空气污染在日常生活中十分普遍,如PM2.5、PM10等,给我们PLX3397供应商的生产生活带来诸多危害,引起了科学界和民众的广泛关注。其中超细颗粒物(ultrafine particles,UFPs)被认为是所有空气污染物中危害最大的一种,这是其物理化学性质决定的。UFPs粒径小,可在肺部沉积,或穿透肺泡细胞并通过血液运输至全身器官,也可以与靶蛋白结合,严重者可诱发或加剧疾病,如肺炎、肺纤维化、神经系统疾病和免疫系统损伤等。UFPs比表面积较大,能吸附大气中其他污染物,形成复合污染物,吸附的污染物会随UFPs进入人体并释放,因此对人体的危害是共同作用的结果。超细炭黑(ultrafine carbon black,UFCB)在全球广泛分布,且颗粒物质量的50%以上为含碳物质,故可作为UFPs毒理学研究的理想模型。鉴于铅具有严重的毒性作用,故载铅超细炭黑(lead-loaded ultrafine carbon black,Pb-UFCB)将作为大气复合污染物的研究模型。UFPs情况复杂,种类庞杂,尽管已经评估了一些UFPs的生物效应和毒性作用,但关于各类UFPs及其复合污染物毒性效应机理的探讨与研究不够充分,还有待补充完善。本文以呼吸系统-血液运输-靶蛋白为研究思路,以小鼠肺成纤维细胞(lung fibroblast,LF)为靶细胞,转铁蛋白(transferrin,TF)和胃蛋白酶(pepsin,PEP)为靶蛋白,UFCB和Pb-UFCB作为UFPs及其复合污染物的研究模型,在细胞和分子层面探究UFCB和Pb-UFCB毒性效应与机理。主要包括以下的内容:(1)介绍了现阶段大气UFPs、UFCB和铅的污染情况与毒理学研究进展,明确了目前UFPs及其复合污染物相关毒性机理研究的缺口和研究目的、内容及意义。(2)利用浓硝酸对原始炭黑(raw carbon black,Raw-CB)进行改性修饰,得到UFCB,吸附Pb2+后得到铅含量为6.17%的Pb-UFCB,通过分析水溶性、粒径、Zeta电位、扫描电镜图像、傅里叶红外光谱和比表面积,证明UFCB和Pb-UFCB在水溶液中分散性和稳定性优于Raw-CB,可用于后续实验。(3)探究UFCB和Pb-UFCB对LF的影响。发现UFCB和Pb-UFCB降低细胞活力,诱导细胞早期凋亡,使得细胞周期S期受阻。此外,UFCB和Pb-UFCB可诱导细胞氧化应激,表现为胞内活性氧积累,超CCRG 81045研究购买氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性、还原性谷胱甘肽和丙二醛的含量均出现异常,进一步证实了氧化还原失衡。细胞培养基中乳酸脱氢酶含量上升表明细胞膜已受损。同时发现ATP合成和水解失衡导致线粒体功能损害。以上结果说明UFCB和Pb-UFCB对LF的毒性效应是细胞外环境变化和内化共同作用的结果,这与UFCB的粒径和负载铅有关。(4endocrine immune-related adverse events)经多光谱学方法探究了 UFCB和Pb-UFCB对TF结构的影响,阐明其相互作用机制。结果表明,UFCB和Pb-UFCB使得TF发生了荧光增敏现象,激发氨基酸残基,改变酪氨酸和色氨酸周围的微环境。紫外-可见吸收光谱表明TF结构出现明显的骨架结构收缩现象并导致疏水性增加,其中UFCB还可导致其发生微弱蓝移;圆二色光谱表明二级结构有所变化:β-折叠占比略有增加,α-螺旋、β-转角和无规则卷曲占比略有减少。共振光散射实验发现粒径突增,表明TF可吸附在UFCB和Pb-UFCB表面。根据上述实验结论构建了 UFCB和Pb-UFCB与TF相互作用模型,更加直观、形象地解释二者的相互作用机理。(5)经多光谱学方法研究了 UFCB或Pb-UFCB对PEP结构和功能的影响。荧光猝灭和时间分辨荧光实验结果表明,UFCB可诱导PEP的静态猝灭,Pb-UFCB可引起动态猝灭。紫外-可见吸收光谱表明UFCB使得PEP骨架紧凑且疏水性增强,Pb-UFCB结果与之相反;圆二色光谱表明PEP的二级结构变化程度较小:β折叠占比轻微上升,α螺旋、无规则卷曲占比轻微下降。酶活性实验结果发现PEP相对活性最高可达300%和150%,说明已发生病理性损伤。共振光散射实验发现粒径突增,表明PEP可吸附在UFCB和Pb-UFCB表面形成蛋白冠。由上述结果可知,UFCB/Pb-UFCB对PEP的毒性效应与机理不同,与UFCB的粒径及载Pb2+有关。以上可作为研究UFPs及其复合污染物、重金属和消化酶相互作用及影响的支撑材料。本论文在细胞和分子层面上研究探讨了 UFCB/Pb-UFCB对相关功能细胞及蛋白的毒性作用,阐述了潜在毒理学效应和机制,为大气UFPs及其复合污染物的毒性效应评价提供了方法和基础数据,阐明了其理化特性与毒性之间的相关性。