大气细颗粒物毒理与健康效应的研究集成与理论提升

The aim of this project is to perform integrated research based on the previous progress of the Major Research Plan. We will focus on populations with representative diseases (e.g., cardiopulmonary diseases) in typical pollution regions (e.g., Beijing-Tianjin-Hebei and the Yangtze River Delta regions) and combine the results obtained in the existing Integration Projects of the Major Research Plan. Two different research routes, i.e., chemical component-directed and effect-directed routes, will be used to explore the possibility of whole chain research route for PM2.5 toxicology, covering component identification, toxic component distinguishing, human exposure, toxic effects and toxicological mechanisms, and health risks. We will not only identify the occurrence and exposure pathways of key toxic components, but also validate their toxicological mechanisms by using in vitro cell and in vivo animal experiments. Then, we will endeavor to obtain groundbreaking results about the casual links between PM2.5 toxic components and adverse health outcomes, and innovate the health effect-directed research paradigm for PM2.5 toxicology. Furthermore, we will try to establish component-specific regional PM2.5 quality standards in China, which will provide theoretical and technical support for toxicity-oriented PM2.5 pollution control rather than simply mass concentration-oriented pollution control. Finally, we will systematically summarize the achievements of the whole Major Research Plan, and make effective measures to popularize the scientific knowledge about the health risks of PM2.5 pollution.

本项目拟在重大研究计划前期研究基础上集成，按照指南要求，针对典型污染地区（如京津冀、长三角等）的典型疾病（如心肺疾病等）人群，以组分引导和效应引导两条路线，探索“组分鉴定—毒性组分甄别—人体暴露—毒性效应与毒理学机制—健康危害”的全链条研究路线，在人体中识别出关键毒性组分的赋存和暴露途径，并在细胞及动物实验层面对其毒性机理进行验证，在PM2.5毒性组分与不良健康结局的因果关系上获得突破，创新健康效应引导的PM2.5毒理研究范式；提出基于组分差异的我国区域PM2.5质量标准分级指导建议，为实现基于PM2.5毒性组分控制而非单纯质量浓度控制的人群健康保障提供理论和技术支持；系统总结重大研究计划的成果，促进交流，普及PM2.5污染及其健康危害的科学观念。

2013 年，我国部署《大气污染防治行动计划》，取得了较好效果，2020年全国平均 PM2.5浓度已下降到33 μg/m3，但是该浓度仍显著高于 WHO建议准则值（年平均 5 μg/m3）。研究表明，70-90%的人类疾病是遗传因素和环境暴露等多种因素共同作用的结果，其中PM2.5对健康的影响尤为突出。在未来较长的一段时间内，PM2.5污染仍然将是危害我国国民健康的重要因素。目前PM2.5的健康危害机制仍未完全厘清，不断变化的空气污染新形势也给 PM2.5健康效应研究不断带来新的挑战。基于此，本项目从组分引导和效应引导两条路线探索PM2.5组分鉴定——毒性组分甄别——人体暴露——毒性效应与毒理学机制——健康危害的全链条研究路线，探索PM2.5毒理全链条及健康效应导向的研究新范式。在毒性组分甄别方面，研究团队借助机器学习模型预测化学品数据库中约3700种稠环化合物的色谱保留时间、质谱碎裂行为和致癌性/非致癌性效应，在北京全年的PM2.5样本中成功鉴定出350种化学物；在人体暴露方面，研究团队采用激光解吸/电离质谱方法分析了40个人脑样本中10种脑组织和656名患者的结膜囊洗涤液中黑碳组分的含量，实现了真实人体样本中PM2.5毒性组分的鉴定。在毒性效应与毒理学机制方面，研究团队发现PM2.5通过靶向血管舒缓素-激肽系统扰乱血液稳态，且血管舒缓素-激肽系统的活化取决于PM2.5中黑碳组分含量；在健康危害方面，研究团队系统性建立了PM2.5主要组分短期和长期暴露对我国重要慢性疾病发病和死亡的暴露反应关系，识别出有机碳、黑碳是引起心血管疾病的关键效应组分。这些研究系统性提升PM2.5毒理与健康效应的认识，形成了健康效应引导下PM2.5毒理研究新范式。并基于组分提出了我国区域PM2.5质量分级指导建议，为实现PM2.5控制从健康效应角度而非质量浓度提供重要理论支撑。

内容获取失败，请点击重试