PM2.5是指直徑小于等于2.5微米的空氣污染顆粒物，2015年全球暴露于環(huán)境中的PM2.5導致420萬人死亡和1.031億人殘疾。PM2.5吸入人體后，首先遇到由呼吸道上皮高度特化的分泌細胞和纖毛細胞形成的粘液纖毛屏障。在之前的相關研究中，人們已經(jīng)確認PM2.5與呼吸系統(tǒng)不良有關，但PM2.5誘導的肺病理生物學機制仍知之甚少，專家猜測PM2.5可能涉及呼吸道上皮的細胞和分子變化。美國研究人員研究報告表明PM2.5刺激可以使呼吸道上皮細胞直接產(chǎn)生相應的轉(zhuǎn)錄反應。

這項發(fā)表在《美國呼吸細胞與分子生物學雜志（American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology）》上的研究提取了PM2.5污染樣品中的有機和水溶性成分并找出其化學表征。對這些PM2.5提取物的致病物的篩選采用人鼻粘膜纖毛上皮細胞培養(yǎng)物的全轉(zhuǎn)錄組反應進行檢測（轉(zhuǎn)錄組測序）。

研究者們將提取到的PM2.5中的污染物分為有機（OE）和水溶性成分（WE）以及未單獨分離的NIST作為對照。檢測發(fā)現(xiàn)PM2.5的非水溶性有機提取物(OE)引發(fā)了粘膜纖毛上皮細胞的有效劑量依賴性轉(zhuǎn)錄反應。當細胞暴露于中等劑量OE中改變了424個基因的表達，包括芳香烴受體信號激活和白細胞介素-1炎癥程序。根據(jù)這種改變產(chǎn)生了由八個功能富集組定義的運行經(jīng)驗反應基因網(wǎng)絡，它通過CYP1A1、IL1A和IL1B表現(xiàn)出高連通性，OE暴露還強有力地激活了粘液分泌表達程序(大于100個基因)，其中包括粘液化生的轉(zhuǎn)錄驅(qū)動因子(SPDEF，F(xiàn)OXA3)。

當細胞暴露于較高OE劑量中改變了1240個基因的表達，并進一步加劇了中等劑量下觀察到的表達反應，包括粘液分泌程序。較高的OE劑量顯著增加了MUC5AC/MUC5B凝膠形成粘蛋白的表達比例，并強烈下調(diào)了纖毛細胞表達程序，包括關鍵的纖毛細胞轉(zhuǎn)錄因子(FOXJ1，MCIDAS)。慢性OE刺激誘導粘液化生樣重塑，其特征為MUC5AC+分泌細胞和MUC5AC粘液分泌增加。

獲得分子和細胞層面的結果后，為了從組織學上證實這些結果，研究人員采用Alcian Blue-Periodic Acid-Schiff (AB-PAS)染色法檢測培養(yǎng)物以鑒定粘蛋白陽性細胞，發(fā)現(xiàn)慢性OE刺激培養(yǎng)物與模擬刺激培養(yǎng)物中的粘蛋白陽性細胞數(shù)量更高。通過Echo Revolve顯微鏡對熒光免疫組織化學染色檢測發(fā)現(xiàn)，慢性OE刺激下，MUC5AC熒光標記明顯增多，其陽性細胞增加，表明這種粘蛋白是慢性OE刺激下AB-PAS染色增加的主要來源。這些數(shù)據(jù)表明，慢性OE刺激分別誘導MUC5AC+和MUC5B+粘液分泌細胞同時擴增和減少，導致這些粘蛋白分泌的相應變化。慢性OE刺激誘導粘液化生樣上皮重塑可能是與高PM2.5暴露相關不良呼吸疾病的基礎。

Revolve正倒置一體顯微鏡

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