论文部分内容阅读
摘要：大气污染中的细颗粒物（PM2.5）暴露已成为现今广泛关注的公共卫生问题，流行病学研究表明，PM2.5严重威胁心血管系统的健康，它能增加健康人群的犯病率，同时还能促进高血压、糖尿病和冠心病等心血管疾病的发病率和死亡率的提高。针对PM2.5对心血管系统的影响，目前国内外开展了大量的基础实验研究，我们通过借鉴相关的大鼠实验研究成果，概述PM2.5对大鼠心血管系统产生的毒性效应，进而加深PM2.5对健康的危害性，并预测其可能对人体心血管系统造成的影响。
关键词：PM2.5， 心血管系统，大鼠， 毒性效应
【中图分类号】R714.252 【文献标识码】A 【文章编号】1672-8602（2015）06-0541-02
为了进一管步了解PM2.5对心血管系统的毒性作用，许多研究人员通过实验研究进行探索，其中PM2.5对大鼠进行染毒，让人们从实验结果中获悉许多关于细颗粒物的毒性效应。
1.PM2.5对正常大鼠心血管系统的毒性效应。
1.1 PM2.5可以促进体外培养的大鼠血管平滑肌增殖细胞核抗原（PCNA）、血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）表达。敖当等人研究结果显示，PM2.5在10～200mg/L质量浓度范围内，VSMC的PCNA、VCAM-1表达随PM2.5质量浓度的增加而明显增加（P﹤0.01）。在同样质量浓度范围内，VSMC增殖活跃，且随PM2.5染毒浓度的增加而升高（P﹤0.01）[3]。其中VCAM-1（亦称CD106）为免疫球蛋白超家族成员，是一种重要的细胞黏附分子，正常情况下很少表达，可因细胞因子诱导而高水平表达，当其表达增加时可趋化大量的单核细胞进入内皮下，促进动脉粥样硬化的发生发展。PCNA为仅存在于正常增殖细胞和肿瘤细胞的核内多肽，其与DNA合成密切相关，在G0～G1期无明显表达，G1晚期表达开始增加并在S期达到高峰，其量的表达与DNA合成一致，检测其表达情况是评价细胞增殖状况的良好指标。PCNA、VCAM-1表达含量增加，刺激VSMC大量增殖，可引起血管重构，破坏正常血管壁的结构。
1.2 PM2.5可诱导大鼠心血管内皮细胞一氧化氮合酶（NOS）的活性，使自由基产生增多，诱发氧化应激损伤。在实验研究中发现[4]，NOS的活力随着PM2.5染毒浓度的增加而活性增高，导致NO自由基增加，进而可引起急性应激反应，从而使血管内皮细胞氧化损伤，在大鼠心血管内皮细胞的培养液中，测得LDH释放量在PM2.5染毒浓度为0～1mg/ml范围内时，随PM2.5染毒浓度的增加而增加。PM2.5对心血管内皮细胞的氧化应激损伤作用可能是其心血管毒性作用机制之一。另有相关研究发现PM2.5可使大鼠心肌抗氧化酶以及谷胱甘肽（GSH）的含量降低或存在显著降低的趋势，使之抵抗自由基攻击的能力被削弱[5]。孙萌等人研究发现，PM2.5染毒可减弱Ach对肾血管环的舒张效应，该作用系因NOS/NO 表达异常，氧化应激损伤血管内皮功能有关[6]。Davel等人研究发现，PM2.5暴露2.5周后，可引起机体氧化应激反应，表现为Wistar大鼠血管内皮细胞ROS水平升高，Cu/Zn过氧化物歧化酶（SOD）代償性应激性增加，eNOS表达含量下降[7]。
1.3 PM2.5可上调大鼠AT1受体的表达，导致血管收缩增加及氧化应激增加，引起血管内皮炎性损伤。ROS增多可致使氧化应激增加，从而引起内皮细胞损伤，促进动脉粥样硬化发生发展。
1.4 PM2.5可诱发大鼠血液高凝。将大鼠暴露于PM2.5环境下，血清血管性血友病因子（vWF）含量随PM2.5剂量增加呈依赖性增加，其表达增加可引起血小板活化程度增高和聚集而诱发血液高凝，可致PT、APTT缩短，寇璐璐的实验研究中，大鼠在PM2.5染毒24h后，与生理盐水组相比，血浆中PAI-1、Fib水平升高，PT缩短，同样揭示PM2.5暴露可使血液出现高凝状态[8][10-11]。
1.5 PM2.5可升高血清炎症指标水平。王艳盼[12]等人对大鼠滴注不同浓度的PM2.5，在吸入PM2.5后24h，各染毒组大鼠血清中IL-6、C-反应蛋白（CRP）、WBC、PLT均明显升高，与生理盐水组相比均有统计学意义。这些物质水平的升高，可引起系统的炎症反应。其中CRP被视为心血管的危险因子，CRP可以增强进巨噬细胞的吞噬作用，促进脂质在血管的沉积，增加血管动脉粥样硬化斑块的面积和不稳定性，直接参与动脉粥样硬化的形成和发生发展。张蕴晖等人研究发现，PM2.5染毒可以促进I型变态反应相关炎性因子的表达，实验测得心血管内皮细胞中IL-4、嗜酸性粒细胞活化趋化因子（extaxin） mRNA表达含量增加，且具有剂量-效应关系[13]。IL-4可促进白细胞游出，诱导嗜酸性粒细胞特征性浸润，extaxin能够使循环中的嗜酸性粒细胞穿出血管壁进入炎症部位，二者共同在I型变态炎症性疾病中发挥重要作用。PM2.5 亦可激活心肌细胞NF-γB活性，研究发现PM2.5的水溶性成分和酸溶性成分进入机体后，可激活心肌中的核转录因子-γB活性[14]，NF-γB是一种前炎症因子，参与炎症反应相关的早期应答基因的表达调控，其可引起黏附分子以及细胞因子产生增加，如IL-8、MIP-2、MCP-1等，可募集炎症细胞，继而诱发炎症反应，过度的炎症反应可导致病理损伤。
1.6 PM2.5可损伤心脏舒缩功能，影响正常的血流动力学。相关实验研究显示，PM2.5水溶成分和混合成分对大鼠尾静脉注射染毒10d后，心率（HR）显著加快，左心室收缩压（LVSP）降低，左心室舒张末压（LVEDP）升高，左心室压最大上升速率与左心室最大下降速率（+dp/dtmax与-dp/dtmax） 减小，与生理盐水组相比差异具有统计学意义。有机成分染毒组与对照组相比，LVEDP、+dp/dtmax、-dp/dtmax降低且差异具有统计学意义。心功能严重损伤时，LVSP下降，LVEDP可升高或不升高，心输出量减少[15]。研究中还发现染毒大鼠心肌组织匀浆AngII含量有明显升高，且这一现象在心衰出现前即存在。心肌AngII水平升高可刺激心肌细胞增生而致心肌肥厚，此外还可收缩冠状动脉，造成心肌缺血缺氧，最终因心肌损伤而改变正常的血流动力学。影响血流动力学的可能机制如表-1中的①、②所示。 2.PM2.5对疾病状态大鼠心血管系统的毒性效应。
2.1 PM2.5对自发性高血压大鼠心血管系统的影响。Upadhyay等人对自发性高血压大鼠进行肺灌注PM2.5，在实验的第一天和第三天发现大鼠心脏组织中ACE水平持续升高[19]，ACE可以通过ACE-Angll-AT1R轴影响血压的水平。另有研究显示，相同剂量下，自发性高血壓大鼠心肌IL-1、IL-6、TNF-α和MIP-2的mRNA表达水平较正常大鼠高，提示PM2.5对自发性高血压大鼠心血管系统的炎性作用可能较正常大鼠大[20]。
2.2 PM2.5对高脂血症大鼠心血管系统的影响。有相关研究[21]通过对正常大鼠和高脂血症大鼠进行相同剂量、同一浓度的PM2.5染毒，实验结果显示高脂血症组染毒组与正常大鼠染毒组相比，PM2.5对心肌肌酸激酶（CK-MB）、C-反应蛋白（CRP）的影响有显著性差异（P<0.01）、对血压和心率的影响亦有显著性差异（P<0.05），对高脂血症组心血管系统的影响明显高于正常大鼠。该实验获悉PM2.5对大鼠心血管系统的毒性作用：高脂血症大鼠具有易感性。
结语
PM2.5对心血管系统的毒性效应具有多样性， PM2.5的毒性效应与其所含成分密切相关，在探讨PM2.5的毒性作用时尚需注意其成分问题。PM2.5对心血管系统影响的动物实验研究，可为研究PM2.5对人体的可能毒性作用提供信息支持和研究方向，再通过循证医学对暴露人群的研究，相信可以更客观地揭示PM2.5对人心血管系统的影响，继而可为制定人群保护策略提供相关信息。
参考文献
[1] 敖当，谭建新，等. PM2.5对大鼠血管平滑肌细胞PCNA、VCAM-1表达及增殖的影响[J].广东医学院学报
[2] 张蕴晖，丁佳玮，等. 大气细颗粒物（PM2. 5）对心血管内皮细胞NOS的影响[J].环境科学学报.
[3] 刘晓莉，李红，孟紫强.PM2.5对大鼠心、肺、睾丸的氧化损伤作用[J].中国环境科学
[4] 孙 萌，吕吉元，等. PM2.5不同成分在体染毒对大鼠肾血管环收缩-舒张反应及NOS/ NO影响[J].中西医结合心血管病杂志
[5] 李志梅. PM2.5急性暴露对大鼠凝血功能的影响及其机制[D].河北医科大学第二医院
[6] 寇璐璐.不同浓度PM2.5对大鼠凝血纤溶系统的影响[D].河北医科大学第二医院
[7] 王艳盼.PM2.5对大鼠心血管系统的急性炎症反应和凝血因子的影响[D].河北医科大学第二医院
[8] 张蕴晖，曹慎，等. 炎性因子在大气细颗粒物（PM2.5）心血管毒性中的作用[J].中国环境科学，
关键词：PM2.5， 心血管系统，大鼠， 毒性效应
【中图分类号】R714.252 【文献标识码】A 【文章编号】1672-8602（2015）06-0541-02
为了进一管步了解PM2.5对心血管系统的毒性作用，许多研究人员通过实验研究进行探索，其中PM2.5对大鼠进行染毒，让人们从实验结果中获悉许多关于细颗粒物的毒性效应。
1.PM2.5对正常大鼠心血管系统的毒性效应。
1.1 PM2.5可以促进体外培养的大鼠血管平滑肌增殖细胞核抗原（PCNA）、血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）表达。敖当等人研究结果显示，PM2.5在10～200mg/L质量浓度范围内，VSMC的PCNA、VCAM-1表达随PM2.5质量浓度的增加而明显增加（P﹤0.01）。在同样质量浓度范围内，VSMC增殖活跃，且随PM2.5染毒浓度的增加而升高（P﹤0.01）[3]。其中VCAM-1（亦称CD106）为免疫球蛋白超家族成员，是一种重要的细胞黏附分子，正常情况下很少表达，可因细胞因子诱导而高水平表达，当其表达增加时可趋化大量的单核细胞进入内皮下，促进动脉粥样硬化的发生发展。PCNA为仅存在于正常增殖细胞和肿瘤细胞的核内多肽，其与DNA合成密切相关，在G0～G1期无明显表达，G1晚期表达开始增加并在S期达到高峰，其量的表达与DNA合成一致，检测其表达情况是评价细胞增殖状况的良好指标。PCNA、VCAM-1表达含量增加，刺激VSMC大量增殖，可引起血管重构，破坏正常血管壁的结构。
1.2 PM2.5可诱导大鼠心血管内皮细胞一氧化氮合酶（NOS）的活性，使自由基产生增多，诱发氧化应激损伤。在实验研究中发现[4]，NOS的活力随着PM2.5染毒浓度的增加而活性增高，导致NO自由基增加，进而可引起急性应激反应，从而使血管内皮细胞氧化损伤，在大鼠心血管内皮细胞的培养液中，测得LDH释放量在PM2.5染毒浓度为0～1mg/ml范围内时，随PM2.5染毒浓度的增加而增加。PM2.5对心血管内皮细胞的氧化应激损伤作用可能是其心血管毒性作用机制之一。另有相关研究发现PM2.5可使大鼠心肌抗氧化酶以及谷胱甘肽（GSH）的含量降低或存在显著降低的趋势，使之抵抗自由基攻击的能力被削弱[5]。孙萌等人研究发现，PM2.5染毒可减弱Ach对肾血管环的舒张效应，该作用系因NOS/NO 表达异常，氧化应激损伤血管内皮功能有关[6]。Davel等人研究发现，PM2.5暴露2.5周后，可引起机体氧化应激反应，表现为Wistar大鼠血管内皮细胞ROS水平升高，Cu/Zn过氧化物歧化酶（SOD）代償性应激性增加，eNOS表达含量下降[7]。
1.3 PM2.5可上调大鼠AT1受体的表达，导致血管收缩增加及氧化应激增加，引起血管内皮炎性损伤。ROS增多可致使氧化应激增加，从而引起内皮细胞损伤，促进动脉粥样硬化发生发展。
1.4 PM2.5可诱发大鼠血液高凝。将大鼠暴露于PM2.5环境下，血清血管性血友病因子（vWF）含量随PM2.5剂量增加呈依赖性增加，其表达增加可引起血小板活化程度增高和聚集而诱发血液高凝，可致PT、APTT缩短，寇璐璐的实验研究中，大鼠在PM2.5染毒24h后，与生理盐水组相比，血浆中PAI-1、Fib水平升高，PT缩短，同样揭示PM2.5暴露可使血液出现高凝状态[8][10-11]。
1.5 PM2.5可升高血清炎症指标水平。王艳盼[12]等人对大鼠滴注不同浓度的PM2.5，在吸入PM2.5后24h，各染毒组大鼠血清中IL-6、C-反应蛋白（CRP）、WBC、PLT均明显升高，与生理盐水组相比均有统计学意义。这些物质水平的升高，可引起系统的炎症反应。其中CRP被视为心血管的危险因子，CRP可以增强进巨噬细胞的吞噬作用，促进脂质在血管的沉积，增加血管动脉粥样硬化斑块的面积和不稳定性，直接参与动脉粥样硬化的形成和发生发展。张蕴晖等人研究发现，PM2.5染毒可以促进I型变态反应相关炎性因子的表达，实验测得心血管内皮细胞中IL-4、嗜酸性粒细胞活化趋化因子（extaxin） mRNA表达含量增加，且具有剂量-效应关系[13]。IL-4可促进白细胞游出，诱导嗜酸性粒细胞特征性浸润，extaxin能够使循环中的嗜酸性粒细胞穿出血管壁进入炎症部位，二者共同在I型变态炎症性疾病中发挥重要作用。PM2.5 亦可激活心肌细胞NF-γB活性，研究发现PM2.5的水溶性成分和酸溶性成分进入机体后，可激活心肌中的核转录因子-γB活性[14]，NF-γB是一种前炎症因子，参与炎症反应相关的早期应答基因的表达调控，其可引起黏附分子以及细胞因子产生增加，如IL-8、MIP-2、MCP-1等，可募集炎症细胞，继而诱发炎症反应，过度的炎症反应可导致病理损伤。
1.6 PM2.5可损伤心脏舒缩功能，影响正常的血流动力学。相关实验研究显示，PM2.5水溶成分和混合成分对大鼠尾静脉注射染毒10d后，心率（HR）显著加快，左心室收缩压（LVSP）降低，左心室舒张末压（LVEDP）升高，左心室压最大上升速率与左心室最大下降速率（+dp/dtmax与-dp/dtmax） 减小，与生理盐水组相比差异具有统计学意义。有机成分染毒组与对照组相比，LVEDP、+dp/dtmax、-dp/dtmax降低且差异具有统计学意义。心功能严重损伤时，LVSP下降，LVEDP可升高或不升高，心输出量减少[15]。研究中还发现染毒大鼠心肌组织匀浆AngII含量有明显升高，且这一现象在心衰出现前即存在。心肌AngII水平升高可刺激心肌细胞增生而致心肌肥厚，此外还可收缩冠状动脉，造成心肌缺血缺氧，最终因心肌损伤而改变正常的血流动力学。影响血流动力学的可能机制如表-1中的①、②所示。 2.PM2.5对疾病状态大鼠心血管系统的毒性效应。
2.1 PM2.5对自发性高血压大鼠心血管系统的影响。Upadhyay等人对自发性高血压大鼠进行肺灌注PM2.5，在实验的第一天和第三天发现大鼠心脏组织中ACE水平持续升高[19]，ACE可以通过ACE-Angll-AT1R轴影响血压的水平。另有研究显示，相同剂量下，自发性高血壓大鼠心肌IL-1、IL-6、TNF-α和MIP-2的mRNA表达水平较正常大鼠高，提示PM2.5对自发性高血压大鼠心血管系统的炎性作用可能较正常大鼠大[20]。
2.2 PM2.5对高脂血症大鼠心血管系统的影响。有相关研究[21]通过对正常大鼠和高脂血症大鼠进行相同剂量、同一浓度的PM2.5染毒，实验结果显示高脂血症组染毒组与正常大鼠染毒组相比，PM2.5对心肌肌酸激酶（CK-MB）、C-反应蛋白（CRP）的影响有显著性差异（P<0.01）、对血压和心率的影响亦有显著性差异（P<0.05），对高脂血症组心血管系统的影响明显高于正常大鼠。该实验获悉PM2.5对大鼠心血管系统的毒性作用：高脂血症大鼠具有易感性。
结语
PM2.5对心血管系统的毒性效应具有多样性， PM2.5的毒性效应与其所含成分密切相关，在探讨PM2.5的毒性作用时尚需注意其成分问题。PM2.5对心血管系统影响的动物实验研究，可为研究PM2.5对人体的可能毒性作用提供信息支持和研究方向，再通过循证医学对暴露人群的研究，相信可以更客观地揭示PM2.5对人心血管系统的影响，继而可为制定人群保护策略提供相关信息。
参考文献
[1] 敖当，谭建新，等. PM2.5对大鼠血管平滑肌细胞PCNA、VCAM-1表达及增殖的影响[J].广东医学院学报
[2] 张蕴晖，丁佳玮，等. 大气细颗粒物（PM2. 5）对心血管内皮细胞NOS的影响[J].环境科学学报.
[3] 刘晓莉，李红，孟紫强.PM2.5对大鼠心、肺、睾丸的氧化损伤作用[J].中国环境科学
[4] 孙 萌，吕吉元，等. PM2.5不同成分在体染毒对大鼠肾血管环收缩-舒张反应及NOS/ NO影响[J].中西医结合心血管病杂志
[5] 李志梅. PM2.5急性暴露对大鼠凝血功能的影响及其机制[D].河北医科大学第二医院
[6] 寇璐璐.不同浓度PM2.5对大鼠凝血纤溶系统的影响[D].河北医科大学第二医院
[7] 王艳盼.PM2.5对大鼠心血管系统的急性炎症反应和凝血因子的影响[D].河北医科大学第二医院
[8] 张蕴晖，曹慎，等. 炎性因子在大气细颗粒物（PM2.5）心血管毒性中的作用[J].中国环境科学，