文摘
微粒空气污染(粒子切断空气动力学直径10µm(50%点10)有很强的关联与不良健康事件的流行病学研究发现慢性阻塞性肺疾病患者在不同的地理位置。过渡金属可以确定点的毒性作用10通过氧化应激可能是有害的如图所示领空上皮通透性的增加,可能导致炎症通过转录因子的激活pro炎性基因在巨噬细胞和上皮细胞。最近,当前作者表明,微粒空气污染可能会导致进一步的分子事件,增强转录因子激活导致解除引起组蛋白的乙酰化作用的脱氧核糖核酸(DNA)增强DNA结合转录因子和增加促炎症基因的转录。
此外,超细颗粒(< 100 nm直径),具有明显的毒性,可能会负责一些点10不利影响。当前作者表明,超细炭黑(ufCB)没有影响通过过渡metal-mediated机制。然而,ufCB和其他超细在其表面生成自由基以大量的化学分析和能够导致氧化应激的细胞,这可能是一个因素引起炎症的能力。细胞内钙的变化导致的氧化应激可能是一个额外的因素导致炎性基因的转录。
理解空气颗粒物污染的有害影响的机制在慢性阻塞性肺疾病风险策略可以帮助个体易受空气污染的影响。
哺乳动物肺已经进化了,从而可以提供清晰的粒子有一个低接触无毒的粒子,但一些类的粒子引起肺正常深间隙系统问题,导致肺损伤。这些包括最认可的致病性粒子,如石棉和石英,其颠覆正常吞噬防御机制被破坏和激活肺细胞都记录在案。本文阐述了超细粒子引起肺损伤的作用机制,避免正常间隙。粒子在环境空气由点测量10公约测量空气粒子的质量与效率为50%的空气动力学直径10µmµg·m−3。颗粒直径小于100纳米的通常定义为超细粒子和量化在本公约1。Combustion-derived超细粒子,如柴油烟尘,是最大量粒子,通过数字,在城市点10。室内用天然气做饭和超细粒子生成可以产生非常高的数字。柴油颗粒平均单线态粒子的大小20 - 40 nm,和出现在骨料(无花果。1⇓)和相关的硫酸盐,金属和碳氢化合物3。单线态粒子与空气动力学直径10 nm,沉积效率高的航空公司和centri-acinar地区肺4。
粒子和慢性阻塞性肺疾病
在老年人与慢性肺和心血管疾病易感个体,所以老年人人口研究。老化是伴随着白细胞的功能和抗氧化防御系统的变化,所以肺部可能会改变粒子的处理,包括超细的处理。以来的主要假设的影响超细关注导致氧化应激的能力,然后在老年人抗氧化防御系统的任何降低会使他们易于安装不当和有害的炎症反应。室内空气污染也可能更重要的是为老年人,因为他们花更多的时间在室内,因此研究室内超细的来源(如煤气炉粒子初步实验表明有可能会导致炎症)应该考虑对老年人的影响,作为援助的风险管理5。
现在有大量的流行病学证据以支持之间的关系水平的提高微粒空气污染和呼吸系统疾病发病率和死亡率的增加6。有一种强烈的点之间的关系10和急性加重的慢性阻塞性肺疾病(COPD)7。这些协会通常发现在相对较低水平的环境微粒,远低于那些职业暴露甚至在高污染事件发生在1940年代和1950年代。慢性阻塞性肺病急性加重的是最常见的急性呼吸道紧急情况和导致相当大的发病率和死亡率。
超细颗粒
颗粒直径小于100纳米的通常定义为超细粒子,这些粒子对肺造成特殊问题。单线态超细粒子相比,非常小的细胞结构,这可能是超细的特殊毒性的基础1。虽然容易形成聚合这些聚集在肺是未知的命运和单线态粒子可能是肺排液的作用下释放。超细粒子具有高表面积相比,每单位质量较大的粒子,甚至在聚集,粒子的表面特性被认为是最重要的生物活性。Combustion-derived超细粒子,如柴油烟尘,是最大量粒子在城市点10(图1⇑)。
柴油颗粒在很大程度上是无法解决的,因为他们的颗粒碳核心,平均单线态颗粒大小10 - 20 nm,出现在总量和可溶性硫酸盐有关,金属和碳氢化合物3。
单线态粒子与空气动力学直径下降到10纳米沉积效率高的航空公司和centri-acinar地区肺1。总量将有一个更大的空气动力学直径比单线态粒子和聚合物的空气动力特性将依赖于总体的密实度。如果总与侧链更加开放等。然后它会有更大的空气动力阻力,减少沉降,因此空气动力学直径较小的可能性。
超细粒子的能力伤害肺部
在动物实验中造成的急性炎症超细大于微粒引起的炎症在同等的质量10。这是直接关系到微粒的表面积肺负担,总结在图3中⇓滴剂引起的炎症的不同剂量的罚款和超细粒子组成的低毒性的材料表示为一个函数的表面积剂量灌输。可以看到有一个粒子的表面积之间的直接关系的肺癌和炎症反应的程度以中性粒细胞在灌洗。
超细粒子也重要,越来越多的工业应用,例如ufCB,所以有潜力职业暴露。然而,风险的程度工人尚未量化。
超细粒子的促炎效应机制
超细粒子的炎症作用的机理研究在许多毒理学模型。
对吞噬作用的影响
肺泡巨噬细胞吞噬作用的重要的粒子从肺部清除。在当前的研究作者11巨噬细胞细胞系(J774.2)暴露在超细和细CB的样本。单线态超细的直径是∼20 nm,尽管他们在总量。细的直径是∼200海里,骨料。然后细胞暴露于2µm直径指示器荧光乳胶珠子和这些被用来判断吞噬的吸收能力。UfCB更为有害的影响比CB乳胶指示器珠子的吞噬作用。效果不是很明显由可溶性介质,而是信息联系。因此超细粒子的副作用可能是介导的抑制吞噬作用的能力,允许超细粒子和其他粒子沉积一起坚持unphagocytosed肺,刺激上皮细胞和可能获得的间质。
氧化应激的作用
目前作者以前提出的假说的不良健康效应的作用机制1010。这一假说的核心是直接从超细氧化应激的产生和过渡金属组件的点10和间接从招聘到空域和激活血白细胞。氧化应激被认为是一个基本因素的生成炎症通过氧化还原敏感的转录因子,如核因子k B (NF-κB);NF-κB和氧化应激炎症的作用一般来说,尤其是在慢性阻塞性肺病,综述了参考12。
现在的作者提供了以下支持点的氧化应激的作用10介导的炎症。1)点的滴注法10收集爱丁堡市中心到鼠肺产生更多的炎症,以支气管肺泡灌洗中性粒细胞,比同等质量的罚款(260 nm直径)碳粒子,这是伴随着下降支气管肺泡灌洗的水平减少谷胱甘肽和氧化谷胱甘肽的增加13。2)大量中性粒细胞滴剂后点10明显减少了与硫醇氧化Nacystelyn co-instillation。3)直接代氧化剂点吗10在研究自由基生成的点在哪里10可以量化的能力造成损伤超螺旋质粒脱氧核糖核酸(DNA)14。4)点10导致易位的NF-κB细胞质肺上皮细胞的细胞核在体外证明了一个荧光抗体NF-κB p50组件15。5)核易位NF-κB的点10与激活NF-κB见稳定转染NF-κB荧光素酶报告系统的研究在一个肺泡上皮细胞系在体外15;这个激活的NF-κB点10可以被螯合过渡金属。6)初步数据从目前作者的实验表明,点10会导致降低基因表达组蛋白脱乙酰酶2在肺泡上皮细胞,可引起组蛋白乙酰化作用的增加显示残留允许增加转录因子绑定和增强转录等促炎细胞因子白介素(IL) 8。这种效果的点10在提高组蛋白乙酰化作用是可以预防的预处理细胞抗氧化剂。
综合这些数据表明,氧化应激的产生在空域接触点10可以增强已经增加氧化剂负担发生在COPD患者的肺16。这种氧化应激可引起炎性基因的转录通过NF-κB激活和组蛋白乙酰化作用(图4所示⇓)。在系统性疾病的发作有证据表明氧化应激,以增强从外周血白细胞释放活性氧和血浆抗氧化能力下降17。
超细粒子点的潜在作用10
P一特et al。18报道,晚上衰减峰值流量在一群哮喘病患者严重空气污染事件,是最好的与空气粒子的超细组件相关联。
超细CB报告迅速刺激巨噬细胞的细胞膜钙通道开放导致细胞内钙含量大幅增加19- - - - - -21。这些钙离子通量的作用在抑制吞噬作用仍有待研究,但增加钙刺激炎性基因的转录在巨噬细胞和上皮细胞是否看到同样的效果22。在随后的实验中,阻断细胞膜钙(Ca)2 +与维拉帕米通道阻塞的能力ufCB刺激释放肿瘤坏死因子α(未公开的数据)。
感染和容易点10在慢性阻塞性肺病患者
Retamaleset al。23所描述的表达adenoviral早期区域1 (E1A)基因在吸烟者的肺部发达慢性阻塞性肺病,比吸烟者吸烟史没有开发出相同的疾病。因此一个假设是通过这种机制先进,持续性病毒感染可能是一个敏感性因素慢性阻塞性肺病的发展。
E1A蛋白协助病毒复制等与宿主细胞DNA结合蛋白质交互NF-κB和激活蛋白1。E1A基因可以坚持以下急性呼吸道病毒感染在许多细胞包括上皮细胞。在潜在E1A基因的表达因此潜在的规律性的基因依赖NF-κB和其他转录因子的促炎介质。为了响应点10,肺泡上皮细胞移植IL 8信使核糖核酸(mRNA)和释放增加IL 8的蛋白质。在一个在体外潜在adenoviral感染模型,E1A基因转染到肺泡上皮细胞,有更大的IL 8 mRNA表达反应点1024。因此这两种急性病毒性感染,接触点10或者存在潜在adenoviral感染,可以提高下午的促炎效应10吸入(图5所示⇓)。
未来的研究
的在活的有机体内和在体外这里描述动物实验表明,点的促炎效应的机制10涉及氧化应激,upregulation转录因子和促炎症基因表达,但在人体接触,需要测试。现在已有新的技术允许这些机制进行测试。氧化应激后暴露于污染物的存在可以评估系统在外周血或呼吸冷凝物,如通过测量8 isoprostane应承担的花生四烯酸的脂质过氧化作用的产品25。炎症反应在中性粒细胞等航空公司的涌入,细胞因子(IL 8,应承担的TNF)水平可以测量在诱导痰24。细胞诱导痰可以评估转录因子激活,基因表达,甚至是组蛋白乙酰化/脱乙酰作用27,28。本文中描述的机制现在可以正常受试者和易感个体测试例如COPD患者暴露于微粒从柴油机尾气或室内空气污染物,如微粒从天然气做饭。这些机制的研究,在人类暴露风险管理在易感个体应该帮助,也可能导致干预措施,可以预防慢性阻塞性肺病加重病人的所产生的空气污染。
结论
这个简短的回顾总结增加粒子的作用切断空气动力学直径10 50%µm特别是超细粒子组件,在慢性阻塞性肺疾病急性加重。超细粒子和过渡金属粒子是常见的组件切断空气动力学直径10 50%µm导致氧化应激,这可能提高促炎症影响慢性阻塞性肺疾病患者的航空公司已经发炎的疾病。感染腺病毒和其他病原体也可能与氧化应激和粒子促进急性加重。
- 收到了2002年4月12日。
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