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尽管PM2.5引起肺部损伤已经被广泛证实,但其潜在机制仍未被完全阐明。本研究采用Affymetrix GeneChip Human Transcriptome Array2.0和Illumina Human Methylation 450K BeadChip对PM2.5暴露后支气管上皮细胞(BEAS-2B)的全基因组DNA甲基化谱和基因表达谱进行分析,结果显示NF-κB信号通路是PM2.5核心调控通路。采用30天染毒大鼠和24h染毒BEAS-2B细胞模型验证芯片结果,发现:大鼠支气管肺泡灌洗液(BALF)中,总蛋白、LDH活性和炎性细胞因子(IL-6、IL-1β、TNF-α)水平增加,肺组织IL-6,IL-1β,TNF-α和NF-κB的基因表达水平显著上调。病理学显示暴露后大鼠肺组织中发生肺泡壁增厚和炎性细胞浸润。BEAS-2B细胞暴露后,参与免疫应答和凋亡的关键基因(ACTN4,CXCL1,MARK2,ABR,PSEN1,PSMA3,PSMD1)表达水平显著改变。为进一步研究PM2.5对呼吸系统的长期影响并验证NF-κB的调节作用,本研究建立了Sprague-Dawley大鼠(PM2.5染毒30天后,经历18个月的恢复期)和BEAS-2B细胞(PM2.5连续暴露30代)模型。结果表明,PM2.5暴露组大鼠的肺组织病理学变化表现为炎症细胞积聚和肺泡结构紊乱;30天时BALF中TGF-β1和ICAM-1的分泌呈现上升趋势,同时肺组织中ICAM-1、IL-10和MCP-1的mRNA表达增加;在恢复期各个时间点,炎性基因(TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、MCP-1、ICAM-1)的表达增加。PM2.5暴露组MDA活性显著增加,SOD和GSH水平降低,炎性细胞因子释放增多,表明暴露后大鼠肺组织中产生持续的炎症与氧化损伤。Masson染色和羟脯氨酸检测结果显示,PM2.5暴露可导致恢复期持续的肺纤维化发展。PET/CT扫描结果表明,暴露组中18F-FDG标准化摄取值高于对照,提示恢复期炎症和纤维化的发展。此外,PM2.5下调E-cadherin表达,上调Fibronectin与NF-κB表达,提示上皮-间质转化(EMT)的发生。上述结果提示NF-κB是诱导持续EMT、炎症和纤维化发展的潜在机制。