大气挥发性有机污染物与肺表面活性物质间的界面化学作用研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21777064
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0607.环境毒理与健康
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Respiration is a primary route of human exposure to Volatile Organic Compounds (VOCs). Lung is a foremost target organ of inhaled VOCs and is also the entrance by which VOCs enter human body. The alveolar lining fluid, an essential component of air-blood barrier, comprises Pulmonary Surfactants (PS), the vital matters that can stabilize alveoli by regulating the surface tension and then guaranteeing the normal pulmonary respiratory. The interfacial properties of PS are the physicochemical bases of functions of PS. The interactions between VOCs and PS would change the interfacial properties of PS and consequently impair the respiratory function of lung. Furthermore, the biotransport and biotransformation of VOCs in alveoli would inevitably be impacted by the interactions. For the purpose of ascertaining interaction mechanisms and their health effects, this project will investigate the following aspects by means of interfacial chemistry: 1) The influences of VOC exposure on the PS surface activity associated with respiratory function; 2) The influences of VOC exposure on interfacial properties of PS; 3) The partitioning of VOCs among multiphase of alveoli; 4) The mass transfer mechanisms for permeation of VOCs across the alveolar lining fluid layer. The project will attempt to solve the three scientific problems: 1) The interfacial chemical mechanisms for impairment of respiratory functions by VOCs; 2) The routes of the availability and fate of VOCs in alveoli; 3) The potentials of impairing the other organs by transportation of VOCs through alveoli lining layer. The prospective results will facilitate to comprehensively recognize the health effects of VOCs, to improve the environmental and health standards and to provide theoretical bases for the prevention of health hazards due to VOCs.
呼吸是挥发性有机物(VOCs)人体暴露的主要途径。肺是VOCs直接危害的首要靶器官和进入人体的入口通道。肺泡液膜层是气-血屏障的主要构成部分,所含肺表面活性物质(PS)是调控肺泡表面张力、维持肺泡稳定、保障正常呼吸的关键物质。界面化学性质是PS功能的物理化学基础。VOCs与PS相互作用可改变PS界面化学性质,进而损伤肺功能,影响肺中VOCs的转运与转化。为查明VOCs与PS相互作用机理及其健康效应,拟从界面化学角度研究:1)VOCs暴露对PS呼吸相关活性的影响;2)VOCs暴露对PS界面化学性质的影响;3)VOCs在肺泡中的多相分配规律;4)VOCs跨肺泡液膜传质作用机理。成果着力解决VOCs损伤呼吸功能的界面化学机理、肺泡中VOCs迁移与归趋途径、VOCs跨肺泡液膜产生全身衍生危害的潜力等科学问题,为明确VOCs暴露与健康效应间因果关系,完善环境卫生标准,防治VOCs危害提供科学依据。

结项摘要

呼吸系统是挥发性有机物(Volatile organic compounds,VOCs)人体暴露的主要途径。一旦进入肺泡区域,VOCs会直接与肺泡气-液界面处(肺泡液膜的最外层)的肺表面性活性物质(Pulmonary surfactant,PS)相接触,PS是调控肺泡表面张力、维持肺泡稳定、保障正常呼吸的关键物质。界面化学性质是PS功能的物理化学基础。VOCs与PS相互作用可改变PS界面化学性质,进而损伤肺功能,影响肺中VOCs的转运与转化。因此,本研究以体外实验为主,通过界面化学方法,探究VOCs与PS间界面化学作用机理。主要研究:VOCs暴露对PS呼吸功能相关活性的影响;VOCs暴露对PS界面化学性质的影响;VOCs在肺泡微环境中的多相分配;VOCs跨肺泡液膜传质机理等四方面内容。通过本项目的实施发现VOCs可以通过改变PS表面张力、相形为等界面性质而具备影响肺功能的潜力,而VOCs对PS膜微观结构的影响是其能改变PS界面性质的关键所在;PS及其活性组分(磷脂和表面活性蛋白)对VOCs都有良好的增溶作用,其中混合磷脂组分PS增溶VOCs的关键组分;PS可以通过对VOCs的增溶作用改变VOCs的生物利用度、影响VOCs在肺泡微环境中的归趋、并增大VOCs的肺毒性;VOCs的跨PS膜传质过程受VOCs本身的性质和PS增溶作用的影响。研究成果将有利于更深入认识VOCs暴露对人体健康的影响机制,从而为VOCs暴露的肺健康风险评估提供界面化学的理论依据。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Evaluation of the permeability and potential toxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons to pulmonary surfactant membrane by the parallel artificial membrane permeability assay model
并行人工膜通透性测定模型评价多环芳烃对肺表面活性物质膜的通透性和潜在毒性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Yan Cao;Linfeng Zhang;Yingxue Geng;Yingjie Li;Qun Zhao;Jianhong Huang;Ping Ning;Senlin Tian
  • 通讯作者:
    Senlin Tian
氧化石墨烯和多环芳烃与肺表面活性物质间的相互作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张林丰;赵群;田森林;李英杰
  • 通讯作者:
    李英杰
Potential hazards associated with interactions between diesel exhaust particulate matter and pulmonary surfactant
柴油机尾气颗粒物与肺表面活性物质相互作用的潜在危害
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yingxue Geng;Yan Cao;Qun Zhao;Yingjie Li;Senlin Tian
  • 通讯作者:
    Senlin Tian
Interfacial interaction between benzo[a]pyrene and pulmonary surfactant: Adverse effects on lung health
苯并[a]芘和肺表面活性剂之间的界面相互作用:对肺部健康的不利影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Yan Cao;Qun Zhao;Yingxue Geng;Yingjie Li;Jianhong Huang;Senlin Tian;Ping Ning
  • 通讯作者:
    Ping Ning
Potential health risks of the interaction of microplastics and lung surfactant
微塑料与肺表面活性物质相互作用的潜在健康风险
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Weimeng Shi;Yan Cao;Xiaolong Chai;Qun Zhao;Yingxue Geng;Dan Liu;Senlin Tian
  • 通讯作者:
    Senlin Tian

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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    宁平

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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