發(fā)布時(shí)間：2020-06-21 02:30

【摘要】：我國(guó)是燃煤大國(guó),二氧化硫(SO_2)、多環(huán)芳烴(PAHs)和細(xì)顆粒物(PM_(2.5))均可由化石燃料的不完全燃燒產(chǎn)生,是典型煤煙型大氣污染物中的重要組成成分,也是影響我國(guó)空氣質(zhì)量的主要因素,可引起心肺系統(tǒng)損傷和相關(guān)疾病。線粒體凋亡參與多種疾病的病理生理過(guò)程,主要表現(xiàn)為抗凋亡家族Bcl-2的激活及p53的積累及活化,線粒體功能障礙和氧化應(yīng)激是其主要誘因。國(guó)內(nèi)外報(bào)道指出,SO_2和PAHs單獨(dú)暴露均可導(dǎo)致小鼠線粒體結(jié)構(gòu)和功能紊亂,活性氧自由基(ROS)產(chǎn)量增加以及線粒體凋亡的發(fā)生。但是關(guān)于二者復(fù)合暴露對(duì)線粒體損傷及凋亡的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。另外,上皮細(xì)胞的凋亡失衡、炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激還可誘導(dǎo)纖維化的發(fā)生。流行病學(xué)調(diào)查資料顯示,作為霧霾主要成因的PM_(2.5)吸入與敏感人群心血管疾病(CVD)易感性的增加有關(guān)。纖維化是CVD發(fā)生的早期癥狀。PM_(2.5)可通過(guò)肺-血液系統(tǒng)直接或間接作用于心臟,誘導(dǎo)心肌纖維化,影響心臟功能,增加心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)。然而上述結(jié)果多源于病理研究,缺乏對(duì)致病機(jī)理的深入解析。為此,本課題擬建立復(fù)合暴露動(dòng)物模型,探討煤煙型大氣污染物誘導(dǎo)線粒體損傷及凋亡機(jī)制;并從體內(nèi)動(dòng)物和體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)其誘導(dǎo)心肺纖維化的分子機(jī)制展開(kāi)研究。結(jié)果表明:(1)SO_2衍生物NaHSO_3(0、10、30、100μM,24 h)處理大鼠原代心肌細(xì)胞,顯著上調(diào)了ROS產(chǎn)量,引起氧化應(yīng)激,導(dǎo)致線粒體膜電位降低,抑制線粒體呼吸鏈復(fù)合酶Ⅳ和Ⅴ亞基及相關(guān)調(diào)控基因的表達(dá),致使ATP含量降低,線粒體功能紊亂。此外,抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸(NALC)可有效緩解NaHSO_3誘導(dǎo)的上述效應(yīng),并逆轉(zhuǎn)線粒體結(jié)構(gòu)異常和功能紊亂。(2)7 mg/m~3 SO_2動(dòng)態(tài)吸入(6 h/d,暴露4周)和40 mg/kg b.w.苯并(a)芘(BaP)腹腔注射(前5天)復(fù)合暴露誘導(dǎo)C57BL/6小鼠心肺線粒體損傷及凋亡。呼吸鏈復(fù)合酶亞基及相關(guān)調(diào)控基因表達(dá)的下降,導(dǎo)致線粒體DNA損傷及功能受損,進(jìn)一步激活凋亡途徑,表現(xiàn)為抗凋亡基因bcl-2表達(dá)下降和促凋亡基因bax上升,同時(shí)伴隨著抑癌基因p53的積累。(3)SO_2和BaP復(fù)合暴露后在停止暴露后不同時(shí)間可分別誘導(dǎo)促凋亡和抗凋亡效應(yīng)。基于前期復(fù)合暴露模型,我們發(fā)現(xiàn)在暴露結(jié)束后1天時(shí),SO_2和BaP共同處理可誘導(dǎo)小鼠肝臟線粒體凋亡通路。此過(guò)程伴隨著線粒體呼吸鏈復(fù)合酶亞基表達(dá)降低和線粒體膜電位的下降,這一結(jié)果導(dǎo)致線粒體結(jié)構(gòu)和功能紊亂。膜電位的下降進(jìn)而激活Bcl-2家族,導(dǎo)致抗凋亡基因bcl-2表達(dá)下降和促凋亡基因bax上升,抑癌基因p53積累和磷酸化又加劇了這一效應(yīng),最終誘導(dǎo)Caspase級(jí)聯(lián)效應(yīng)及caspase-3的活化,引起細(xì)胞凋亡。而在暴露結(jié)束后恢復(fù)13周時(shí),復(fù)合暴露可誘導(dǎo)小鼠抗凋亡信號(hào),表現(xiàn)為bcl-2過(guò)表達(dá)及p53的抑制�？沟蛲鲂盘�(hào)可能是細(xì)胞逃避凋亡的一種狀態(tài),是癌前病變的早期征兆。(4)肺上皮細(xì)胞凋亡會(huì)促進(jìn)炎癥和纖維化的發(fā)生。基于上述復(fù)合暴露動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn),體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)通過(guò)擬合曲線揭示SO_2和BaP的協(xié)同作用。SO_2和BaP共同處理可誘導(dǎo)肺纖維化發(fā)生,表現(xiàn)為病理學(xué)改變及纖維化標(biāo)志物蛋白表達(dá)的上調(diào)。通過(guò)體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,SO_2和BaP可抑制mir-30c-1-3p的表達(dá),誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGFβ)受體Ⅱ型(TGFβR2)表達(dá)的升高。雙熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)證實(shí)mir-30c-1-3p在人類TGFβR2基因的3'-非翻譯區(qū)(UTR)存在結(jié)合位點(diǎn)。(5)建立3 mg/kg b.w.PM_(2.5)暴露動(dòng)物模型(隔天一次,口咽吸入,暴露4周)和3μg/mL PM_(2.5)體外細(xì)胞模型,發(fā)現(xiàn)PM_(2.5)可誘導(dǎo)小鼠血清、肺和心臟組織中促炎因子白介素-1β(IL-1β)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)濃度的上調(diào),引起炎癥反應(yīng),證實(shí)肺細(xì)胞因子釋放引發(fā)全身性炎癥的可能性;此外,PM_(2.5)暴露在體內(nèi)和體外引起ROS積累,誘導(dǎo)氧化應(yīng)激。以上炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激都可引起促纖維化細(xì)胞因子TGFβ的釋放,進(jìn)而誘導(dǎo)NAPDH氧化酶4(NOX4)參與的氧化還原途徑,激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路,引起心肌纖維化,最終導(dǎo)致心臟功能紊亂。相關(guān)抑制劑/siRNA的處理可有效逆轉(zhuǎn)PM_(2.5)誘導(dǎo)的纖維化效應(yīng),同時(shí)揭示TGFβ/NOX4/ROS/p38 MAPK可能是PM_(2.5)暴露誘導(dǎo)心肌纖維化的其中一條途徑。在本研究中,一方面我們通過(guò)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn),闡明煤煙型大氣污染物可誘導(dǎo)線粒體損傷及凋亡,且在暴露停止后恢復(fù)不同時(shí)間時(shí)可分別誘導(dǎo)促凋亡和抗凋亡效應(yīng);另一方面,從microRNA角度揭示了煤煙型大氣污染物誘導(dǎo)心肺纖維化分子機(jī)制中傳統(tǒng)TGFβ通路的上游分子事件,并借助雙熒光素酶實(shí)驗(yàn)和抑制劑處理進(jìn)行了驗(yàn)證。這些研究不僅為煤煙型大氣污染物誘導(dǎo)線粒體損傷提供依據(jù),而且為污染高發(fā)區(qū)易感人群心肺疾病預(yù)防和預(yù)后建立分子生物標(biāo)志。
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X51
【圖文】：

013-2017年全國(guó)四種常規(guī)污染物濃度變化勢(shì)Figure1.1Theconcentrationtrendoffourconventionalpollutantsfrom2013to2017

017年338個(gè)城市三項(xiàng)污染物不同濃度間城市比例[6]

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 李鴻茹;陳愉生;陳剛;謝寶松;林立芳;;Livin在肺癌中的表達(dá)及與pro-caspase3的相關(guān)性分析初步探討[J];中國(guó)肺癌雜志;2008年05期

2 杜青平,孟紫強(qiáng);二氧化硫?qū)Υ笫蟾尉�粒體的損傷作用[J];中華勞動(dòng)衛(wèi)生職業(yè)病雜志;2003年06期

本文編號(hào)：2723356