大气细颗粒物水溶性组分氧化潜力及血管内皮细胞损伤研究

发布时间：2020-03-30 06:46

【摘要】：大气细颗粒物(Fine particulate matters,PM2.5)是导致空气污染的重要因素,其对人体健康的危害效应已引起社会各界的广泛关注。流行病学调查发现心血管疾病的发生和致死与PM2.5暴露密切相关。PM2.5能够穿透肺泡进入血液循环,可造成血管内皮损伤效应,目前关于PM2.5对血管内皮细胞损伤的分子机制有待进一步考察。本文于杭州市城市背景位点采集2017年四个季度的PM2.5样品,分析了 PM2.5的浓度水平。基于二硫苏糖醇(Dithiothreitol,DTT)实验研究了水溶性组分氧化潜力(Oxidativepotential)及其时间变异性。以人脐静脉内皮细胞(Human umbilical vein endothelial cells,HUVEC)为模型,考察了 PM2.5 水溶性组分暴露对NO生成及血管新生(Angiogenesis)效应的影响。进一步从内皮型一氧化氮合成酶(Endothelial nitric oxide synthase,eNOS)和血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)催化 NO 生成角度研究了 PM2.5 对血管内皮细胞损伤的分子机制。主要研究结果如下:(1)对浙江大学紫金港校区大气环境监测站(30°31'N,120°08'E)采集的PM2.5样品进行分析,发现PM2.5的年均浓度为63.05 μg/m3,具有显著的季节性差异,表现为冬季春季夏季秋季。(2)氧化潜力分析发现 DTTv(Volume-normalized DTT activities)年均值为0.62 nmol/min/m3,DTTm(Mass-normalized DTT activities)年均值为 6.39 pmol/min/μg。PM2.5氧化潜力全年均具有较高的暴露水平,但组分本身氧化毒性较低,活性组分具有显著的季节性差异。DTTv与PM2.5质量浓度呈显著的正相关性,且白天(夏季:rs=0.834,p0.01;秋季:rs=0.691,p0.01)较夜间(夏季:rs=0.334,p0.05;秋季:rs=0.274,p0.05)相关性强;DTTm 与 PM2.5 质量浓度间无显著的相关性。PM2.5质量浓度的大小通常与暴露水平相关,而与组分本身氧化潜力的强弱无关。(3)对HUVEC细胞进行暴毒,发现当暴毒浓度达到150μg/mL时,PM2.5水溶性组分显著促进HUVEC胞内NO生成。双因素方差分析表明,PM2.5水溶性组分对HUVEC胞内NO生成的影响与暴露剂量和组分差异有关(p0.01)。(4)对HUVEC细胞血管新生研究发现,PM2.5水溶性组分显著抑制血管成环数和血管总长度,具有剂量效应关系,表现出血管断裂、成环受阻等现象。双因素方差分析表明,PM2.5水溶性组分对血管新生的抑制作用与暴露剂量和组分差异有关(p0.01)。(5)对HUVEC细胞eNOS和VEGF表达水平进行分析,发现PM2.5水溶性组分对eNOS和VEGF在mRNA水平表达无显著影响;当暴毒浓度达到150μg/mL时,PM2.5水溶性组分显著下调eNOS和VEGF的蛋白表达水平,抑制作用呈剂量效应关系。本研究考察了区域PM2.5氧化潜力及对人血管内皮细胞的损伤效应,初步探讨了基于PM2.5干扰NO催化合成的过程致使内皮损伤的作用机制,为进一步细化空气污染对人体健康影响的风险评估提供了数据支持。
【图文】：

电子从ＤＴＴ转移到氧分子上，产生超氧自由基，在此过程中ＰＭ２．５中的活逡逑性组分起到催化作用，ＤＴＴ的消耗速率决定ＰＭ２．５氧化潜力的大小，反应原理［５８］逡逑如图２．１。ＰＭ２．５氧化潜力的大小由组分决定，其中过渡金属（Ｃｕ、Ｍｎ等）和醒逡逑类有机物是已知的ＤＴＴ活性物质［５９］。而传统的流行病学研究多关注ＰＭ２．５质量逡逑浓度与相关疾病的关系，其对氧化潜力的贡献有待深入考察。逡逑基于以上研究背景，本文以浙江大学紫金港校区大气环境监测站为采样位点，逡逑采集了邋２０１７年四个季度的ＰＭ２．５样品并分析其质量浓度。通过ＤＴＴ方法研究了逡逑ＰＭ２．５水溶性组分氧化潜力的时间变异性，确定了邋ＰＭ２．５质量浓度与ＤＴＴ水平的逡逑相关性，为了解杭州地区？］＾２．５氧化潜力水平提供了基础数据支持。逡逑７逡逑

浙江大学硕士学位论文逦第二章大气细颗粒物氧化潜力分析逡逑Ｂ）。ＤＴＴ消耗速率经采样空气体积（ＤＴＴｖ）和颗粒物质量（ＤＴＴｍ）两种标准逡逑化方法处理后，用于比较不同样品氧化潜力的大小，其中ＤＴＴｖ反应ＰＭ２．５的暴逡逑露水平，ＤＴＴｍ反应组分本身的氧化性能。计算公式［６（）］如下：逡逑ＤＴＴＶ邋｛ｎｍｏｌ邋ｍｍ１逦Ｕ画’疆（乻’邋ｍｉｐ」逡逑Ａｔ邋（ｃｎｒ）邋Ｖｅ邋（ｍＬ）逡逑ＤＴＴ邋（ｎｍｏｌ邋ｍｉｎ邋＇逦－丨）＝Ｕ圆，腿－丨）－ｒ邋（Ｗ邋ｍｎ＾逡逑物逡逑Ａｊ邋（ｃｍ＇）邋Ｖｅ邋｛ｍＬ）逡逑其中１＾和ｒｂ分别代表样品和空白对照的ＤＴＴ消耗速率，Ｖｔ和Ｍｔ分别代表总逡逑采样空气体积和总颗粒质量（经野区空白校正），Ａｈ和Ａｔ分别代表打孔面积和采逡逑样滤膜总面积，Ｖｓ和Ｖｅ分别代表参与反应的样品体积和总提取体积。逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R994.6;X513

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本文编号：2607200