng)病理檢查證實(shí)有明顯的胰腺導(dǎo)管周圍炎癥反應(yīng)。
　　4.胰腺勻漿液的GSH-Px和MDA水平高于對(duì)照組（P＜0.01)。5.胰腺GLUT2蛋白水平明顯低于對(duì)照組（