烹调油烟细颗粒物(PM2.5)损伤脐带血管导致宫内生长受限的研究

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研究目的通过制备烹调油烟细颗粒物(PM2.5)大鼠暴露模型,观察烹调油烟细颗粒物(PM2.5)暴露对子代大鼠生长发育的影响,并观察脐带血管损伤情况,探索脐带血管损伤在烹调油烟细颗粒物(PM2.5)暴露影响子代大鼠宫内生长发育中的作用及机制;并建立烹调油烟细颗粒物(PM2.5)暴露离体脐带血管模型,进一步探讨烹调油烟细颗粒物(PM2.5)暴露损伤脐带血管的机制。研究方法1、SD雌性大鼠40只,与雄性大鼠交配后分5组(控制受孕前体重),分别为(1)对照组:尾静脉注射生理盐水;(2)孕前染毒组:妊娠前2w尾静脉注射烹调油烟细颗粒物(PM2.5)(0.5mg/ml);(3)孕早期低剂量染毒组:GD1-GD8尾静脉注射烹调油烟细颗粒物(PM2.5)(0.5mg/ml);(4)孕早期高剂量染毒组:GD1-GD8尾静脉注射烹调油烟细颗粒物(PM2.5)(1.0mg/ml);(5)孕期染毒组:GD1-GD20尾静脉注射烹调油烟细颗粒物(PM2.5)(0.5mg/ml)。每日染毒1次,正常饮食。GD21处死大鼠,观察子代大鼠宫内生长发育情况,测量身长、尾长和体重,分离各脏器,并称重,收集母体血和脐带血管,HE染色病理组织学检查和扫描电镜观察脐带血管损伤情况;制备脐静脉血管血管环,检测血管舒缩功能;并检测氧化应激和炎症反应水平;Western Blot和免疫组织化学法分析脐带血管中相关蛋白表达情况。2、SD雌性大鼠10只,与雄性大鼠交配后,GD21处死,取脐带血管,分4组,不同剂量烹调油烟细颗粒物(PM2.5)染毒,分别为对照组(生理盐水)、低剂量组(0.25mg/ml)、中剂量组(0.5mg/ml)和高剂量组(1.0mg/ml),染毒2h后进行血管环实验,观察离体水平烹调油烟细颗粒物(PM2.5)染毒对脐带血管舒缩功能的影响;并收集脐带血管,检测氧化应激和炎症反应水平;Western Blot分析相关蛋白表达情况。研究结果1、不同时间不同剂量烹调油烟细颗粒物(PM2.5)暴露影响胎鼠宫内生长发育,与对照组相比,孕早期高剂量暴露组和孕期暴露组胎鼠体重显著降低(P<0.05),活胎数和孕鼠孕期增重降低明显,且有显著性差异(P<0.05),死胎数、部分重要脏器(心、脑、肺)脏器系数增加(P<0.05);2、不同时间不同剂量烹调油烟细颗粒物(PM2.5)暴露明显损伤脐带血管形态和舒缩功能,光镜下观察,与对照组相比,孕早期高剂量暴露组和孕期暴露组孕鼠脐带血管结构发生变化,管腔直径和管腔面积减小(P<0.05),管壁增厚,血管内膜不完整,内皮细胞排列无序,细胞变形,内皮组织结构欠清晰,细胞体肿胀变形,少量单核细胞浸润,细胞核固缩,平滑肌细胞轻度增生;电镜下观察可见内皮细胞和平滑肌细胞内质网扩张明显;线粒体内外膜融合和空泡样改变,嵴断裂减少;胞质清稀肿胀,部分细胞器丢失,局部空泡样坏死;3、不同时间不同剂量烹调油烟细颗粒物(PM2.5)暴露损伤脐带血管舒缩功能,与对照组相比,孕早期高剂量暴露组和孕期暴露组孕鼠脐带血管收缩功能异常增加;检测各暴露组脐带血管中血管因子NO/ET-1后发现,NO含量略有降低,ET-1含量明显升高;4、不同时间不同剂量烹调油烟细颗粒物(PM2.5)暴露导致脐带血管氧化应激和炎症反应水平升高,与对照组相比,孕早期高剂量暴露组和孕期暴露组脐带血管活性氧(ROS)水平、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量和白介素-6(IL-6)含量显著升高(P<0.05),总SOD和Cu Zn-SOD水平明显降低(P<0.05);5、不同时间不同剂量烹调油烟细颗粒物(PM2.5)暴露导致脐带血管中内皮型一氧化氮合酶(e NOS)、磷酸化内皮型一氧化氮合酶(p-e NOS)表达明显降低(P<0.05),内皮素受体A(ETRA)表达显著增加(P<0.05),内皮素受体B(ETRB)表达略有增加;6、不同时间不同剂量烹调油烟细颗粒物(PM2.5)暴露激活脐带血管低氧诱导因子-1α(HIF-1α)通路和血管内皮生长因子(VEGF)/血管内皮生长因子受体1(VEGFR1)通路,HIF-1α、VEGF、VEGFR1表达显著增加。结论不同时间不同剂量烹调油烟PM2.5暴露引起脐带血管氧化应激和炎症反应水平升高,损伤脐带血管正常舒缩功能,从而影响母体-胎儿间营养和氧气的转运,最终可能导致宫内生长受限的发生。
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