韓書芝 李海月 梁會朋 張鳳蕊 平芬

1河北省人民醫(yī)院老年病三科，石家莊050051；2承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院呼吸科067000；3河北省胸科醫(yī)院結(jié)核科，石家莊050048

PM2.5(fine particulate matter 2.5)是指大氣中直徑≤2.5μm的顆粒物，由微小的固體顆粒和液滴懸浮在空氣中混合而成，與較大的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。PM2.5的不利影響首先表現(xiàn)在呼吸系統(tǒng)，經(jīng)呼吸道吸入后，可以到達肺泡并通過氣血交換進入血液，引起肺組織及全身系統(tǒng)損傷。研究表明，PM2.5通過損傷呼吸道黏膜上皮細胞，部分沉積在肺泡內(nèi)或肺間質(zhì)內(nèi)，激活肺內(nèi)的免疫細胞，引起氣道炎性反應(yīng)，導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病[1]。PM2.5會增加哮喘加重及呼吸道感染、肺結(jié)核、肺癌等呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率[2]。

本研究采集本地區(qū)大氣細顆粒物，制備PM2.5懸液，觀察PM2.5暴露及維生素C干預(yù)后大鼠血清中血清丙二醛(Malondialdehyde，MDA)、8-羥基脫氧鳥苷(8-hydroxy-2 deoxyguanosine，8-OHd G)、高同型半胱氨酸(Homocysteine，Hcy)水平的變化，探討PM2.5氧化損傷作用機制。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 健康雄性Wistar大鼠32只，體質(zhì)量150～200 g，均購自河北醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心，飼養(yǎng)于河北省人民醫(yī)院動物房。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗動物分組 健康雄性Wistar大鼠32只，在動物飼養(yǎng)室內(nèi)適應(yīng)性喂養(yǎng)一周，自由進食、飲水，飼養(yǎng)溫度為22～24℃，濕度為45%～55%，晝夜節(jié)律為12 h。

隨機數(shù)字表法隨機分為4組：①空白對照組(C組，n=8)，不予處理；②生理鹽水對照組(NS組，n=8)，給予氣管插管滴生理鹽水1 ml/kg，每周1次，共4次；③PM2.5染毒組(PM2.5組，n=8)，給予氣管插管滴PM2.5(提前用生理鹽水配成7.5 g/L)1 ml/kg，每周1次，共4次；④維生素C組(VC組，n=8)，染毒同PM2.5組，實驗開始后給予10 ml/kg維生素C(用蒸餾水配成10 g/L)灌胃，1次/d，共四周。4組動物均自由進食水，于最后一次染毒24 h后處死動物，取材檢測。

10%水合氯醛腹腔注射麻醉，抽取5 ml腹主動脈血后處死。取右下肺組織，甲醛固定，常規(guī)石蠟包埋、切片、HE染色，光鏡下觀察組織病變。血清-80℃保存待測。

1.2.2 血清MDA、8-OHd G、Hcy水平的測定采用硫代巴比妥酸法測定血清MDA水平，采用酶聯(lián)免疫吸附測定(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)方法測定血清8-OHd G、Hcy水平，操作嚴(yán)格按照ELISA試劑盒說明書進行。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析 應(yīng)用SPSS軟件21.0版軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，結(jié)果以±s表示，多組比較用單因素方差分析，兩兩比較用LSD檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 肺組織病理學(xué)評價 光鏡下觀察，空白對照組及生理鹽水對照組大鼠肺泡分布較均勻，結(jié)構(gòu)完整，未見明顯炎癥細胞浸潤，肺泡間毛細血管無擴張充血，無間質(zhì)水腫。PM2.5染毒組：大量肺泡間隔斷裂，可見明顯間質(zhì)水腫，毛細血管管壁擴張，血管腔及小氣道內(nèi)大量炎性細胞浸潤，肺泡腔內(nèi)可見出血。維生素C組：大鼠肺組織病理改變較PM2.5染毒組大鼠明顯減輕，見圖1。

2.2 大鼠血清中各指標(biāo)含量的變化 空白對照組與生理鹽水對照組大鼠血清中MDA、8-OHd G、Hcy差異無統(tǒng)計學(xué)意義。PM2.5染毒后血清中MDA、8-OHdG、Hcy水平升高，維生素C干預(yù)組MDA、8-OHdG、Hcy水平較PM2.5染毒組低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。

表1 各組大鼠血清MDA、8-OHdG、Hcy水平的比較(±s)

表1 各組大鼠血清MDA、8-OHdG、Hcy水平的比較(±s)

注：C為正常對照組；NS為生理鹽水組；VC為維生素C組；PM為PM2.5組；與C比較，a P＜0.05，與NS比較，b P＜0.05，與VC比較，c P＜0.05

組別只數(shù)MDA(μmol/L)8-OHd G(μg/L)Hcy(mg/L)C 8 0.38±0.11 18.59±2.77 38.57±2.50 NS 8 0.44±0.14 20.32±2.00 40.09±3.53 VC 8 0.52±0.15a 21.16±1.53a 38.25±4.44a PM 8 0.67±0.13abc 26.73±2.81abc 43.87±3.08abc F值3.87 11.74 6.38 P值0.06 0.00 0.04

圖1 Wistar大鼠肺組織切片 HE ×200 A：正常對照組；B：生理鹽水組；C：PM2.5組；D：維生素C干預(yù)組

3 討論

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，人類的生產(chǎn)、生活方式也發(fā)生了極大的變化，伴隨而來的污染問題也給人們的生命健康帶來巨大影響?？諝馕廴揪褪俏：θ祟惤】档闹饕绊懸蛩刂唬渲蠵M2.5已成為評價大氣污染的標(biāo)志性污染物，已被公認為是代表性最強、危害最大的污染物，對公眾的生產(chǎn)、生活和健康均構(gòu)成嚴(yán)重威脅[3]。目前，我國大氣PM2.5的主要來源為汽車尾氣和煤炭燃燒，主要成分有碳、有機碳化合物、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽，其他的常見成分包括各種重金屬元素。近年來越來越多的流行病學(xué)、毒理學(xué)資料研究已證實大氣顆粒物尤其是直徑小于或等于2.5μm的顆粒物，與居民死亡和發(fā)病率的增加有關(guān)，能引起哮喘、肺功能下降、呼吸系統(tǒng)炎癥、甚至累及心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、促使癌癥發(fā)生，具體表現(xiàn)為可以導(dǎo)致慢性病和重病患者病死率增加，肺功能和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，免疫系統(tǒng)功能下降，導(dǎo)致心血管系統(tǒng)發(fā)病率和病死率增加等[4]。

目前認為PM2.5所致肺損傷的主要機制：氧化應(yīng)激、炎癥損傷、免疫損傷。各個機制之間并不是完全獨立存在的，氧化應(yīng)激可導(dǎo)致炎性損傷，炎性損傷也可導(dǎo)致體內(nèi)氧化/抗氧化平衡失調(diào)。

PM2.5長期吸入可以導(dǎo)致氣道上皮纖毛粘連、紊亂、倒伏和缺失；影響杯狀細胞和漿液細胞的分泌功能[5]；支氣管上皮細胞變性壞死，細支氣管壁增厚，大量炎癥細胞浸潤[6]。PM2.5隨空氣到達肺泡時被巨噬細胞吞噬，此過程可誘導(dǎo)大量促炎性因子釋放，破壞細胞因子網(wǎng)絡(luò)平衡，從而調(diào)節(jié)和始動肺局部炎癥反應(yīng)，誘導(dǎo)肺部炎性損傷[7]。本組實驗結(jié)果提示：給大鼠氣管滴入PM2.5染毒后，肺組織切片可見到大量肺泡間隔斷裂，間質(zhì)水腫，毛細血管擴張，支氣管壁、血管腔及小氣道內(nèi)大量單核細胞，淋巴細胞和中性粒細胞等炎性細胞浸潤，肺泡腔內(nèi)可見出血。與上述研究結(jié)果相一致。

PM2.5介導(dǎo)的炎性細胞激活能夠引起活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)和活性氮分子產(chǎn)生增加，誘導(dǎo)氧化應(yīng)激的發(fā)生；另一方面，PM2.5可通過各種機制損害受刺激細胞的抗氧化系統(tǒng)并降低其抗氧化能力。有研究發(fā)現(xiàn)PM2.5暴露產(chǎn)生的ROS作為功能性信號分子，觸發(fā)核轉(zhuǎn)錄因子Nrf2易位到細胞核，從而導(dǎo)致抗氧化酶系統(tǒng)轉(zhuǎn)錄變更，可引起抗氧化酶表達改變并降低其活性。此外，PM2.5暴露產(chǎn)生的ROS可通過損害血脂、蛋白質(zhì)和DNA等大分子的結(jié)構(gòu)和功能導(dǎo)致靶細胞和組織的損害。

MDA是自由基攻擊生物膜中的多不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)在機體內(nèi)形成脂質(zhì)過氧化物的最終降解產(chǎn)物。MDA含量的變化反映了體內(nèi)脂質(zhì)過氧化的嚴(yán)重程度。本組實驗結(jié)果顯示PM2.5可導(dǎo)致大鼠血清MDA含量升高，給予維生素C灌胃，血清MDA含量無明顯升高，提示PM2.5染毒后存在脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，維生素C具有保護作用。8-OHdG是ROS致DNA氧化損傷的產(chǎn)物，實驗中常用作檢測氧化損傷、DNA突變的標(biāo)志物?；钚匝踝杂苫缌u自由基、超氧陰離子等攻擊DNA分子中的鳥嘌呤堿基第8位碳原子時，可生成氧化性加合物8-OHdG，從而使DNA鏈空間結(jié)構(gòu)改變。這種突變難以修復(fù)或修復(fù)極慢，是活性氧引起突變、誘發(fā)癌癥過程中的重要事件[8]。本組實驗結(jié)果顯示PM2.5染毒可導(dǎo)致大鼠血清8-OHdG含量升高，給予維生素C灌胃，血清8-OHdG無明顯升高。提示PM2.5染毒后存在DNA氧化損傷，維生素C可拮抗這種損傷。Hcy是一種含硫氨基酸，是甲硫氨基酸的中間產(chǎn)物，PM2.5進入機體可導(dǎo)致體內(nèi)氧化應(yīng)激增強，甲硫氨酸合成酶減少，Hcy代謝途徑受損，在體內(nèi)積聚釋放至血液中[9]。Hcy代謝過程中產(chǎn)生大量氧化物質(zhì)，其本身可干擾谷胱甘肽合成，Hcy可作為氧化劑加重肺損傷。同時，Hcy巰基氧化后超氧化物和過氧化氫的增多可引起腦組織氧化損傷[10]。實驗中觀察到PM2.5染毒可導(dǎo)致大鼠血清Hcy含量的升高，給予維生素C灌胃后血清Hcy含量無明顯升高。

實驗結(jié)果提示，PM2.5染毒可導(dǎo)致氧化損傷，維生素C對PM2.5所致的氧化損傷有一定的保護作用，其確切機制有待進一步研究。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突