城市可吸入颗粒物的质粒DNA的评价研究.ppt

城市可吸入颗粒物的质粒DNA的评价研究 (Bioreactivity of airborne PM10 in urban air: an in vitro Plasmid Assay),邵龙义 李金娟 杨书申 肖正辉 李 慧 中国矿业大学（北京） 大气环境监测与污染控制研究所 国外电信运营劲舞团SF 商转型战略与实践 China university of Mining and Technology (Beijing),第十二届全国大气环境学术会议 辽宁丹东 2005年10月,教育部博士点基金、北京市自然科学基金“北京市大气中的PM10的微区形貌及有害元素组成分析(项目号8002014，项目负责人：邵龙义) 中英科技合作基金首批项目“北京市大气颗粒物(PM10)的物理化学性质研究”（项目负责人：邵龙义和Tim Jones） 国家自然科学基金项目“城市大气可吸入颗粒物的矿物学和地化特征研究” (项目号40275040，项目负责人：邵龙义),可吸入颗粒物对人身体的危害,据英国环境部(1995)统计结果，随着PM10在空气中的含量上升，哮喘病患病率、住院人数以及死亡人数都会上升。PM10每增加50g/m3，那么哮喘病患病率会上升20%，住院人数上升10%，死亡率增加5%。,“质粒”,质粒(Plasmid)是一种染色体外的稳定遗传因子, 为双链、闭环的DNA分子, 并以超螺旋状态存在于宿主细胞中。当质粒被颗粒物表面携带的重金属离子产生氧化性损伤后，可以成为开环DNA分子（oc-DNA）和线化DNA分子（l-DNA）。,质粒DNA评价法,质粒DNA评价法(Plasmid DNA assay)是一种测量颗粒物表面所携带的活性氧对这种超螺旋DNA的氧化性损伤能力的体外（in vitro）方法。颗粒物对于生物物质(在本文中指质粒DNA)产生的这种损伤效应被称为生物活性(Bioreactivity)。,这些不同形态的DNA从琼脂糖凝胶中分离开。然后使用灵敏的显像测密术测量不同形态的DNA所占的比例。线状的和松弛状(被破坏的)DNA占所有形态DNA的比例即为生物活性。,Supercoiled （超螺旋）,Relaxed （松弛）,Linearized （线化）,(邵龙义等，2003),50ug/ml,E,l,e,c,t,r,o,p,h,o,r,e,t,i,c,g,r,a,d,i,e,n,t,100ug/ml,25ug/ml,Control,H2O2,Pm10 or PM2.5,Supercoiled,Relaxed,Linearized,Relaxed,Well （梳孔）,颗粒物生物活性大小表征: TD20 and TD50,TD20：造成20%的DNA损伤所需的样品量。 TD50：造成50%的DNA损伤所需的样品量。,北京市PM10 and PM2.5 对 质粒 DNA的氧化性损伤,Andy27-PM10 采样地点：南口镇（郊区） TD20: 260g/ml 750g/ml DNA完全破坏,(邵龙义等，2003),北京市PM10 and PM2.5 对 质粒 DNA的氧化性损伤,Andy41-PM2.5 采样地点：南口镇（郊区） TD20 : 53g/ml,(邵龙义等，2003),Andy44-PM2.5 采样地点：南口镇（郊区） TD20 : 64g/ml,北京市PM10 and PM2.5 对 质粒 DNA的氧化性损伤,(邵龙义等，2003),北京市PM10 and PM2.5 对 质粒 DNA的氧化性损伤,A10-PM10 采样地点：市区 采样时间：2000年11月 TD20: 137g/ml,(邵龙义等，2003),北京市PM10 and PM2.5 对 质粒 DNA的氧化性损伤,D1C1-PM10 采样时间：2000年4月 采样地点：市区 同对照组相比，不同浓度的颗粒物和对照组对超螺旋DNA的损伤没有明显差别，表明该颗粒物对质粒DNA的氧化性损伤很小。 TD201000g/ml,(邵龙义等，2003),北京市PM10 and PM2.5 对 质粒 DNA的氧化性损伤,Andy48-PM2.5 采样时间：2001年3月 采样地点：十三陵水库 （清洁对照点） 该样品由于颗粒物的质量较少，溶液的原始浓度较低 ，观察不到它对超螺旋DNA的损伤 ，因此采用冷却干燥法对样品进行浓缩，以增加溶液的浓度。 TD20: 165 g/ml,(邵龙义等，2003),北京市PM10 and PM2.5 对 质粒 DNA的氧化性损伤,Andy50-PM10 采样时间： 2001年3月 采样地点：十三陵水库 （清洁对照点） TD20: 480g/ml,(邵龙义等，2003),沙尘暴颗粒对质粒DNA的氧化性损伤,无线状DNA形成。 同对照组相比，沙尘暴在浓度400 和1200g/ml时，颗粒物和对照组对超螺旋DNA的损伤没有明显差别，表明沙尘暴对质粒DNA的氧化性损伤很小。,(邵龙义等，2003),沙尘暴颗粒对质粒DNA的损伤,沙尘暴颗粒对质粒DNA的氧化性损伤,总体颗粒物和水溶部分对质粒 DNA氧化性损伤比较,总体颗粒物和水溶部分对质粒DNA的氧化性损伤相差不大，这表明质粒DNA的氧化性损伤可能来自颗粒物的水溶部分。,颗粒物组分数量百分含量与颗粒物生物活性的关系,从图上可看出，烟尘集合体所占的数量百分含量越高，飞灰和矿物颗粒所占的数量百分含量越低，TD20越小，即氧化性损伤能力越强。,水溶组分Cu、Zn等元素浓度与生物活性的关系,水溶组分铜、锌等元素浓度与TD20 呈明显的负相关关系，元素浓度越高，TD20 越小，即毒性越强。其中，水溶性锌与TD20 负相关关系最明显，表明可溶性锌可能是造成质粒DNA损伤的主要元素。,主要结论,由于北京市大气颗粒物成分时空变化很大，不同时间和地点采集的大气颗粒物对质粒DNA的氧化性损伤差别很大, 它们的TD20可低至50g ml-1或更小, 也可能高达500g ml-1以上； PM2.5比PM10样品对质粒DNA的损伤能力更大； 烟尘集合体的数量百分含量越高，飞灰和矿物颗粒所占的数量百分含量越低，TD20越小，氧化性损伤能力越强； 沙尘暴颗粒物在400甚至1200g ml-1的浓度