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目的大气颗粒物污染已成为一个全球性的环境危险因素。PM2.5由于粒径小、比表面积大,表面易附着有机化学物质,危害更大。心血管疾病(CVD)是颗粒物污染造成的最高发病率和死亡率的疾病之一。内皮功能障碍是大多数CVD的早期事件和独立预测因子。儿童的部分器官系统尚在发育阶段,对大气颗粒物更为敏感。内皮功能障碍是大气颗粒物致心血管系统损伤的早期机制之一。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是一种可促进内皮细胞(EC)增殖和迁移、增加血管通透性和抑制新生血管EC凋亡的可溶性蛋白。内皮素-1(endothelin-1,ET-1)是一种由EC合成和分泌的活性多肽,具有收缩血管、促进血管平滑肌细胞增殖等作用。细胞间粘附分子1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)、L选择素(L-selectin)和P选择素(P-selectin)等,可促进血小板的活化和单核细胞与EC粘附,从而导致炎症性疾病。长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)可在基因转录、转录后等多水平调控基因表达,影响疾病的发生和发展。已有研究证明lncRNA与EC功能改变密切相关。但目前关于大气颗粒物致儿童lncRNA表达改变的研究相对较少。因此,我们招募大气颗粒物暴露儿童为研究对象,观察血管内皮损伤的相关生物标志物,阐述大气颗粒物对儿童心血管损伤的早期作用,分析大气颗粒物对儿童外周血白细胞MALAT1、GAS5、LINC00341和HOTAIR等lncRNA的影响,以及lncRNA与内皮标志物的相关性,探讨lncRNA在大气颗粒物致儿童血管内皮功能障碍中的作用。方法采用横断面调查设计,选取济南不同污染水平的两个区域分别作为污染区和对照区。在污染区和对照区各选择一所中学,采用随机整群抽样选择调查对象,分别作为暴露组和对照组。我们共招募273名学龄儿童,其中暴露组163名,对照组1 10名。收集研究期间全年两个地区空气污染物监测数据,包括细颗粒物(fine particulate matter,PM2.5)、可吸入颗粒物(inhalable particulate matter,PM10)、NO2、CO的24小时平均浓度。采用电感耦合等离子体质谱(inductively coupled plasma-mass spectrometry,ICP-MS)法检测尿中金属水平,多重液相蛋白定量技术检测血清中VEGF水平,酶联免疫吸附法检测血清中ET-1水平,实时荧光定量 PCR(real-time quantitative PCR,RT-qPCR)法检测儿童外周血白细胞中 ICAM-1、L-selectin 和 P-selectin mRNA 及 lncRNA MALAT1、GAS5、LINC00341、HOTAIR表达水平。结果1.大气颗粒物致儿童内皮损伤标志物的改变(1)环境监测数据暴露组全年PM2.5、PM10浓度显著高于对照组(P<0.01)。(2)尿中金属水平暴露组儿童尿中砷、钡元素水平显著高于对照组(P<0.05),但铜、锰、铬元素水平低于对照组(P<0.05)。(3)两组儿童HR、WBC和hs-CRP水平对照组儿童的心率(HR)高于暴露组,差异有统计学意义(P<0.01);两组儿童的白细胞计数(WBC)和超敏C反应蛋白(hs-CRP)无显著差异(P=0.52和P=0.31)。(4)血清VEGF、ET-1水平在校正年龄、性别、BMI、尿中可替宁水平和血清肌酐后发现,暴露组儿童血清VEGF水平高于对照组,且差异有统计学意义(P<0.01);没有发现两组儿童血清ET-1水平的差异(P=0.39)。(5)外周血白细胞中 ICAM-1、L-selectin 和 P-selectin mRNA 水平在校正年龄、性别、BMI、尿可替宁水平和ln(WBC)后,暴露组儿童外周血白细胞中ICAM-1、L-selectin和P-selectin mRNA表达水平均低于对照组,且有统计学差异(P<0.01、P<0.01和P=0.02)。(6)内皮标志物与尿金属水平的相关性分析在全人群中,尿中铜、镍、铬元素与血清VEGF水平呈显著负相关关系(相关系数r分别为-0.15、-0.18和-0.18),砷元素与血清VEGF呈正相关关系(r=0.13,P=0.04),镍元素与血清ET-1呈负相关关系(相关系数r=-0.18,P<0.01),砷、钡元素与白细胞中ICAM-1呈显著负相关(相关系数r分别为-0.24和-0.15),铬元素与ICAM-1呈正相关关系(r=0.29,P<0.01),铬元素与白细胞中L-selectin呈正相关关系(r=0.19,P<0.01)。2.大气颗粒物致儿童外周血白细胞中lncRNA的改变(1)外周血白细胞中lncRNA水平大气颗粒物暴露组儿童白细胞中MALAT1、GAS5和LINC00341水平分别较对照组下降32%、16%和12%,且均有统计学差异(P<0.05)。没有发现两组儿童白细胞中HOTAIR表达水平的统计学差异(P=0.26)。对性别、BMI和尿可替宁浓度分层分析发现,在男孩、BMI正常和尿可替宁浓度<0.02 μg/mL儿童中,暴露组儿童白细胞中MALAT1水平显著低于对照组(P<0.01);在男孩中,暴露组儿童白细胞中GAS5水平低于对照组,且有显著差异(P=0.02);在尿可替宁浓度>0.02 μg/mL儿童中,暴露组儿童白细胞中LINC00341水平低于对照组,且差异有显著性(P<0.01)。(2)lncRNA与尿金属元素水平的相关性分析在全人群中,尿中铬元素水平与MALAT1、GAS5和LINC00341水平呈显著正相关(相关系数r分别为0.15、0.21和0.13),铁元素水平与GAS5呈显著负相关(r=-0.13,P=0.04),铜元素水平与HOTAIR水平呈显著负相关(r=-0.13,P=0.04)。(3)血清VEGF与lncRNA的相关性分析在全人群、超重和尿可替宁浓度<0.02μg/mL儿童中,血清VEGF与LINC00341呈显著负相关(相关系数r分别为-0.13、-0.27和-0.18);在超重儿童中,血清VEGF与HOTAIR呈显著正相关(r=0.25,P=0.04)。(4)血清ET-1与lncRNA的相关性分析在全人群、暴露组和男孩儿童中,血清ET-1与MALAT1呈显著负相关(相关系数r分别为-0.15、-0.21和-0.18);在全人群、暴露组、男孩、BMI正常和尿可替宁浓度≥0.02μg/mL儿童中,血清ET-1与GAS5呈显著负相关(相关系数r分别为-0.18、-0.25、-0.22、-0.16 和-0.34)。(5)粘附因子mRNA与lncRNA的相关性分析在全人群中,ICAM-1 与 MALAT1、GAS5、LINC00341 和 HOTAIR 呈显著正相关(相关系数 r 分别为 0.29、0.32、0.23 和 0.12);L-selectin 与 MALAT1、GAS5、LINC00341呈显著正相关(相关系数r分别为0.51、0.69和0.50),与HOTAIR呈显著负相关(r=-0.17);P-selectin 与 MALAT1、GAS5 和 LINC00341呈显著正相关(相关系数r分别为0.15、0.24和0.24)。结论1.大气颗粒物会引起儿童内皮功能障碍,表现为儿童血清VEGF水平升高,白细胞ICAM-1、L-selectin和P-selectin表达水平的降低。2.大气颗粒物会引起儿童白细胞中MALAT1、GAS5和LINC00341等表达水平下调,并与血清VEGF等有较好的相关性。