PM_(2.5)已經(jīng)成為導(dǎo)致我國大范圍、高強(qiáng)度且持續(xù)頻發(fā)“霧霾”天氣的主要原因。黑碳(Black Carbon,BC)是由生物質(zhì)或化石燃料不完全燃燒產(chǎn)生的一種含碳的混合物,黑碳是大氣細(xì)顆粒物(PM2.5)的主要組分之一。我國黑碳顆粒的排放約占全球的四分之一,中國大陸黑碳排放總量約達(dá)到181.1×10~4 t。黑碳顆粒形成粒徑小于2.5μm的大氣細(xì)顆粒物隨呼吸幾乎全部進(jìn)入肺泡,對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響巨大。黑碳在氣-粒傳輸過程中,能極強(qiáng)的吸附有毒化學(xué)物質(zhì),并在復(fù)雜的非均相光化學(xué)反應(yīng)過程中形成二次黑碳粒子,即黑碳-污染物復(fù)合體(black carbon-pollutant composites,BC-PCs),BC-PCs進(jìn)入機(jī)體的路徑及其作用靶標(biāo)復(fù)雜,其誘發(fā)機(jī)體的局部/系統(tǒng)的單一和(或)聯(lián)合毒性效應(yīng)及其作用機(jī)理不清楚。因此,黑碳作為大氣細(xì)顆粒物重要的組分之一,其毒性效應(yīng)與PM_(2.5)的毒理學(xué)既有相似之處,又有明顯的不同。以商品化黑碳作為大氣顆粒物模式材料,其成分單一,理化性質(zhì)清晰,可重復(fù)性好具有多種優(yōu)點(diǎn)。本文中采用商品化黑碳為實(shí)驗(yàn)材料,并經(jīng)過與典型大氣重金屬鉛進(jìn)行復(fù)合,制備黑碳-鉛復(fù)合物。采用黑碳和黑碳-鉛復(fù)合物暴露人肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞(A549)及昆明白小鼠肺部。從氧化應(yīng)激與炎癥損傷等方面探究誘發(fā)A549細(xì)胞和小鼠肺部損傷的原因,并對黑碳和黑碳-鉛復(fù)合物的毒性作用比較。購置商品化的黑碳(C824455),并對黑碳用HNO_3和KMnO_4進(jìn)行氧化改性,并對改性后的黑碳進(jìn)行復(fù)合重金屬鉛,制備成黑碳-鉛復(fù)合物。細(xì)胞毒性測定,分別用濃度為40μg/mL的碳黑和碳黑-鉛復(fù)合物直接暴露A549細(xì)胞,MTT法測定24 h,48 h和72 h的細(xì)胞毒性;檢測細(xì)胞上清中乳酸脫氫酶(LDH)活力,胞內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化氫酶(GSH-Px)、丙二醛(MDA)的活性和總蛋白含量;熒光染色檢測細(xì)胞產(chǎn)生的活性氧(ROS)的含量;Annexin V-FITC/PI雙染法流式細(xì)胞術(shù)檢測細(xì)胞凋亡。體內(nèi)動(dòng)物毒性測定,將30只6周齡雌性昆明白小鼠體重為(25.0±1.3)g,隨機(jī)分成3組,每組10只。碳黑和碳黑-鉛復(fù)合物(硝酸鉛:碳黑為250mg/kg)用磷酸鹽緩沖液制成懸液對小鼠進(jìn)行氣管滴注,劑量為4mg/kg小鼠體重,滴注量為50μL,空白組用磷酸鹽緩沖液處理,染毒一次,72 h后處死小鼠。對小鼠肺部進(jìn)行病理學(xué)切片及肺灌洗液生理生化指標(biāo)的檢測,分為損傷指標(biāo)的乳酸脫氫酶(LDH)、丙二醛(MDA)含量,炎癥指標(biāo)的白細(xì)胞介素-8(IL-8)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)含量,以及肺部酶活力超氧化物歧化酶(SOD)、堿性磷酸酶(AKP)、酸性磷酸酶(ACP)。處理組暴露24 h后A549細(xì)胞相對存活率均降低,黑碳-鉛復(fù)合物最低,48 h和72 h與24 h趨勢一致;處理組LDH和MDA均顯著高于對照組(P0.05),其中黑碳-鉛復(fù)合物最高;處理組CAT活性、SOD活性和GSH-Px含量均顯著低于對照組(P0.01),黑碳-鉛復(fù)合物最低;活性氧ROS碳黑處理組高于對照組,黑碳-鉛復(fù)合物處理組最高;黑碳處理組凋亡率是空白組的2.73倍,黑碳-鉛復(fù)合物處理組凋亡率是對照組的4倍。通過對病理學(xué)觀察分析,染毒組肺部出現(xiàn)炎癥損傷。染毒組LDH和MDA均顯著高于對照組(P0.01);IL-8含量高于對照組(P0.05);TNF-α含量顯著高于對照組(P0.05);染毒組酶活力(SOD、AKP、ACP)也均高于對照組。黑碳-鉛復(fù)合物和黑碳對A549細(xì)胞均由于氧化損傷對細(xì)胞造成毒性,導(dǎo)致胞內(nèi)抗氧化酶下降,誘導(dǎo)更高的細(xì)胞凋亡率,黑碳與鉛復(fù)合物比黑碳對A549細(xì)胞具有更強(qiáng)的毒性損傷。小鼠肺部在短期高劑量的黑碳和黑碳與鉛復(fù)合物暴露下,引起急性炎癥損傷,黑碳-鉛復(fù)合物毒性高于黑碳。
【學(xué)位單位】：阜陽師范學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R114
【部分圖文】：

圖 1 掃描電鏡 SEM 下的黑碳和黑碳(A)與鉛復(fù)合物的形貌圖(B)Fig.1 Morphological characterization of BC、BC-Pb samples. Representative SEMtopography of BC (A) and BC-Pb (B) ; TEM images of BC (C) and BC-Pb (D)圖 1 結(jié)果表明，對比黑碳和黑碳與鉛復(fù)合物的掃描電鏡圖可知，黑碳會(huì)自發(fā)

析材料 BC (A)，改性 BC (B)，BC-Pb (C)，三種材料ysis for BC (A), modified BC (B), BC-Pb (C), and the futhree materials (D)黑碳相比，改性后的黑碳含氧的峰明顯增強(qiáng)，這顯著增加黑碳表面的含氧官能團(tuán)。黑碳與鉛復(fù)合和鉛能夠很好的復(fù)合。碳作為大氣顆粒物模式材料，可以很好的模擬大和小鼠體內(nèi)肺部進(jìn)行暴露，研究其毒性效應(yīng)。并行復(fù)合，制備黑碳與鉛復(fù)合物，用以研究黑碳與毒性效應(yīng)。

黑碳和黑碳與鉛復(fù)合物對A549細(xì)胞活性影響

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1 陳琛;王娟;聶亞光;王希楠;許安;;大氣中黑碳的健康效應(yīng)及機(jī)制研究進(jìn)展[J];生態(tài)毒理學(xué)報(bào);2018年01期

2 白春江;李穎;姜政;;船舶黑碳的研究現(xiàn)狀及對北極的影響[J];中國水運(yùn)(下半月);2016年12期

3 魏晨輝;付鐫

本文編號：2813624