农村固体燃料燃烧排放颗粒物的氧化潜势及其与体外肺细胞生物效应的关系

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41907364
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0712.环境与健康风险
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Solid fuel (coal and biomass) combustion can lead to serious particulate matter (PM) pollution in rural household, which poses severe health risk on rural residents. Oxidative stress and inflammation are widely recognized as toxic mechanisms of PM. Therefore, the oxidative potential of PM has become an effective index to evaluate the health risk of PM. So far, there is still a lack of systematic research on the oxidative potential of PM emitted from various solid fuel combustion and its impact on human health. In this project, the oxidative potential of PM emitted from different types of solid fuel and its size distribution will be determined by quantifying the reactive oxygen species (·OH and H2O2) induced by PM in a simulated lung fluid. The relative contribution of different components to the oxidative potential of PM will be apportioned by the means of separation of components. The synergistic or antagonistic effects of the interaction between the components on oxidative potential will be explored. The deposition of size-resolved PM in the human respiratory tract will be modeled. According to the deposition efficiency of the PM with different sizes, the oxidative potential of deposited PM in the respiratory tract will be estimated, and the main contributing species will be identified. Through the in vitro cellular model, the impact of the oxidative potential and main components of PM on the cellular biological effects such as oxidative stress, inflammation, cytotoxicity will be revealed. This project will help to prevent and control the health risk from indoor solid fuel combustion in rural areas. Moreover, it will also help to understand the mechanism of detrimental health effects of PM.
农村室内固体燃料(煤和生物质)燃烧会导致严重的颗粒物(Particulate matter, PM)污染,由此带来的健康问题不容忽视。氧化应激和炎症效应是被普遍认可的PM致毒机制,因而氧化潜势成为评估PM健康危害的有效指标。目前尚未系统研究不同类型固体燃料排放PM的氧化潜势及其与人体健康效应的关系。本项目通过定量PM在模拟肺液中诱导产生的活性氧(·OH和H2O2)表征氧化潜势,得到不同燃料排放PM的氧化潜势及其粒径分布;通过物质分离方式探究组分对氧化潜势的贡献,揭示组分之间的相互作用对氧化潜势的协同或拮抗效应;模拟得到不同粒径PM在人体呼吸道的沉降效率,估算呼吸道沉降颗粒物的氧化潜势并识别主要贡献组分;利用体外肺细胞探究氧化潜势和组分与PM导致的氧化应激、炎症、细胞毒性等细胞生物效应的关系。项目的实施将为防控农村室内固体燃料燃烧的健康风险提供依据,同时为认识PM健康危害作用机制提供线索。

结项摘要

固体燃料(煤和生物质)是重要的民用能源,其燃烧排放会带来严重的室内颗粒物污染,由此带来的居民健康风险问题不容忽视。目前,对家用炉灶固体燃料燃烧排放颗粒物的毒性及其导致的人体健康危害缺乏研究。氧化应激和炎症效应是普遍被认可的颗粒物致毒机制,颗粒物在人体内诱导产生活性氧自由基的能力(氧化潜势)可有效评估其毒性。本项目通过测定颗粒物在人工模拟肺液中·OH生成水平来表征其氧化潜势,获得了5种块煤、19种薪柴和6种秸秆燃烧排放颗粒物的氧化潜势数据及粒径分布规律。氧化潜势水平范围为0.69-12 ng/(ug·PM10),不同燃料差别较大,成熟度较高的煤,单位质量PM10的氧化潜势也越高。氧化潜势峰值出现在0.1-0.18um和0.18-0.32um粒径段,粗颗粒物氧化潜势较低。通过组分物理分离的方式,测定不同组分的氧化潜势,水溶性部分的氧化潜势约占总体的59%,水溶性组分中亲水性金属是氧化潜势最主要的来源,疏水性HULIS也有一定贡献。煤炭取暖家庭居民呼吸道沉积颗粒物粒径分布与室内环境颗粒物不同。呼吸单位体积空气,胸腔沉积颗粒物的总·OH生成水平最高,其次是肺泡,气管内最低,但肺泡内氧化潜势主要来自于<1um的细颗粒物。人支气管上皮细胞系BEAS-2B暴露于颗粒物水溶物后,出现明显的细胞毒性。本项目的实施为认识不同燃料排放颗粒物的毒性及健康效应提供了依据。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Unexpected increase of PAH toxicity in ambient particulate matter under the implementation of clean air action: evidence from two megacities in northern China
清洁空气行动实施下环境颗粒物中多环芳烃毒性意外增加:来自中国北方两个特大城市的证据
  • DOI:
    10.1007/s11869-022-01177-0
  • 发表时间:
    2022-03-15
  • 期刊:
    AIR QUALITY ATMOSPHERE AND HEALTH
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Liu, Weijian;Wang, Jinze;Du, Wei
  • 通讯作者:
    Du, Wei

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其他文献

皮质下灰质体积与氯胺酮抗抑郁作用的关系
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  • 通讯作者:
    宁玉萍
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    2021
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    刘伟健
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    潘睿

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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

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          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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