大气颗粒物的遗传毒性效应研究

【作者】 吴涛； 吴李君；

【机构】 中国科学院合肥物质科学研究院； 安徽大学物质科学与信息技术研究院；

【摘要】 目的最新全球疾病负担分析表明空气污染依然是导致人类各种疾病最重要的风险因素之一,大气细颗粒物是空气污染中一个重要的组成部分,由其导致的各种疾病负担相比于其他已知风险因素更高,它能诱发多种疾病如哮喘、咽炎、结膜炎、高血压、气管炎、其他呼吸系统疾病。然而作用机制主要围绕ROS、炎症反应、凋亡等展开,具体的毒理学机制还需要进一步深入探讨。材料和方法利用Al细胞检测外界刺激的致突效应;利用吖啶橙染色分析线虫生殖细胞的凋亡情况;通过不同线虫突变品系检测凋亡的途径;通过β-半乳糖苷酶染色、细胞增殖、Western blot等方法分析衰老现象;利用免疫荧光检测衰老相关蛋白在细胞内的分布。结果我们前期研究表明大气颗粒物中的柴油机尾气颗粒物（DPE）能够导致DNA突变的发生,与UVA联合作用会显著增加DPE的遗传损伤效应;同时,我们在个体水平秀丽隐杆线虫上也发现低剂量的DPE与UVA联合作用可导致DNA产生损伤并且引起生殖细胞的凋亡,这种遗传损伤效应与体内ROS水平密切相关。近期,我们进一步研究发现DPE具有一定的生殖毒性,造成线虫生殖细胞凋亡的同时伴有多世代传递效应,这种世代遗传损伤主要是通过HUS-1 DNA损伤途径、凋亡核心通路和MAPK信号转导通路完成的。这些研究结果都揭示大气细颗粒物具有一定的遗传损伤效应。最近,我们从山西省太原市的收集了真实环境中大气细颗粒污染物(PM_2.5),对环境中的真实样品进行了遗传毒性分析。细胞克隆存活实验结果表明PM_2.5暴露会导致细胞的存活率下降,同时PM_2.5暴露会造成细胞发生严重的DNA损伤,从而激活DNA损伤依赖的衰老现象的发生。β-半乳糖苷酶染色方法（β-X gal）发现PM_2.5暴露所造成的衰老具有时间和剂量效应。与此同时,PM_2.5会抑制细胞的增殖,导致细胞周期相关蛋白如P16的表达明显升高,从而影响细胞周期进程。该结果为理解现实环境中大气污染的遗传毒性效应提供了新的参考数据。结论大气颗粒物中PM_2.5通过影响细胞周期进程导致细胞走向衰老更多还原