【摘 要】
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大气污染物是影响公众健康的主要环境因素之一。大气颗粒物，特别是空气动力学直径小于2.5μm的大气细颗粒物(PM2.5)，严重地威胁着人们的健康。有报道指出，PM2.5已经成为影响中国
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大气污染物是影响公众健康的主要环境因素之一。大气颗粒物，特别是空气动力学直径小于2.5μm的大气细颗粒物(PM2.5)，严重地威胁着人们的健康。有报道指出，PM2.5已经成为影响中国人健康的第四大威胁。近年来，北京作为雾霾的重灾区，受到了国内外的广泛关注。2013年1月，处于重度雾霾中的北京实时监测PM2.5的日平均浓度更是一度高达500μg/m3（比WHO的指导标准高出近20倍）。 虽然大量的流行病学及毒理学研究表明，长期暴露于PM2.5将会增加罹患呼吸系统疾病、肺癌及动脉硬化的风险，而短期的暴露也可能加重包括支气管炎及哮喘在内的多种呼吸系统疾病，然而其毒性作用的机制却尚未阐明。为进一步探究PM2.5的毒性及其潜在的作用机制，并为建立具有我国及北京特色的空气PM2.5环境质量标准提供一定的科学和应用支持，本工作采用细胞生物学、毒理学、生物信息学等试验方法，探究北京地区的PM2.5对人支气管上皮细胞(16HBE)的毒性作用及其相关机制。由于PM2.5成分复杂，且其有机组分中苯系化合物往往占有很大的比重，本工作还应用定量构效（QSAR）的方法构建了苯系化合物的毒理学预测模型。 本工作的研究结果表明，北京地区的PM2.5对16HBE细胞表现出明显的增殖抑制作用且存在着剂量效应关系。暴露于PM2.5后引起的16HBE细胞死亡以早期凋亡为主，并在细胞周期上则呈现出S期（DNA合成期）阻滞的现象。16HBE细胞内ROS及Ca2+的表达水平在PM2.5的刺激下均随着暴露时间的增加而显著提高，并在暴露达到一定时间后逐渐趋于稳定。此外，暴露于PM2.5后的16HBE细胞内出现了胞质空泡及吞噬泡结构，线粒体也出现了不同程度的形态变化。数字基因表达谱的结果显示，16HBE细胞在PM2.5的刺激下，CYP1A1和CYP1B1等外源性反应基因，TNF-a、IL-6和IL-8等炎性反应相关基因，HMOX1和NQO1等氧化应激反应相关基因的表达均显著上调。同时，差异表达基因显著富集于细胞色素P450催化的外源性物质代谢通路及MAPK信号通路等生物通路。在蛋白水平上，实验结果显示CYP1A1和IL-8蛋白在细胞内的表达水平也明显升高。而IL-6蛋白在细胞内的表达虽然没有明显变化，但ELISA检测到其分泌到细胞上清中的水平却显著增高，且与PM2.5浓度及暴露时间均呈现出明显的剂量效应关系，由此推测在PM2.5刺激下产生的IL-6可能更多的分泌到胞外，同时也揭示了IL-6可能作为PM2.5对人肺损伤的健康基准标志物。 同时，本课题应用QSAR的方法成功构建了具有较好稳定性及预测能力的苯系化合物的致癌性综合预测模型和6个致癌性分类模型、小鼠急性毒性综合预测模型以及致突变性综合预测模型。此外，我们还应用Ames试验的方法对致突变综合模型进行了实验验证，实验结果也表明致突变性模型的预测能力良好。
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