PM污染是目前空气污染的难解之题,已引起各级政府、公众和专家学者的高度关注,被称为空气污染物中的致癌物质,其主要化学成分包括无机离子（如硫酸盐,硝酸盐,铵盐和可溶性金属）、有机化合物（多环芳烃和多氯联苯）和微生物。PM的粒径越小,对人体的健康危害越大,PM_2.5可以通过呼吸系统直接吸入肺部,并通过循环系统进入其它组织。尽管尚未完全了解PM_2.5对呼吸系统的不良影响机制,但研究表明,呼吸系统疾病发病率的增加与PM_2.5存在显著关联。因此,研究PM_2.5暴露是否诱发或加重小鼠哮喘,并筛选其相关的差异代谢物及发生紊乱的代谢通路,并进一步阐释PM_2.5暴露对小鼠哮喘的致病机制。为此,本研究以BALB/c小鼠为研究对象,通过建立小鼠哮喘模型,在明确致喘的基础上,研究正常小鼠（C、L、M、H组）和哮喘小鼠（O、L-OP、M-OP、H-OP组）不同浓度PM_2.5(空白对照、0.5 mg·kg^-1、1.58 mg·kg^-1和4.98 mg·kg^-1)气管滴注染毒后肺、肝损伤情况,首先运用HE染色和免疫组化方法分别对肺组织进行组织病理学观察和MUC5AC黏液半定量分析;其次采用ELISA检测BALF中IL-4,肺组织中IL-8,IL-1β,IL-5,IL-13和IFN-γ及血清中IgE炎症细胞因子的表达水平;再次对小鼠肝组织进行MDA、GSH、GSH-Px、SOD和蛋白羰基脂质过氧化指标评价;最后运用GC-MS和UPLC-MS相结合的手段识别分析小鼠肺、肝组织中代谢物及含量变化,通过PCA、OPLS-DA和One-way ANOVA多元统计方法筛选小鼠肺、肝组织中差异代谢物,在此基础上,分别运用Pearson和聚类分析法对小鼠肺、肝组织中差异代谢物与炎症细胞因子或脂质过氧化指标之间的相关性进行分析,同时,通过KEGG平台寻找发生紊乱的代谢通路,厘清差异代谢物在肺和肝组织代谢通路中的作用。主要研究结论如下:1、对正常小鼠进行不同浓度PM_2.5气管滴注染毒后,首先HE和免疫组化结果显示,PM_2.5可致小鼠气道病理损伤,中、高浓度尤其明显,出现小支气管粘膜上皮杯状细胞增生明显、粘膜基底膜增厚、同时管壁周围组织及肺间质有大量嗜酸性粒细胞和巨噬细胞炎性细胞浸润;其次Th2型细胞因子IL-4、IL-13、IL-5和趋化因子IL-8、IL-1β表达显著升高,Th1型细胞因子IFN-γ表达显著降低;最后PM_2.5染毒后小鼠肺组织支气管和气管表面MUC5AC阳性表达显著增多,提示在PM_2.5为1.58mg·kg^-1和4.98 mg·kg^-1时,可通过增加Th2型细胞因子和MUC5AC的表达,降低IFN-γ表达来诱发哮喘。对哮喘小鼠进行不同浓度PM_2.5气管滴注染毒后,在OVA诱导哮喘组的基础上,HE和免疫组化的结果同样表现为杯状细胞增生、粘膜基底膜增厚、炎性细胞浸润,IL-4、IL-13、IL-5、IL-8、IL-1β表达显著升高,IFN-γ表达显著降低,且与正常小鼠PM_2.5暴露相比,PM_2.5表现为相加作用。2、对正常小鼠进行不同浓度PM_2.5气管滴注染毒后,小鼠肝组织中MDA和蛋白羰基含量在中、高浓度PM_2.5暴露后显著升高,对哮喘小鼠进行不同浓度PM_2.5气管滴注染毒后,小鼠肝组织中MDA和蛋白羰基含量在中、高浓度PM_2.5暴露后同样显著升高,分别对哮喘组和正常组进行PM_2.5比较,PM_2.5表现为相加作用,GSH、GSH-Px、SOD的表达在正常组和哮喘小鼠组中都表现为与PM_2.5呈剂量相关关系,同样,PM_2.5对其也表现为相加作用。3、正常组小鼠在不同浓度PM_2.5染毒后,与C组相比,L、M、H组小鼠肺组织中分别筛选出23、51、39种差异代谢物,主要由氨基酸、有机酸组成。相关性结果显示与IL-4、IL-13、IL-5、IL-8、IL-1β和IFN-γ相关性最大的依次是天冬氨酸、丝氨酸、苹果酸和肌苷。同时PM_2.5主要通过干扰乙醛酸盐和二羧酸盐代谢;丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢;甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢;甲烷代谢;苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成;鞘脂代谢;三羧酸循环;烟酸、烟酰胺代谢;牛磺酸和亚牛磺酸代谢来诱发和加重哮喘。哮喘小鼠在不同浓度PM_2.5染毒后,与O组相比,L-OP、M-OP、H-OP组小鼠肺组织中分别筛选出30、33、37种差异代谢物,主要由氨基酸、脂类组成。相关性结果显示其中二十二碳六烯酸乙酯、胞嘧啶、肌酸、色氨酸和丙氨酸与IL-4、IL-13、IL-5、IL-8、IL-1β和IFN-γ相关性最大。同时PM_2.5暴露与正常组暴露相比,被紊乱的代谢通路增加了缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸代谢;花生四烯酸代谢;丙酮酸代谢;醚脂代谢;甘油磷脂代谢;半胱氨酸和蛋氨酸代谢;元代胆汁酸生物合成和亚油酸代谢。其中苹果酸、色氨酸、亮氨酸、缬氨酸、柠檬酸、富马酸可作为正常小鼠和哮喘小鼠肺组织在PM_2.5暴露后共有的差异代谢物;花生四烯酸、胆碱、丙氨酸、天门冬氨酸、血小板活化因子可作为哮喘小鼠在PM_2.5暴露后特有的差异代谢物。4、正常组小鼠在不同浓度PM_2.5染毒后,与C组相比,L、M、H组肝组织中分别筛选出27、43、46种差异代谢物,主要由有机酸和氨基酸化合物组成。相关性结果显示与MDA、GSH、GSH-Px、SOD和蛋白羰基相关的主要代谢物有富马酸、正亮氨酸、丁酸、十七烷酸、缬氨酸、苹果酸、十八碳烯酸、肌苷、尿酸、甘氨酸和谷氨酰胺。PM_2.5暴露主要通过干扰谷胱甘肽代谢,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成,TCA循环,淀粉和蔗糖代谢,半乳糖代谢,甘油脂代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,果糖和甘露糖代谢和嘌呤代谢诱发肝损伤。哮喘小鼠在不同浓度PM_2.5染毒后,L-OP、M-OP、H-OP组肝组织中分别筛选出12、27、32种差异代谢物,同样由胺类和有机酸组成。相关性结果亦显示与GSH和GSH-Px最大负相关的代谢物依次为十七烷酸、丁酸、正亮氨酸和乙醇胺,与MDA最大正相关代谢物依次为丁酸、正亮氨酸、甘氨酸、十七烷酸、肌苷和牛磺酸脱氧胆酸。同时对哮喘小鼠PM_2.5染毒与哮喘小鼠相比,代谢通路的改变主要涉及碳水化合物代谢异常,具体表现在乙醛酸盐和二羧酸盐代谢,糖酵解与糖异生代谢,丙酮酸代谢,TCA循环,烟酸和烟酰胺代谢的紊乱。与正常小鼠PM_2.5暴露相比,OVA诱导哮喘小鼠在PM_2.5暴露后不存在氨基酸代谢的紊乱。其中丙氨酸、丁酸、乙醇胺、富马酸、肌苷、乳酸、苹果酸、十六烷酸、硬脂酸、磷酸,尿酸可作为正常小鼠和哮喘小鼠在PM_2.5暴露后共有的差异代谢物;尿素、甘氨酸、亮氨酸、芥酸酰胺、羟甲香豆素、苏氨酸可作为哮喘小鼠在PM_2.5暴露后特有的差异代谢物。综上所述,PM_2.5暴露对正常小鼠主要是通过氨基酸和有机酸的改变造成机体损伤,在哮喘发生后再进行PM_2.5暴露,主要是通过有机酸、胺类、脂类化合物的改变加重机体损伤,同时说明以代谢物变化指示组间的差异比单纯依赖炎症细胞因子或脂质过氧化指标进行比较具有更好的灵敏度。因此,我们研究的结果可能会加深我们对PM_2.5在哮喘发病过程中的毒性作用的认识,并有助于开发有用的生物标志物,为全面了解PM_2.5诱发急性哮喘的机制提供理论依据。