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目的研究发现大气颗粒物和低温刺激对呼吸系统疾病入院率和死亡率具有不利影响,并存在一定交互作用。本研究拟通过观察不同低温刺激下大气细颗粒物(PM2.5)所致炎性作用和氧化应激等指标来探讨二者对呼吸系统影响的交互作用及作用机制。方法1.体内实验:将48只健康雄性Wistar大鼠按体重随机分成6组,每组8只,分别给予0℃、10℃及20℃(常温对照)的单纯低温刺激及低温+PM2.5暴露。低温+PM2.5暴露组给予低温刺激及气管滴注PM2.5悬液(每次8mg/0.25ml),单纯低温刺激组给予无菌生理盐水(每次0.25ml/只),间隔48 h,连续3次。末次染毒48 h后处死大鼠。2.体外实验:肺泡巨噬细胞(AMs)原代培养技术分离和培养AMs,分成18℃(强低温)、24℃(中低温)、30℃(弱低温)、37℃(常温)四个温度组,每个温度组又分为高剂量(100μg/ml)组、中剂量(50μg/ml)组、低剂量(25μg/ml)组、空白对照组(0μg/ml)四个处理组培养。观察倒置显微镜下AMs变化,四甲基偶氮唑盐(MTT)法测定相对存活率,中性红法测定吞噬功能。3.指标测定:细胞计数板计数支气管肺泡灌洗液(BALF)中炎性细胞数目,采用酶联免疫法(ELISA)测定分析肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)、白介素-8(IL-8)、C反应蛋白(CRP)、巨噬细胞炎症蛋白-1α(MIP-1α)、巨噬细胞清道夫受体1(MSR1)以及中性粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)水平,试剂盒法测定超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)及丙二醛(MDA)。结果1.体内实验结果:各PM2.5暴露组BALF中观察到显著增高的总细胞和中性粒细胞(P<0.05),且各炎性因子水平均显著高于相应单纯低温刺激组(P<0.05)。各PM2.5暴露组中SOD、GSH-Px及MDA水平与相应单纯低温刺激组相比呈现明显不同(P<0.05)。肺组织IL-6及CRP水平、血浆中IL-6、IL-8及CRP水平在各PM2.5染毒组中均显著高于单纯低温刺激组(P<0.05)。肺组织IL-6、CRP水平与血浆IL-6、CRP水平存在显著相关性(P<0.05)。BALF中性粒计数、IL-6、IL-8及肺组织IL-6、SOD交互作用检验均发现显著的交互作用(P<0.05)。2.体外实验结果:(1)倒置显微镜下AMs变化:低温刺激、PM2.5、低温刺激与PM2.5共同作用均会对AMs产生损伤,使其形态和数目发生改变;(2)AMs吞噬功能和存活率:可见随着PM2.5处理浓度的增大、温度的降低,AMs的相对细胞存活率和吞噬功能逐渐下降;(3)细胞因子水平:各PM2.5暴露组炎性因子水平、MDA水平均显著高于相应单纯低温刺激组(P<0.05),MSR1、SOD水平均显著低于相应单纯低温刺激组(P<0.05),且与PM2.5染毒呈现剂量依赖关系;18℃和24℃单纯低温刺激组、18℃高剂量组SOD含量均显著低于常温对照组(P<0.05);18℃单纯低温刺激组和其他18℃各剂量组MDA含量均显著高于相应对照组(P<0.05),30°C中剂量组中MDA水平显著低于其常温对照组(P<0.05)。结论1.低温和大气PM2.5暴露均会对呼吸系统产生影响,极端低温刺激条件可能会加重大气PM2.5对呼吸系统的毒性,使氧化应激性损伤和炎症反应的发生增加,甚至引起血液和呼吸系统炎症,而其气温越低时这种作用越显著。2.低温刺激下,PM2.5毒作用引起的肺泡巨噬细胞(AMs)炎性损伤和氧化应激损伤作用可能是二者引起呼吸系统损害的主要原因。