黑碳—铅复合物对人肺泡Ⅱ型上皮细胞（A549）毒性及小鼠肺部损伤作用

发布时间：2020-09-07 17:31

　　 PM_(2.5)已经成为导致我国大范围、高强度且持续频发“雾霾”天气的主要原因。黑碳(Black Carbon,BC)是由生物质或化石燃料不完全燃烧产生的一种含碳的混合物,黑碳是大气细颗粒物(PM2.5)的主要组分之一。我国黑碳颗粒的排放约占全球的四分之一,中国大陆黑碳排放总量约达到181.1×10~4 t。黑碳颗粒形成粒径小于2.5μm的大气细颗粒物随呼吸几乎全部进入肺泡,对人体健康和大气环境质量的影响巨大。黑碳在气-粒传输过程中,能极强的吸附有毒化学物质,并在复杂的非均相光化学反应过程中形成二次黑碳粒子,即黑碳-污染物复合体(black carbon-pollutant composites,BC-PCs),BC-PCs进入机体的路径及其作用靶标复杂,其诱发机体的局部/系统的单一和(或)联合毒性效应及其作用机理不清楚。因此,黑碳作为大气细颗粒物重要的组分之一,其毒性效应与PM_(2.5)的毒理学既有相似之处,又有明显的不同。以商品化黑碳作为大气颗粒物模式材料,其成分单一,理化性质清晰,可重复性好具有多种优点。本文中采用商品化黑碳为实验材料,并经过与典型大气重金属铅进行复合,制备黑碳-铅复合物。采用黑碳和黑碳-铅复合物暴露人肺泡Ⅱ型上皮细胞(A549)及昆明白小鼠肺部。从氧化应激与炎症损伤等方面探究诱发A549细胞和小鼠肺部损伤的原因,并对黑碳和黑碳-铅复合物的毒性作用比较。购置商品化的黑碳(C824455),并对黑碳用HNO_3和KMnO_4进行氧化改性,并对改性后的黑碳进行复合重金属铅,制备成黑碳-铅复合物。细胞毒性测定,分别用浓度为40μg/mL的碳黑和碳黑-铅复合物直接暴露A549细胞,MTT法测定24 h,48 h和72 h的细胞毒性;检测细胞上清中乳酸脱氢酶(LDH)活力,胞内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化氢酶(GSH-Px)、丙二醛(MDA)的活性和总蛋白含量;荧光染色检测细胞产生的活性氧(ROS)的含量;Annexin V-FITC/PI双染法流式细胞术检测细胞凋亡。体内动物毒性测定,将30只6周龄雌性昆明白小鼠体重为(25.0±1.3)g,随机分成3组,每组10只。碳黑和碳黑-铅复合物(硝酸铅:碳黑为250mg/kg)用磷酸盐缓冲液制成悬液对小鼠进行气管滴注,剂量为4mg/kg小鼠体重,滴注量为50μL,空白组用磷酸盐缓冲液处理,染毒一次,72 h后处死小鼠。对小鼠肺部进行病理学切片及肺灌洗液生理生化指标的检测,分为损伤指标的乳酸脱氢酶(LDH)、丙二醛(MDA)含量,炎症指标的白细胞介素-8(IL-8)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量,以及肺部酶活力超氧化物歧化酶(SOD)、碱性磷酸酶(AKP)、酸性磷酸酶(ACP)。处理组暴露24 h后A549细胞相对存活率均降低,黑碳-铅复合物最低,48 h和72 h与24 h趋势一致;处理组LDH和MDA均显著高于对照组(P0.05),其中黑碳-铅复合物最高;处理组CAT活性、SOD活性和GSH-Px含量均显著低于对照组(P0.01),黑碳-铅复合物最低;活性氧ROS碳黑处理组高于对照组,黑碳-铅复合物处理组最高;黑碳处理组凋亡率是空白组的2.73倍,黑碳-铅复合物处理组凋亡率是对照组的4倍。通过对病理学观察分析,染毒组肺部出现炎症损伤。染毒组LDH和MDA均显著高于对照组(P0.01);IL-8含量高于对照组(P0.05);TNF-α含量显著高于对照组(P0.05);染毒组酶活力(SOD、AKP、ACP)也均高于对照组。黑碳-铅复合物和黑碳对A549细胞均由于氧化损伤对细胞造成毒性,导致胞内抗氧化酶下降,诱导更高的细胞凋亡率,黑碳与铅复合物比黑碳对A549细胞具有更强的毒性损伤。小鼠肺部在短期高剂量的黑碳和黑碳与铅复合物暴露下,引起急性炎症损伤,黑碳-铅复合物毒性高于黑碳。
【学位单位】：阜阳师范学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R114
【部分图文】：

形貌,黑碳,复合物,扫描电镜SEM

图 1 扫描电镜 SEM 下的黑碳和黑碳(A)与铅复合物的形貌图(B)Fig.1 Morphological characterization of BC、BC-Pb samples. Representative SEMtopography of BC (A) and BC-Pb (B) ; TEM images of BC (C) and BC-Pb (D)图 1 结果表明，对比黑碳和黑碳与铅复合物的扫描电镜图可知，黑碳会自发

黑碳,叠加图,材料,毒性效应

析材料 BC (A)，改性 BC (B)，BC-Pb (C)，三种材料ysis for BC (A), modified BC (B), BC-Pb (C), and the futhree materials (D)黑碳相比，改性后的黑碳含氧的峰明显增强，这显著增加黑碳表面的含氧官能团。黑碳与铅复合和铅能够很好的复合。碳作为大气颗粒物模式材料，可以很好的模拟大和小鼠体内肺部进行暴露，研究其毒性效应。并行复合，制备黑碳与铅复合物，用以研究黑碳与毒性效应。

黑碳,活性影响,复合物

黑碳和黑碳与铅复合物对A549细胞活性影响

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