中国科学家首次观测到PM2.5颗粒入侵人体细胞机制

猴哥

日前，中国科学院上海应用物理研究所物理生物学研究室报道了大气细颗粒物（Fine particulate matter）诱导生物体自噬和溶酶体相关功能紊乱的全新的毒理学机制，并对颗粒物在细胞/动物水平的呼吸毒性进行了深入的研究和解读。该成果的研究论文“Autophagy and lysosomal dysfunction: A new insight into mechanismof synergistic pulmonary toxicity of carbon black-metal ionsco-exposure”在知名期刊Carbon（2017, 111, 322-333）正式发表。

PM2.5等细颗粒物因小尺寸和大比表面积，容易吸附空气中多种其它污染物，导致和PM10等粗颗粒物完全不一样的毒理学效应。开展PM2.5等细颗粒的毒性机制研究具有十分重要的意义。物理生物学研究室诸颖研究员和研究生孔华庭创新性地使用碳黑颗粒和金属离子作为PM2.5呼吸毒性研究的模式材料，在细胞和动物水平揭示了碳黑-金属复合物颗粒诱导自噬和溶酶体功能紊乱的生物学机制，建立了对大气细颗粒物毒理及健康危害机制的全新认识。
该课题组与上海光源BL08U1A线站紧密合作，利用线站的同步X射线双能吸收衬度成像技术首次观察到碳黑颗粒能吸附并载带大量金属离子进入巨噬细胞，从而破坏了细胞内部的自噬平衡，导致了显著的毒性效应。同时，该课题组利用上海光源BL15U1线站的同步X射线荧光显微成像技术，观察到碳黑-金属相互作用导致大量金属进入肺组织，破坏了肺组织内某些重要生命元素的平衡，并造成肺组织的自噬和溶酶体相关功能的紊乱，导致了显著的呼吸毒性。上海光源先进的X射线显微成像技术，在细胞水平以30-50nm的高分辨率对碳黑颗粒复合物的形成及其和细胞相互作用的过程进行了可视化的研究，在动物水平以微米级的分辨率对该复合物造成肺组织内金属及重要生命元素分布的变化进行了深入研究，为揭示其毒性机制提供了关键证据。