PM2.5不同成分致冠脉粥样硬化大鼠ACS的可能机制

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摘要:目的从炎症反应、氧化应激两方面来探讨pm2.5的水溶性及酸溶性成分致冠脉粥样硬化大鼠ACS的可能机制。方法48只Wistar大鼠随机分为两组，对照组和冠脉粥样硬化模型组，每组24只。提取PM2.5水溶性成分（WSC）及酸溶性成分（ASC）。将对照组和模型组再各自随机分为3组，正常对照组、WSC对照组、ASC对照组，以及模型对照组、WSC模型组、ASC模型组，每组8只。WSC组通过尾静脉注射的方式给予WSC（40 mg/kg）染毒；ASC组给予ASC（40 mg/kg）染毒。染毒24 h后处死大鼠，测定血清中丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、白细胞介素-6 （IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）含量及心肌中的NF-κB活性。结果WSC组TNF-α水平（2.83±0.97） ng/mL，高于空白组（2.53±0.76） ng/mL;心肌NF-κB的活化程度为（14.56±10.58）%，高于空白组（7.33±3.97）%。ASC组MDA水平（8.27±2.70） nmol/mL，高于空白组（7.24±0.66） nmol/mL；SOD水平（118.56±8.92）U/mL，低于空白组（130.38±5.69） U/mL；心肌NF-κB的活化程度（18.80±17.04）%，高于空白组（7.33±3.97）%。结论WSC具有升高TNF-α水平，激活心肌NF-κB的作用；ASC具有升高MDA、降低SOD水平，激活心肌NF-κB的作用。PM2.5致冠脉粥样硬化大鼠ACS发生的机制可能与其水溶性成分可加剧模型大鼠体内炎症反应，而酸溶性成分在加剧炎症反应的同时，还表现出氧化应激损伤相关。

关键词:PM2.5 PM2.5的水溶性成分 PM2.5的酸溶性成分 冠脉粥样硬化 氧化应激 炎症反应

中图分类号：R541.4文献标识码：A文章编号：1672-1349(2011)05-0566-03

大气颗粒物（particulate matter，PM）是对悬浮在大气中固体和液体颗粒物的总称，其中空气动力学直径≤2.5 μm的颗粒物称为PM2.5［1-3］。由于PM2.5粒径较小，可直接进入肺泡并沉积，并可通过肺泡进入血液，而且大部分有害元素和化合物都富集于PM2.5上，因而对人体健康造成的危害更大［1,4-6］，目前正逐渐引起学者的重视，受到普遍关注。大量流行病学研究发现，空气中PM2.5浓度增高与心肺疾病的超额发病率、死亡率相关［7-9］。美国国家环保局（EPA）进行的两项前瞻性队列研究表明，总死亡率及心肺疾病死亡率的上升与大气中PM2.5浓度增高相关［10,11］。还有研究表明［12］，急性心肌梗死（AMI）前2 h与24 h内大气颗粒物污染程度与AMI发病明显正相关；发病前2 h PM2.5每增加25 μg/m3，AMI发生危险增加48%，发病前24 h PM2.5每增加20 μg/m3，AMI发生危险增加69%，提示PM2.5对心血管系统具有潜在毒性。本实验在建立冠脉粥样硬化大鼠模型的基础上，提取PM2.5的水溶性及酸溶性成分，分别染毒模型及正常大鼠，通过对一些易损斑块标志物的检测，来探讨PM2.5不同成分致冠脉粥样硬化大鼠ASC的可能机制。

1材料与方法

1.1实验动物与试剂雄性Wistar大鼠，PM2.5样品来源于美国国家标准技术研究院，标号2783，丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）检测试剂盒（南京建成生物工程研究所第一分所），肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）放射免疫试剂盒（总医院科技开发中心放免所），NF-κB p65单克隆抗体（Santa Cruze公司）。

1.2动物模型的建造48只健康雄性Wistar大鼠，体重180 g~220 g，适应性喂养1周后，随机分为两组，对照组和冠状动脉粥样硬化模型组（模型组），每组24只。模型组饲喂高胆固醇饲料，并在饲养开始时，腹腔注射VD3 2 mL/kg（60 IU/kg）。对照组饲喂普通饲料，并在饲养开始时，腹腔注射生理盐水2 mL/kg。12周后模型建成。

1.3PM2.5不同成分的提取将400 mg PM2.5溶于10 mL双蒸水中，室温下搅拌溶解60 min，再超声震荡3次，离心，经三层滤纸过滤，所得滤液即为PM2.5水溶性成分（WSC），其终浓度为40 mg/mL，4 ℃贮存备用。将WSC提取过程中离心后所留沉淀物置于70 ℃干燥箱24 h，使其充分干燥，再将干燥物用10 mL浓度为1 mol/L的HCl溶解，所得滤液即为PM2.5酸溶性成分（ASC），其终浓度为40 mg/mL，4 ℃贮存备用。

1.4染毒及分组以尾静脉注射的方式进行染毒。将饲喂12周后的对照组和模型组再各自随机分为3组，分别为正常对照组、WSC对照组、ASC对照组，以及模型对照组、WSC模型组、ASC模型组，每组8只。WSC组给予WSC（40 mg/kg）染毒，ASC组给予ASC（40 mg/kg）染毒，空白组则以尾静脉注射生理盐水进行对照。染毒24 h后，处死大鼠，留取血清和心肌组织待测。

1.5指标测定MDA、SOD采用化学法测定；IL-6、TNF-α采用放射免疫法测定；NF-κB采用免疫组织化学法测定。

1.6统计学处理计量资料以均数±标准差（x±s）表示，数据处理采用统计软件SPSS10.0。析因设计分析各因素的作用以及是否存在交互作用，而各组之间比较则采用析因设计的Bonferroni检验。

2结果

2.1各组MDA比较染毒因素、模型因素对MDA均没有显著影响，而且两者之间也不存在交互作用。 ASC及AS模型对MDA均有升高作用。详见表1、表2。

2.2各组SOD比较染毒因素对SOD具有显著影响，模型因素对SOD无显著影响，而且两者之间也不存在交互作用。ASC有降低SOD的作用。详见表3、表4。

2.3各组IL-6比较模型因素对IL-6具有显著影响，染毒因素对IL-6虽无显著影响，但却与模型因素存在显著的交互作用，各影响因素对IL-6总变异的贡献依次为：两因素的交互作用＞模型因素。各组之间的方差分析结果显示，模型组高于对照组。AS模型可升高IL-6；而且染毒因素与模型因素还存在一定的交互作用，表现在AS模型与WSC、ASC对于IL-6的升高具有协同作用。详见表5、表6。

2.4各组TNF-α的比较染毒因素、模型因素对TNF-α均有显著影响，而两者之间的交互作用并不显著；两因素对TNF-α总变异的贡献分别为：模型因素＞染毒因素。各组之间的方差分析结果显示，模型组高于对照组；WSC组高于空白组。WSC及AS模型对TNF-α均有升高作用。详见表7、表8。

2.5各组NF-κB免疫组化检测正常对照组可见蓝染的胞核，并有黄色颗粒物分布于胞浆。染毒因素、模型因素对NF-κB核易位率均有显著影响，而且两者之间还存在有显著的交互作用；三者对NF-κB核易位率总变异的贡献依次为：模型因素＞染毒因素＞两因素的交互作用。各组之间的方差分析结果显示：ASC、WSC及AS模型对NF-κB核易位率均有升高作用；而且染毒因素与模型因素还存在一定的交互作用，表现在AS模型与WSC、ASC对于升高NF-κB核易位率具有协同作用。详见表9、表10。

3讨论

PM2.5健康效应的生物学起因和作用机制尚不十分清楚。PM2.5的生物学效应主要与颗粒物吸附的有机化合物种类及含量有关［13］；无机成分，特别是其中的一些过渡金属起着重要的作用［14,15］。而在本研究中所关注的则是PM2.5的水溶性成分和酸溶性成分。

3.1氧化应激损伤本研究显示，PM2.5酸溶性成分染毒组较其余各组染毒后SOD降低最为显著，说明PM2.5酸溶性成分可使机体抗氧化能力降低。另外，PM2.5上的一些吸附物质代谢产生自由基，或生成活性中间产物再引发自由基反应，攻击体内脂质中的多不饱和脂肪酸，使之过氧化，从而增加细胞的脆性，损伤巯基酶，对细胞产生毒性效应。本次实验显示：PM2.5酸溶性成分染毒组MDA显著高于其余各组，说明PM2.5酸溶性成分作用于大鼠后，引发了脂质过氧化作用，形成了较多的脂质过氧化物。同时又由于抗氧化能力的下降，使机体清除自由基的能力降低。大气污染物能够激发体内的脂质过氧化反应，使体内氧化和抗氧化系统失去平衡［16］，进而造成大鼠脂质过氧化损伤，大量形成ox-LDL，通过受损的内膜，堆积于血管壁，加重血管的动脉粥样硬化病变。同时脂质过氧化作用发生于血管内皮细胞时，还会进一步加重内皮的损伤，继而引起一系列改变。如血管内皮裂隙增大，通透性增加，促使脂质在血管内膜下沉积，加重AS；破损的内皮还可促进单核巨噬细胞趋化并激活分泌各种炎症和细胞因子，如IL-1β、IL-8、IL-6、TNF-α等，另血管白细胞移动改变从而导致血液流动性降低，引起血管重塑，使血管变得僵硬，压力负荷增加，进一步加剧AS。PM2.5酸溶性成分具有氧化损伤作用，推测这至少是PM2.5加重AS的途径之一。

3.2加剧炎症反应本研究表明PM2.5染毒后，TNF-α、IL-6及心肌组织NF-κB均显著升高，其中酸溶性成分染毒后以IL-6及NF-κB升高为主，而水溶性成分染毒后则表现在TNF-α及NF-κB的升高。炎性损伤不但可以加重AS病变处的炎症反应，同时还能继发性引起机体炎症细胞向病变处聚集，促进单核细胞、巨噬细胞的黏附并向血管内皮下迁移、浸润，从而加重AS的发生与发展。

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作者简介：药红梅（1979―），女，毕业于山西医科大学，讲师，现工作于山西医科大学第一医院（邮编：030001）；吕吉元，工作于山西医科大学第一医院。

（收稿日期：2011-02-11）