城市大气气溶胶的遗传毒理学VIP

城市大气气溶胶的遗传毒理学,小组成员：吴胜刚邵一星秦建煌王海斌,城市大气气溶胶污染,肺癌,调查表明大气中的PM2.5(直径2.5m的粒子)每增加10g/m3,其肺癌的发病率就增加8%。,关注气溶胶关注健康,气溶胶不但可引起人体呼吸系统、心血管系统、免疫系统和生殖系统等广泛的损伤,而且还可能对细胞内遗传物质的结构和功能等产生不良影响(即遗传毒性),而致细胞发生癌变等,气溶胶的矿物学特征与遗传毒性,气溶胶的矿物学特征是影响其生物地球化学过程的重要因素,直接影响到人体对气溶胶或其组分的暴露。,气溶胶的矿物学特征与遗传毒性,颗粒大小的差异是影响其空气动力学行为的主要因素,空气动力学直径50m,不会被人体吸入,空气动力学直径在1050m,大部分被阻隔于鼻腔或上呼吸道,直径10m,可被吸入气管或支气管,即可吸入颗粒(常用PM10表示),直径5m,可进入细支气管或附着于肺泡壁,颗粒物的粒径越小,其进入机体的部位就越深,对人体的暴露程度就越高,而产生的毒害作用也就越大。,气溶胶的矿物学特征与遗传毒性,随着颗粒物粒径的缩小,其潜在的遗传毒性呈增强的趋势。,一方面：随着颗粒物粒径的缩小,其相对比表面积增大,从而可能吸附更多的毒害污染物,另一方面：可能由于粒径小的颗粒物更容易到达下呼吸道及肺泡,甚至透过肺泡进入循环系统,从而对人体产生更深层次和更持久的暴露。,气溶胶的化学组成与遗传毒性,气溶胶中的化学物质已经超过3000种,有机成分的遗传毒性,无机成分的遗传性,气溶胶的化学组成与遗传毒性,有机成分的遗传毒性,气溶胶的有机成分是指大气有机颗粒物或吸附在大气颗粒物表面的有机物,气溶胶的化学组成与遗传毒性,有机成分的遗传毒性,多项遗传毒理学试验分别表明气溶胶有机提取物具有致基因突变、染色体畸变和DNA损伤等作用,芳香族组分和弱极性组分虽然只占有机提取物中非常小的一部分,但是它们对气溶胶遗传毒性的贡献却占很大比例,多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)主要存在于芳香族组分,而硝基芳烃(Nitro_PAHs)等则主要存在于弱极性组分,PAHs和Nitro_PAHs可能是气溶胶有机提取物中具有明显的致突变和致癌作用的重要贡献者,气溶胶的化学组成与遗传毒性,无机成分的遗传性,气溶胶无机成分的遗传毒性主要来源于其所吸附的重金属或其化合物,如:铅、铬、镉、镍等,研究得较多的是铅(Pb),研究证实大气颗粒物上吸附的Pb或其化合物具有致突变性。,一些放射性的污染物,如氡,具有DNA损伤的能力,是人类肺癌的重要原因,是室内空气污染的重要因素,气溶胶的遗传毒理学研究方法,在已知的200多种检测遗传毒性的方法中被应用于气溶胶遗传毒理学研究的并不多,主要有:Ames试验,微核试验,32P后标法,单细胞凝胶电泳试验等,气溶胶的遗传毒理学研究方法,Ames试验,Ames试验具有试验周期短、方法简便、灵敏度高、经济实用等优点,并且可直接测定混合物以反映多种污染物的综合效应,现已成为检测气溶胶遗传毒性最常用的方法之一。还可以联合现代化学分析方法如气相色谱质谱联用系统(GC/MS)或高效液相色谱(HPLC)等来定性定量研究气溶胶遗传毒性与各组分的关系18。但是Ames试验也有其局限性,比如对气溶胶中某些污染成份(如,一些重金属)的检测敏感性较差,且重现性也较差。,气溶胶的遗传毒理学研究方法,微核试验,近年来应用微核试验来研究气溶胶遗传毒性的报道在逐年增多。有应用高等植物微核试验的,如Carreras等通过紫露草微核试验对巴西大气污染物进行分析,证实紫露草细胞的微核率增加可用于指示大气气溶胶的遗传毒性。而更多的是通过动物体内或体外微核试验,以及人体淋巴细胞微核试验等来检测气溶胶或其提取物的遗传毒性。,气溶胶的遗传毒理学研究方法,32P后标法,目前,32P后标法检测DNA加合物形成的方法主要应用于气溶胶遗传毒性的分子流行病学研究,通过研究暴露人群中DNA加合物的形成以探讨与气溶胶污染的关系。,气溶胶的遗传毒理学研究方法,单细胞凝胶电泳,单细胞凝胶电泳(singlecellgelelectrophoresis,SCGE)又称彗星试验(cometassay),是新发展的检测细胞DNA损伤的技术,能检测DNA单链和双链的断裂、DNA碱基损伤、DNA_DNA/DNA_蛋白质交联、DNA断裂修复等方面的检测。该方法具有灵敏、简便、快速及样品用量少、无放射性等优点。另外,运用特异的核酸内切酶的切除修复技术可检测由外源化学物导致的相当低水平的DNA氧化损伤和其他碱基修饰,正被用于气溶胶遗传毒理学的研究.,气溶胶遗传毒理学的机制研究,可吸入性气溶胶主要作用于肺组织,或经肺泡进入血液循环而最终作用于肺外的靶细胞,对其结构和功能产生影响,如DNA损伤、基因突变、染色体结构和功能的变化等不同层次的影响,最终可能导致细胞的癌变。,氧化损伤机制,加合物形成机制,气溶胶遗传毒理学的机制研究,氧化损伤机制,通过氧化损伤对人体遗传物质造成损害是气溶胶遗传毒性的重要机制,气溶胶遗传毒理学的机制研究,氧化损伤机制,主要途径：,1气溶胶吸附的可溶性过渡金属,如铁,铜,铬,钒具有很强产生活性氧的能力,2气溶胶吸附可溶性有机物,如:大量的取代和非取代的PAHs,醌基及其他有机成分,3一些PAHs在代谢活化后,通过氧化还原反应可产生一些高氧化还原性的分子,如:超氧阴离子自由基(O2-)、过氧化氢(H2O2)、羟基(OH)、半醌基、活性中间体,从而导致氧化应激的产生。,气溶胶遗传毒理学的机制研究,加合物形成机制,进入人体的气溶胶携带的某些有机成分(如PAHs和其衍生物Nitro_PAHs)可以通过体内的P_450酶系催化成为亲电物,从而与细胞中的DNA、RNA、蛋白质等大分子物质形成共价加合物,最终可能导致细胞内遗传物质的结构和功能发生改变。,国内外气溶胶遗传毒理学研究比较,国外气溶胶研究相对全面而深入,通过将遗传毒性生物试验与分子流行病学,理化分析方法与生物学测试等方法结合起来研究和分析气溶胶不同组分的遗传毒性及其作用等;开展了遗传毒理学的机制研究,特别是氧化应激机制的研究;不同时空城市大气气溶胶的遗传毒性的研究。,国内对气溶胶遗传毒理学的研究起步较晚,研究主要集中于对一些发达或污染严重的地区或场所的气溶胶或其提取物的遗传毒性研究。试验的方法单一,机制研究缺乏,流行病学的资料相对匮乏。,存在的问题及研究前景,国内外气溶胶遗传毒理学发展较快,但也存在不少的问题:,1气溶胶粒子中多种有害成分之间的联合作用,如拮抗作用、协同作用等,还缺乏有效的方法进行更深入的研究,2大气中共存污染物如臭氧、二氧化硫、氮氧化物等与颗粒物之间的联合作用是大气环境遗传毒理学另一个值得注意的方面,3特殊的气候现象,如:灰霾、沙尘暴天气等的气溶胶的遗传毒性也是值得人们深入思考,4体外细胞培养和动物试验等短期试验结果难以反映人群