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SO2污染在全球范围内已成为一种普遍现象,SO2吸入后所引起的机体疾病也正受到广泛的关注。有资料显示SO2吸入增加了心脑血管疾病的发生率和死亡率。因此,研究SO2对机体的损伤机制就显得尤为重要。本文采用不同浓度的NaHSO3 (0,10,30,100μM)对大鼠H9C2心肌细胞进行24 h体外染毒,采用动式吸入染毒给大鼠吸入不同浓度的SO2(0,3.5,7,14 mg/m3,4h/d,30d)。对H9C2细胞、大鼠心脏及脑组织进行以下检测：采用分光光度法检测线粒体膜电位及细胞色素C氧化酶活性,采用化学发光法检测ATP含量,采用荧光定量PCR技术检测线粒体DNA含量,采用荧光定量RT-PCR技术检测氧化磷酸化途径中复合体Ⅳ体Ⅴ中亚基CO1, CO2, CO3, CO4及ATP6&8的mRNA表达水平,采用荧光定量RT-PCR及Western blot技术检测调控线粒体氧化磷酸化功能的核转录因子PGC-1α, NRF1及TFAM的mRNA和蛋白表达情况。结果表明：(1)SO2及其衍生物处理后,大鼠心肌细胞线粒体功能受损,表现为线粒体膜电位及细胞色素C氧化酶活性下降,ATP含量降低；NaHSO3/SO2染毒后线粒体DNA含量也显著降低；NaHSO3/SO2同时显著降低了由mtDNA编码的CO1,CO2,CO3及ATP6&8的mRNA水平,然而nDNA编码的C04的mRNA水平未受影响：在体外实验中NaHSO3可显著降低三个调控基因PGC-1α、NRF1和TFAM的转录和翻译水平,在体内实验中,NRF1和TFAM的mRNA表达水平在所有SO2处理组均显著下降,但PGC-1α仅在14 mg/m3处理组显著下降；而翻译水平上,三种调控基因在所有处理组,均显著性降低。上述结果提示SO2可能通过下调PGC-1α、NRF1和TFAM三种核转录因子,进而影响线粒体DNA的复制,使线粒体DNA编码基因的转录水平降低,最终造成心脏线粒体氧化磷酸化功能异常,能量产生不足,进而导致心力衰竭、心律不齐等心血管系统疾病。(2)与心脏不同,SO2及其衍生物处理后,刺激了大鼠脑线粒体的生物合成,主要表现在线粒体膜电位升高,细胞色素C氧化酶活性增加,ATP含量增加,线粒体DNA含量也显著增加；氧化磷酸化复合体Ⅳ和Ⅴ的几种亚基(CO1,CO2, CO3, CO4, ATP6&8)的mRNA表达水平也增加；对于调控基因,SO2及其衍生物处理并没有改变PGC-1α的mRNA表达水平及蛋白表达水平,NRF1的mRNA表达水平也没有明显变化,但蛋白表达水平有所增加,而TFAM的mRNA表达水平及蛋白表达水平均有所增加。提示在大鼠脑中SO2对线粒体生物合成的诱导可能是通过非PGC-1α的其他转录因子上调NRF1和TFAM来参与调控的。综上所述,SO2吸入对大鼠脑和心脏造成了不同的影响,主要表现在SO2及其衍生物刺激了大鼠脑线粒体的生物合成,却干扰了心脏线粒体的能量代谢。造成这种不同的效应可能是由于不同组织器官对污染物所表现出的组织特异性,其上游的调控机制可能也有所不同。