本文關(guān)鍵詞：大氣細顆粒物在模擬肺液中的行為、對細胞膜的作用及其細胞毒性

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【摘要】：隨著工業(yè)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化的推進,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?其中細顆粒物(PM2.5)所占比重最大。PM2.5是空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑Dp2.5μm的可入肺顆粒物,能夠透過呼吸系統(tǒng)的層層屏障進入肺部,甚至透過氣血屏障進入血液循環(huán)系統(tǒng),到達肌體多個部位,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)和細胞毒性已經(jīng)有了廣泛的研究。研究發(fā)現(xiàn),PM2.5會引起細胞炎癥、氧損傷和DNA損傷,進而導(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在肺液中的團聚、沉降性能與其健康效應(yīng)的關(guān)系尚不清楚；PM2.5對細胞膜的損傷機制及其與細胞毒性的關(guān)系尚不明確；不同組分產(chǎn)生的細胞毒性效應(yīng)也未進行過可靠的研究,本論文采集濟南市PM2.5樣品,對其主要成分進行特征分析。用模擬肺液(SLF)來研究PM2.5在肺液中的團聚沉降性能。用大單層囊泡(GUVs)和磷脂支撐膜(SLBs)模擬細胞膜,研究PM2.5對細胞膜的影響。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胞(A549)的毒性,深入研究PM2.5進入肺部后對人體產(chǎn)生危害的機制。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酸、NH4+、SO42-、NO3-,非可溶性組分中包含高嶺石、CaCO3、脂肪碳、芳香環(huán)、羥基以及羧基基團等。整體組分中檢測到多種重金屬元素。(2)通過模擬肺液實驗,發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)能夠促進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顆粒物的團聚,團聚的大顆粒可能會沉降到肺泡。(3)應(yīng)用模擬細胞膜研究PM2.5與細胞膜的相互作用,結(jié)合顯微鏡和石英晶體微天平(QCM-D)進行監(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胞膜,而與含有負(fù)電磷脂的模擬細胞膜不發(fā)生相互作用。模擬細胞膜的陽性結(jié)合位點與帶負(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又能與膜上脂質(zhì)磷酸基團能形成的氫鍵,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能夠使細胞生長狀態(tài)變差,降低細胞的存活率,刺激細胞活性氧(ROS)水平升高,且PM2.5對細胞產(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胞存活率及刺激ROS水平升高方面的作用強于可溶組分。以上實驗結(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有關(guān),另外PM2.5非可溶組分和可溶組分均對細胞產(chǎn)生毒性作用,且非可溶組分導(dǎo)致細胞存活率更低。
【關(guān)鍵詞】：PM_(2.5) 模擬肺液 模擬細胞膜 膜破壞 細胞毒性
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X513
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 PM_(2.5)的健康效應(yīng)研究14
• 1.2.2 PM_(2.5)的生物有效性研究14-15
• 1.2.3 PM_(2.5)的細胞膜損傷性研究15
• 1.2.4 PM_(2.5)的細胞毒性機制研究15-18
• 1.3 本論文的研究內(nèi)容和意義18-20
• 1.3.1 研究意義18
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線18-20
• 第二章 材料與方法20-27
• 2.1 材料與儀器20-22
• 2.1.1 實驗材料20
• 2.1.2 主要試劑配制20-21
• 2.1.3 實驗設(shè)備及分析測試儀器21-22
• 2.2 實驗方法22-27
• 2.2.1 PM_(2.5)的采集與特性分析22-23
• 2.2.2 PM_(2.5)在模擬肺液中的遷移23
• 2.2.3 PM_(2.5)與模擬細胞膜的相互作用23-24
• 2.2.4 PM_(2.5)的細胞毒性24-27
• 第三章 PM_(2.5)的特性及其在模擬肺液中的行為27-36
• 3.1 PM_(2.5)的成份及性質(zhì)分析27-30
• 3.2 PM_(2.5)在模擬肺液中的分散與沉降行為30-35
• 3.3 PM_(2.5)的分散性與其毒性效應(yīng)的關(guān)系35-36
• 第四章 PM_(2.5)對模擬細胞膜的影響36-43
• 4.1 顯微鏡觀察PM_(2.5)對模擬細胞的影響36-39
• 4.2 QCM-D監(jiān)測PM_(2.5)與細胞膜的相互作用39-42
• 4.3 膜的破壞與PM_(2.5)毒性的關(guān)系42-43
• 第五章 PM_(2.5)的細胞毒性效應(yīng)43-52
• 5.1 PM_(2.5)對細胞生長狀態(tài)的影響43-45
• 5.2 PM_(2.5)對細胞存活率的影響45-46
• 5.3 PM_(2.5)對細胞ROS的影響46-50
• 5.4 PM_(2.5)的細胞毒性50-52
• 第六章 結(jié)論與展望52-54
• 6.1 結(jié)論52-53
• 6.2 創(chuàng)新性53
• 6.3 展望53-54
• 參考文獻54-62
• 致謝62-64
• 碩士期間論文發(fā)表情況64-66
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表66

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