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大气颗粒物污染问题已经成为众多发展中国家最为严峻的环境问题之一。大气污染对人类健康的威胁也日益成为政府和社会各界关注的焦点。研究表明,空气动力学直径小于1μm的细颗粒物(PM1)能够随呼吸气流进入呼吸道,继而扩散沉积到肺泡内壁对肺部造成直接损伤并引起炎症反应,也可能通过转运作用穿过气-血屏障进入循环系统,进而对人体其它组织造成危害。然而,目前PM1与肺上皮细胞相互作用机制的研究还很少。本研究主要基于研究PM1是否吸附细胞分泌蛋白质并在其表面形成蛋白冠结构,以及蛋白冠修饰是否影响PM1导致的细胞毒性作用。 首先,我们采集2015年9月至2015年10月北京市海淀区中关村的PM1,并通过检测颗粒物的粒径、Zeta电位、含有的金属元素、无机离子、有机碳(OC)/元素碳(EC)含量分析收集PM1的理化性质。结果显示,PM1的水合粒径分布范围为100-300 nm,其中含有大量粒径小于200 nm的颗粒。PM1在水和DMEM中Zeta电位分别为0.344 mV和-0.185 mV,说明PM1在这两种介质中不稳定,容易发生聚集或沉淀。PM1中含有的主要金属元素是Fe、Ca、K、Na和Mg等地壳元素以及Zn、Cr和Pb等污染元素。采用离子色谱法对PM1中的无机离子含量进行检测,发现其中SO42-和NO3-含量最高。PM1中有机碳、无机碳的含量分别为148.61和31.79μg/mg,碳总含量约占颗粒物总质量的18.4%。 然后,对PM1在肺上皮细胞A549培养基中蛋白冠的形成及其对PM1毒性的影响进行研究。用无血清DMEM培养基孵育肺上皮细胞A549后检测其中蛋白质浓度。结果发现,无血清DMEM培养基培养的A549细胞会不断分泌蛋白,且其上清蛋白质浓度随着培养时间的延长而增加。使用透射电镜技术发现,PM1能够吸附细胞培养基中的蛋白质并在其表面形成蛋白冠结构。采用液相色谱-质谱联用(LC-MS)方法分析鉴定PM1表面蛋白冠的蛋白组成,结果显示其蛋白冠包含上百种蛋白,其中含量比较高的蛋白主要来自于细胞分泌或者细胞膜。使用透射电镜观察蛋白冠对细胞对PM1内吞作用的影响,结果发现与无蛋白冠PM1相比,蛋白冠包裹的PM1暴露后A549细胞内的颗粒物结构物含量更多。最后我们使用MTT实验方法检测蛋白冠修饰对PM1导致细胞毒性的影响,结果发现蛋白冠包裹的PM1具有更强的细胞毒性。 此研究在分析PM1理化性质的基础上,首次对其在细胞培养环境中的修饰作用进行了研究。证明PM1能够吸附培养基中细胞分泌蛋白并在其表面形成蛋白冠结构。蛋白冠的修饰有利于PM1的内吞,并且增强其细胞毒性作用。