论文部分内容阅读
空气动力学直径在2.5μm以下的环境空气悬浮颗粒物称为细颗粒物（PM2.5）， PM2.5可以到达呼吸道气体交换区域，对人体健康产生不可忽视的影响。PM2.5是空气污染物中的一个重要组成部分。在我国，影响城市和农村人群的PM2.5主要来源不同，城市经济发展，交通工具急剧增加，机动车辆产生的PM2.5被认为是城市大气中PM2.5的主要来源，烹饪和取暖需要所采用的生物燃料（如木材、秸秆和动物粪便等）是农村室内空气中PM2.5的主要来源。多项流行病学研究表明PM2.5可造成呼吸、心血管、神经、免疫等系统的损害。探讨PM2.5对机体的作用机制能更好的帮助我们了解和消除PM2.5的影响，而研究PM2.5的前提是获得可靠的PM2.5样品。本研究通过建立环境空气PM2.5收集和提取方法制备PM2.5样品，以期为进一步探讨PM2.5对机体的影响及作用机制提供可能。 第一部分环境空气PM2.5采集和提取方法 方法:使用PM2.5采样器配套玻璃纤维滤膜于交通主干道旁和农村厨房内采集环境空气PM2.5。用二甲基亚砜（DMSO）提取滤膜PM2.5可溶相。 结果:春季和夏季在交通干道旁采样13小时后的滤膜呈灰色，木材烟雾采样1小时后滤膜呈棕黄色或深棕色；交通主干道 PM2.5（TAPM2.5）平均浓度在春季为（79.95±23.89）μg/m3，在夏季为（46.29±12.87）μg/m3，木材烟雾PM2.5（WSPM2.5）平均浓度为（4003.8±2054.32）μg/m3；通过DMSO共萃取4批次TAPM2.5样本和5批次WSPM2.5样本，TAPM2.5-DMSO和WSPM2.5-DMSO平均萃取浓度分别为（11.96±0.96）mg/ml和（76.47±28.92）mg/ml，单膜回收率分别为90.7％±5.9%和89.2%±5.4%。加入的DMSO量为11-12 ml时，单膜回收率为86.33%±3.61%，加入的DMSO体积为20-25 ml时，单膜回收率为93.64%±2.28%，两者比较差异有统计学意义（t=3.581，p=0.012）。 结论:在交通主干道旁和农村厨房通过大流量采样器装配玻璃纤维滤膜可以采集足量的交通来源和木材烟雾PM2.5样品用于生物学实验。增加单膜PM2.5装载量、减少萃取循环次数、增加DMSO体积，可在提高回收率的同时提高DMSO萃取物终浓度。 第二部分 PM2.5理化特征分析 方法:通过 GC/MC、ED-XRF和 IC等方法分析石英纤维滤膜和 Teflon滤膜上PM2.5的多环芳烃、正构烷烃、元素等理化性质。 结果: TAPM2.5和 WSPM2.5的多环芳烃平均浓度分别为108.453μg/g和914.012μg/g，其DMSO萃取物中PAHs平均浓度为48.392μg/g和362.554μg/g，总萃取率分别为44.62%和39.67%。TAPM2.5和 WSPM2.5的正构烷烃总浓度分别为18670.883μg/g和1454.878μg/g，TAPM2.5以低碳数正构烷烃（90%），而WSPM2.5中则以K、Cl、S、Zn、V为主（占全部元素>90%）。 结论:从交通主干道旁和厨房木材烟雾采集的 PM2.5具有不同的理化性质。WSPM2.5比TAPM2.5含有更多的多环芳烃，正构烷烃分布有明显区别，TAPM2.5重金属含量较WSPM2.5丰富。DMSO可萃取PM2.5中一部分多环芳烃，对TAPM2.5中正构烷烃萃取效果欠佳。WSPM2.5的DMSO萃取物比TAPM2.5含有更多的多环芳烃，以高环数多环芳烃为主。 第三部分PM2.5生物学特性初步分析 方法:用细胞增殖-毒性试剂盒检测不同批次 DMSO萃取物对细胞活力的影响。通过细胞免疫荧光和蛋白免疫印迹法，检测 TAPM2.5-DMSO（20μg/ml）、WSPM2.5-DMSO（10μg/ml）刺激HBEC14天后，上皮细胞标记物E-钙黏素蛋白（E-cadherin）、细胞角蛋白（Cytokeratin）和间充质细胞标记物α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、波形蛋白（Vimentin）和I型胶原蛋白（COL-I）的表达情况。 结果:与空白对照组相比，TAPM2.5-DMSO和WSPM2.5-DMSO刺激组细胞形态发生改变，细胞免疫荧光提示上皮细胞标记物E-cadherin和Cytokeratin表达减少，间质细胞标记物α-SMA和 Vimentin表达上调；蛋白免疫印迹提示Cytokeratin表达水平在两组均明显下调（p值分别为0.033和0.030），E-cadherin表达呈下调趋势，但差异无统计学意义（p值分别为0.228和0.117）；PM2.5刺激组COL-I表达均上调（p值分别为0.034和0.001），α-SMA仅在WSPM2.5-DMSO刺激组表达明显上调（p=0.049）。TAPM2.5和WSPM2.5的DMSO萃取物刺激浓度与细胞活力有良好的相关性，相关系数R2分别为0.962和0.933，p值分别为0.0001和0.0010，在p=0.01水平上有统计学意义。 结论:交通主干道旁大气 PM2.5和木材烟雾 PM2.5均可引起人支气管上皮细胞发生上皮-间充质细胞转分化改变，木材烟雾PM2.5的作用似乎更为显著。不同批次PM2.5的DMSO萃取物对人支气管上皮细胞活力的影响相似。 全文结论 1．通过大流量采样器装配玻璃纤维滤膜可以在特定地点采集足量特定来源的PM2.5样品用于生物学实验。优化条件可在提高回收率的同时提高 DMSO萃取物终浓度。DMSO对两种 PM2.5中的多环芳烃萃取效果较正构烷烃好。同一来源PM2.5萃取物对人支气管上皮细胞活力的影响稳定。 2．从交通主干道旁和厨房木材烟雾采集的 PM2.5具有不同的理化性质。木材烟雾PM2.5比交通主干道旁PM2.5含有更多的多环芳烃，正构烷烃分布有明显区别，交通主干道旁PM2.5重金属含量较木材烟雾PM2.5丰富。 3．交通主干道旁大气 PM2.5和木材烟雾 PM2.5均可引起人支气管上皮细胞发生上皮-间充质细胞转分化改变。木材烟雾PM2.5诱导EMT的作用似乎更显著。