大氣顆粒污染物與臭氧對高果糖飲食大鼠心表面和腎周脂肪致炎和氧化應(yīng)激作用的研究.pdf

1、[背景]大氣污染介導(dǎo)的心血管疾病(cardiovasculardiseases，CVD)是大氣污染相關(guān)人群死亡的首位病因，世界各地普遍存在大氣污染，其導(dǎo)致的心血管健康問題已經(jīng)造成全球巨大的經(jīng)濟負擔(dān)。系統(tǒng)性炎癥和氧化應(yīng)激在大氣污染物觸發(fā)或加重CVD的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。而大氣污染導(dǎo)致脂肪組織炎癥是環(huán)境與代謝心臟病學(xué)領(lǐng)域新近研究的熱點問題，但對心表面和腎周脂肪的研究較少，尤其是吸入濃聚大氣微粒子（concentrated

2、ambientparticulates，CAPs）和（或）臭氧(ozone，O3)暴露對心表面和腎周脂肪的致炎和氧化應(yīng)激作用，目前國內(nèi)外均未見相關(guān)研究。
　　 [目的]研究：心表面和腎周脂肪的特征；短期內(nèi)吸入性CAPs和（或）O3暴露，對心表面和腎周脂肪組織中的白色和棕色脂肪特異性基因表達的調(diào)控作用，及其對心表面和腎周脂肪組織的致炎和氧化應(yīng)激作用。
　　 [方法]8周齡大小的美國斯普拉格—道利(SD)雄性大鼠，隨機分為8

3、組：4組正常飲食(ND),4組高果糖飲食(HF)，8周后開始吸入性CAPs和（或）O3暴露，組別如下：ND-AIR，ND-CAPs，ND-O3，ND-CAPs/O3，HF-AIR，HF-CAPs，HF-O3和HF-CAPs/O3(n=8)。飲食和吸入性大氣污染暴露方案：8h/d,4～5d/w，共2周。所有大鼠均于暴露完成后24h內(nèi)解剖，采集心表面、腎周、肩胛間和大網(wǎng)膜脂等多部位脂肪標本。上述大鼠的暴露和脂肪標本的采集在美國密歇根州立大學(xué)

4、(MSU)毒理學(xué)與病理生物學(xué)研究中心完成。各項實驗在美國俄亥俄州立大學(xué)戴維斯心肺研究所(OSU-DHLI)完成：1．研究EAT和腎周脂肪的特征：病理學(xué)方法包括：(1)蘇木精—伊紅染色：光學(xué)顯微鏡20×放大，觀察脂肪細胞的形態(tài)學(xué)特征；(2)透射電子顯微鏡：觀察脂肪細胞線粒體的超微結(jié)構(gòu),30，000×放大；(3)白色和棕色脂肪組織的特異性基因表達：用Trizol試劑提取EAT、腎周、肩胛間和內(nèi)臟脂肪的RNA，用分光光度儀測定RNA濃度，后逆

5、轉(zhuǎn)錄為cDNA，實時定量PCR檢測基因表達。2．評價CAPs和（或）O3暴露后EAT和腎周脂肪的炎癥和氧化應(yīng)激：(1)酶聯(lián)免疫吸附實驗(ELISA)測定脂肪組織上清液中脂聯(lián)素的水平；(2)實時定量PCR:檢測大氣污染物暴露對脂肪組織中白色和棕色脂肪標志性基因表達的調(diào)控，以及多種炎癥基因的表達變化；(3)免疫組織化學(xué)染色技術(shù)：半定量評價脂肪組織中巨噬細胞浸潤程度；(4)免疫熒光染色技術(shù)：半定量評價誘導(dǎo)型—氧化氮合成酶(iNOS)熒光信號強

6、度；(5)蛋白質(zhì)提取和免疫印跡法分離純化蛋白質(zhì)：定量評價iNOS蛋白質(zhì)的表達；(6)透射電子顯微鏡檢查：觀察脂肪細胞線粒體的改變，定量分析線粒體的數(shù)目和面積變化。
　　 [結(jié)果]1．EAT和腎周脂肪均為白色脂肪：大體標本呈白色；顯微鏡下見：單房細胞、細胞核呈球形位于細胞邊緣、單個大脂滴、線粒體數(shù)目較棕色脂肪少，白色脂肪標志性基因(Dpt和Hoxc9)表達與經(jīng)典的白色脂肪組織相近(p＞0.05)，而其棕色脂肪特異性基因（UCP1，

7、PGC-1α,Cidea,C/EBPβ和Dio2）表達低于棕色脂肪數(shù)百倍(p＜0.001)，以上符合白色脂肪特征。但EAT與其他內(nèi)臟白色脂肪明顯不同，脂肪細胞直徑較其他白色脂肪小5～10倍，UCP-1，PGC-1α和Cidea表達較其他白色脂肪高約10倍(p＜0.05)，提示EAT可能有棕色脂肪的某些特性。2．短期內(nèi)吸入性CAPs和（或）O3暴露，對心表面和腎周脂肪組織中的白色和棕色脂肪標志性基因表達的調(diào)控，以及炎癥和氧化應(yīng)激作用：短期

8、的CAPs和（或）O3暴露，導(dǎo)致高果糖組大鼠的心表面和腎周脂肪組織中白色（Dpt和Hoxc9）和棕色脂肪(UCP1，PGC-1α和Cidea)的標志性基因下調(diào)(p＜0.001)。致炎基因：各組中IL-6的表達差異無統(tǒng)計學(xué)意義；在HF組，TNF-α,MCP-1和leptin的表達呈明顯上調(diào)，HF-CAPs，HF-O3和HF-CAPs/O3vs.ND-AIR(p＜0.0001)；抗炎基因：IL-10和adiponectin表達呈明顯下調(diào)，H

9、F-CAPs，HF-O3和HF-CAPs/O3vs.ND-AIR(p＜0.05)。但在ND組內(nèi)比較，CAPs和O3暴露對EAT和腎周脂肪組織的基因調(diào)控，與HF組呈現(xiàn)相同趨勢，但ND-CAPs，ND-O3和ND-CAPs/O3vs.ND-AIR，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(p＞0.05)。免疫組織化學(xué)染色：大氣污染物暴露導(dǎo)致巨噬細胞在EAT和腎周脂肪組織中浸潤明顯增加，HF-CAPs，HF-O3和HF-CAPs/O3vs.ND-AIR(p＜0.05

10、)。在ND組內(nèi)，CAPs和O3暴露后，巨噬細胞的浸潤和炎癥基因的上調(diào)有增加趨勢，但差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，ND-CAPs，ND-O3和ND-CAPs/O3vs.ND-AIR(p＞0.05)；而HF組和ND-AIR比較則呈現(xiàn)明顯差異(p＜0.05)。氧化應(yīng)激作用：大氣污染物暴露后，iNOS免疫熒光信號強度和蛋白質(zhì)表達均增加，HF-CAPs，HF-O3和HF-CAPs/O3vs.ND-AIR，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(p＜0.05)。大氣污染物暴露導(dǎo)致

11、線粒體的面積明顯減少，ND-AIRvs.HF-CAPs，HF-O3和HF-CAPs/O3(p＜0.05)，線粒體的嵴減少、結(jié)構(gòu)模糊甚至破壞，但線粒體的數(shù)目無明顯減少，ND-AIRvs.HF-CAPs，HF-O3和HF-CAPs/O3，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(p＞0.05)。此外，本研究中多數(shù)實驗顯示：HF組中單獨CAPs暴露較CAPs/O3混合暴露的致炎和氧化應(yīng)激作用更強。
　　 [結(jié)論]1.EAT和腎周脂肪均為白色脂肪，但EAT與其