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《华中科技大学》 2009年
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不同地区颗粒物致肺泡巨噬细胞毒性作用的研究

郭翔  
【摘要】:目的:近年来外来人口大量涌入经济快速发展的珠江三角洲地区,加上该地区私人交通工具数量急剧增长和城市配套能源供应等建设的增多,加重了当地空气污染程度。根据气象部门统计结果,珠江三角洲地区人口集中的几个城市近十年来频繁发生灰霾天气。而且灰霾天气发生持续的时间及年灰霾天气总天数均呈逐年增加的趋势。国内外对于环境中颗粒物对健康的影响已经进行了大量的流行病学调查及实验室研究,证实高浓度颗粒物天气时受影响地区人群呼吸系统疾病发病率及易感人群死亡率均随之增加,存在明显的正相关性。但是针对珠江三角洲地区发生的灰霾这一特殊天气的颗粒物污染对人群可能造成的健康危害尚未开展系统研究,尤其是在体外细胞实验方面未见报道。职业卫生与环境卫生在对颗粒物接触限值方面均有标准,但关于环境大气颗粒物与职业场所粉尘成分中普遍存在的石英在引起呼吸系统生物学效应能力异同方面的比较研究并不多见。因此本研究以体外培养的大鼠原代肺泡巨噬细胞(AM)为研究对象,观察大气颗粒物及中国标准石英分别染尘24小时后AM早期生物学效应指标的变化情况,比较不同地区、不同粒径大气颗粒物对AM的影响程度,并通过与石英在致AM毒性作用上进行比较从而对职业卫生与环境卫生共同关心的不同颗粒物细胞毒性作用存在的特异性有所认识。 方法:选择珠江三角洲地区受灰霾天气影响严重的广州市、东莞市和深圳市三个城市市区作为灰霾颗粒物采样地点。同时选择广东省内未报道出现过灰霾天气的肇庆市作为地区对照。颗粒物PM2.5组分由大流量环境颗粒物采样器采集,颗粒物呼吸性组分(PM5.0)由淘析式采样器采集。采样时间自2008年8月底起至同年12月底止,为期4个月,期间每日连续采样。灰霾天气颗粒物待处理样本选择是根据采样当地气象站发布的当天气象报告作为依据。大气颗粒物PM2.5组分采样滤膜采用超声后行湿法刮擦进行处理。大气颗粒物PM5.0组分采样滤膜采用超声处理。处理得到的颗粒物悬液再由真空冷冻干燥法去水,称重后用生理盐水重悬制备颗粒物悬液。中国疾控中心实验室提供标准石英(SiO2含量大于95%),经研磨破碎,加入生理盐水超声处理制备石英悬液。肺泡灌洗操作获取大鼠原代肺泡巨噬细胞,以1×10~6个/ml或5×10~5个/ml细胞浓度铺入96孔板,用1、10、50、100、200、300μg/ml六个剂量的大气颗粒物及石英分别进行染尘,未经染尘处理的AM为空白对照。染尘后AM于37℃、5%CO2条件下培养24小时。通过检测肿瘤坏死因子(TNF-α)释放量、一氧化氮(NO)释放量、胞内过氧化物歧化酶(SOD)活性、胞内丙二醛(MDA)生成量、乳酸脱氢酶(LDH)漏出率及细胞存活率(MTT法)以评价AM受颗粒物作用后在炎性反应、氧化负荷及细胞毒性方面受影响的程度。 结果:1.广州大气颗粒物致AM释放TNF-α量最高,其次为东莞地区,均明显高于对照的肇庆地区,差异存在极显著性(P0.001)。东莞地区大气颗粒物致AM胞内LDH漏出率最高,其次为广州和深圳,这3个地区均高于肇庆大气颗粒物引起的LDH漏出率水平,差异存在显著性(P0.05)。深圳和东莞地区大气颗粒物对AM胞内SOD活性抑制程度高于广州及肇庆地区,差异也存在显著性(P0.05)。广州、深圳和东莞地区大气颗粒物致胞内MDA生成量明显高于对照地区肇庆大气颗粒物,差异具有显著性(P0.05)。在致AM死亡和NO释放能力上,这4个地区差别不明显。 2.采样地区大气颗粒物PM2.5组分在致AM释放TNF-α量,胞内SOD抑制率方面均高于PM5.0组分。大气颗粒物PM5.0组分在致AM胞内LDH漏出率,NO释放量及AM死亡率上高于PM2.5组分。在致AM胞内MDA生成量上这两种粒径的大气颗粒物之间不存在明显的差异。 3.不同地区大气颗粒物致AM释放TNF-α量随着染尘浓度的升高而增加,当染尘浓度高于200μg/ml时达到最大值。石英致AM释放TNF-α量在染尘浓度为50μg/ml时达到最大值,当染尘浓度超过100μg/ml时TNF-α释放量却明显降低。大气颗粒物在染尘浓度10-50μg/ml时致AM胞内LDH漏出率增加,当染尘浓度继续增高漏出率升高不明显。石英致AM胞内LDH漏出率在染尘浓度10-50μg/ml和200-300μg/ml范围内增加明显,当染尘浓度为300μg/ml时达到最大值。大气颗粒物致AM释放NO量随染尘浓度升高而增加,当染尘浓度高于200μg/ml时分别达到最大值。石英致AM释放NO量在染尘浓度为50μg/ml时达到最大值,染尘浓度继续增加测得的NO释放量反而略由下降。大气颗粒物抑制AM胞内SOD活性能力随染尘浓度的升高而呈增高趋势。石英抑制胞内SOD活性在10μg/ml浓度时达到最高,染尘浓度继续升高而抑制率却逐渐降低。受灰霾影响地区大气颗粒物致AM胞内MDA生成量明显高于石英,差异存在显著性(P0.05)。石英致AM细胞死亡率随染尘浓度的升高而增加,细胞存活率在染尘浓度10-50μg/ml范围内下降明显。大气颗粒物致AM存活率下降能力弱于石英。 4.广州和东莞地区颗粒物PM_(2.5)组分致细胞因子NO释放量与炎性因子TNF-α释放量之间存在正相关,相关系数r分别为0.949和0.906。结论:大气颗粒物在致AM毒性作用上存在着明显的地区差异和粒径差异。与对照地区大气颗粒物相比较,受灰霾天气影响地区采集的大气颗粒物在引起AM炎性反应、氧化负荷与氧化损伤、以及细胞毒性方面均表现出更强的作用。大气颗粒物PM5.0组分虽然在促炎性细胞因子释放与氧化负荷能力上弱于PM_(2.5)组分,但表现为更强的细胞膜损伤、脂质过氧化和诱导细胞死亡能力。粒径小的颗粒物表现出更强的致炎性因子释放和氧化应激损伤能力。相比之下,粒径大一些的致细胞结构损伤和细胞死亡的能力更强。大气颗粒物致AM发生生物学效应均存在着明显的剂量依赖性,即随着染尘剂量的增加而发生明显的效应。与此不同的是,石英在较低水平即引起相应的生物效应,并可观察到剂量-效应关系。大气颗粒物致AM炎性反应生成的炎性因子可以调控胞内其他细胞因子的生成和释放。珠江三角洲地区灰霾天气影响地区大气颗粒物的生物效应特点及其差别可能与灰霾天气影响下呼吸系统发病率变化相关联,有待结合人群流行病学调查的结果作进一步验证。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:X513

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