空气污染物颗粒通过芳香烃受体干扰皮肤屏障修复的机制与预防措施研究

发布时间：2020-05-31 03:50

【摘要】：背景:近年来,城市雾霾天气的频繁出现,空气污染问题也引起了广泛的关注,城市污染物中携带多环芳香烃的细颗粒物是威胁人们健康的主要污染物之一。近年来,流行病学研究指出皮肤暴露于高浓度空气污染物中可诱发和加重多种皮肤疾病,且致病率较高的人群通常为皮肤屏障薄弱的儿童和皮肤屏障受损的敏感性皮肤人群及特异性皮炎患者。学者们推测这类病情的加重与反复可能与皮肤屏障修复障碍和表皮慢性炎症反应有关,而目前还缺乏相关的实验研究证明其毒理机制。方法:本研究分为两个部分。其一是空气污染物颗粒短期暴露对大鼠皮肤屏障修复的影响及其毒理机制的初步研究。我们采用SD大鼠为研究对象,通过胶带连续剥脱法构建皮肤屏障损伤模型,观察并评估屏障功能受损的大鼠皮肤短期连续接触污染物颗粒后的经皮失水量的变化和组织学改变,包括皮肤屏障相关蛋白的表达,皮肤炎症反应程度以及表皮细胞损害程度,并初步探讨其作用机制。其二是芳香烃受体拮抗剂3-甲基4-硝基黄酮对空气污染物颗粒生物毒性的影响。我们采用芳香烃受体拮抗剂3-甲基4-硝基黄酮来拮抗污染物颗粒对HaCaT细胞的毒理作用,并通过DCFH-DA探针检测,彗星实验,TUNEL以及qRT-PCR来研究其可能的作用机制。最后将3-甲基4-硝基黄酮以隔离霜的形式预处理大鼠皮肤,通过皮肤屏障检测和组织学染色观察3-甲基4-硝基黄酮能否预防空气污染物颗粒对皮肤的损伤。结果:屏障功能损伤的大鼠皮肤短期连续接触空气污染物颗粒,可导致皮肤屏障修复障碍,角化不全,表皮细胞水肿等病理改变。其毒理机制可能如下:空气污染物颗粒可突破损伤的皮肤屏障,活化表皮细胞上的芳香烃受体,诱发氧化应激损伤导致表皮炎症。芳香烃受体拮抗剂3-甲基4-硝基黄酮可通过竞争性拮抗HaCaT细胞上的芳香烃受体,阻断空气污染物颗粒的生物毒性。最后我们将3-甲基4-硝基黄酮以隔离霜的形式于颗粒物暴露前预处理大鼠皮肤,观察到表皮细胞水肿减轻,皮肤屏障修复加快,但角质层重塑仍不理想,可能与污染物颗粒进入皮肤产生的排异反应有关。结论:空气污染物颗粒可突破损伤的皮肤屏障,活化表皮细胞上的芳香烃受体,诱发氧化应激损伤导致表皮炎症,从而干扰皮肤屏障的修复。3-甲基4-硝基黄酮可通过竞争性拮抗HaCaT细胞上的芳香烃受体,阻断空气污染物颗粒的生物毒性。
【图文】：

示意图,动物模型,示意图,剥脱

鼠背部用记号笔标出四块 2cm×2cm 大小的方形区域，用 VapoMeter 检测四块区域皮肤的单位时间经皮失水量（transdermal water loss, TEWL）。采用胶带连续粘贴法剥脱大鼠角质层，于选定区域连续粘贴至 TEWL 值为 40-50 之间（经VapoMeter 检测），同时采用 VapoMeter 检测皮肤剥脱后 3 小时，6 小时，12 小时的 TEWL 值。于剥脱后 2 小时，用手术刀切取剥脱区域皮肤全层，4%多聚甲醛固定，乙醇梯度脱水后，石蜡包埋，行苏木精-伊红染色，观察大鼠皮肤组织的病理改变。2. PMs 暴露处理将空气污染物颗粒（SRM1649b）与PBS缓冲液配0.4mg/ml、4mg/ml、40mg/ml浓度的 PMs 悬浊液，将三组不同浓度的 PMs 悬浊液通过移液枪吸取 500μl，缓慢滴在剥脱区域的大鼠皮肤上，，使实验组 PMs 的区域浓度分别为 50μg/cm2、500μg/cm2、5000μg/cm2，对照组滴等量 PBS 缓冲液。待溶液完全被皮肤吸收后，无菌纱布覆盖 PMs 暴露区域。每隔 24 小时，揭开纱布，生理盐水清洗 PMs 暴露区域皮肤后重复上述操作（见图 1）。

空气污染物,能谱仪,元素分析,扫描电镜

粒（SRM1649b）在扫描电镜下呈现大小不均的多边形（见图2），能谱仪分析样本的元素含量提示颗粒物的主要元素是硅。图 2：空气污染物颗粒（SRM1649b）在扫描电镜（×2000）下的形态和能谱仪元素分析结果（二）建立大鼠皮肤屏障损伤模型VapoMeter 检测和苏木精-伊红染色结果提示，胶带连续剥脱发可通过剥离大鼠皮肤的角质层和颗粒层来破坏皮肤屏障，棘层与基底层形态正常，真皮层未见明显改变（见图 3）。大鼠皮肤正常情况下 TEWL 值为 6.21±0.53（g/m2/h），经胶带连续剥脱后，TEWL升高至45.48±2.69（g/m2/h），在之后1-6小时内TEWL值下降至 29.66±3.03，6-12 小时趋于稳定（见图 3）。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X51;R751

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