目的：空气颗粒物(Particulate Matter, PM)是危害我国居民健康的主要环境因素之一,其健康效应及潜在毒性机制越来越受到人们关注。研究表明,不同地区、不同季节的PM组分差异较大,往往造成毒理学研究结果的可比性较低,难以充分了解PM的毒性效应及潜在机制。目前,对于PM毒性效应研究多是针对PM整体或针对其单一组分(如金属或有机成分等),很少考虑主要组分间的联合毒性作用。而选择PM中代表性组分进行联合毒性的研究,对于阐明PM的毒性作用特征、比较不同颗粒物的毒性差异和开展PM健康危害评估具有重要的理论意义和应用价值。因此,本研究通过对PM中代表性组分纳米碳黑(NPCB)和重金属(Pb/Cr/Cd)对BEAS-2B细胞的联合毒性效应研究,旨在阐明PM主成分的联合毒性作用模式,为PM的风险评估提供实验依据。方法：本课题第一部分主要探讨了NPCB和重金属(Pb/Cr/Cd)对BEAS-2B细胞的联合毒性作用模式,主要指标包括基本细胞毒性、氧化损伤、周期和凋亡。采用细胞毒性检测试剂盒(CCK-8)和乳酸脱氢酶试剂盒(LDH Cytotoxicity Assay Kit)检测纳米碳黑(NPCB)和重金属(Pb/Cr/Cd)联合染毒24h对BEAS-2B细胞存活率和LDH漏出率的影响；采用DCFH-DA探针对NPCB和重金属(Pb/Cr/Cd)联合染毒3h后BEAS-2B的ROS水平进行检测,采用总抗氧化能力试剂盒和SOD活性检测试剂盒检测NPCB和重金属(Pb/Cr/Cd)联合染毒24h后的细胞抗氧化能力,采用单细胞凝胶电泳技术检测联合染毒24h的细胞DNA损伤程度,采用流式细胞术(PI染色)检测联合染毒24h的细胞周期改变,采用Annexin V/PI细胞凋亡检测试剂盒检测NPCB和重金属(Pb/Cr/Cd)联合染毒24h的细胞凋亡率。本课题第二部分对DNA损伤修复通路在NPCB与重金属联合染毒致DNA损伤中的作用机制进行了初步研究。采用Western Blot检测NPCB与三种重金属联合染毒对细胞DNA损伤修复相关蛋白ATM、p-p53/p53和yH2AX表达的影响。结果与讨论：基本细胞毒性的研究结果显示,NPCB与重金属(Pb/Cr/Cd)联合染毒在细胞存活率和LDH漏出方面存在联合作用,但联合作用模式随金属不同、剂量不同以及评价指标不同而不同。低剂量Pb与NPCB联合作用对细胞存活率无交互作用,对细胞LDH漏出率表现为拮抗作用,高剂量Pb与NPCB联合染毒对细胞存活率表现为协同作用,对细胞LDH漏出率则无明显交互作用；Cd、Cr与NPCB联合染毒在细胞存活率方面均表现为协同作用,低剂量Cd和Cr与NPCB对细胞LDH漏出率不存在联合作用,高剂量时均表现为协同作用。ROS检测结果显示联合染毒明显促进了ROS的生成；细胞总抗氧化能力和SOD活性检测结果显示,NPCB与三种重金属联合染毒在细胞总抗氧化能力和SOD活性方面存在联合作用,Pb和Cr与NPCB联合作用对总抗氧化能力表现为协同作用,Cd与NPCB联合作用在总抗氧化能力上无明显联合作用；Cd和Cr与NPCB联合作用对SOD表现为协同作用,Pb与NPCB联合作用在SOD上无明显联合作用；单细胞凝胶电泳结果显示,三种重金属与NPCB联合染毒均明显增强了细胞DNA损伤程度,方差分析结果显示联合作用模式为协同作用；在细胞周期阻滞和细胞凋亡方面,三种重金属与NPCB均无明显联合作用。Western Blot检测结果显示,与对照组和金属单独作用组相比,三种重金属与NPCB联合作用对这三种蛋白的表达均产生了不同程度的影响,提不ATM-p53-H2AX这条DNA损伤修复通路很可能在NPCB与重金属的联合染毒中发挥重要作用,然而其具体机制还需研究证实。结论：NPCB与重金属对BEAS-2B细胞存在联合毒性作用,可以通过诱导细胞产生大量ROS、降低细胞抗氧化防御能力引起细胞氧化损伤,尤其是DNA氧化损伤。联合作用模式分析结果显示,不同金属与NPCB的联合作用模式随金属不同、剂量不同以及评价指标不同而不同。此外,DNA损伤修复通路可能在联合染毒引起的细胞DNA损伤中发挥重要作用,具体机制有待进一步研究证实。