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AJRCMB:空气污染或直接导致常年流鼻涕

2017-4-20 作者:佚名   来源:中国生物技术网 我要评论0
Tags: 空气污染  流鼻涕  
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尽管人口学研究已经将空气污染与鼻腔和鼻窦组织慢性炎症联系在一起,但是表明因果关系的直接生物学和分子学证据仍然不足。最近,美国约翰霍普金斯大学的研究人员报告称,一项让小鼠持续曝露在污染空气中的研究揭示出了直接的生物学效应。

长期以来,研究人员已知烟雾、灰尘以及空气中的其他污染物会导致哮喘发病率增加,但是几乎没有证据表明这些污染还会对上呼吸道系统造成类似损伤。

这项发表在《美国呼吸系统细胞和分子生物学期刊(American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology)》上的研究对于生活在大城市和工业区域的人们的健康有着重要意义,尤其是在发展中国家。

约翰·霍普金斯大学医学院的耳鼻喉科学助理教授Murray Ramanathan说:“我们的研究表明,居住在污染指数高的地区的人们患上慢性鼻窦疾病的风险更高。”

根据美国疾病控制与预防中心(CDC)的数据,在美国有超过2900万人(或者说是超过12%的成年人)患有慢性鼻窦疾病。慢性鼻窦炎会导致面部充血、疼痛和压力,还会导致鼻子不通气和流鼻涕。大量的研究表明,慢性鼻窦疾病对社会影响很大,包括导致抑郁、生产效率低下和慢性疲劳综合征。

为了弄清楚污染是如何直接影响上呼吸道生物学特性的,研究人员将38只8周大的雄性小鼠放置在过滤空气或者浓缩的巴尔的摩(美国一座海港城市)空气(含有PM2.5,排除了大部分过敏源,包括灰尘和花粉)中。空气中雾化颗粒的浓度比新德里、开罗和北京空气中的平均颗粒浓度低30%至60%。

19只小鼠呼吸过滤空气,另外19只小鼠呼吸污染空气,每天6小时,每周5天,持续16周。



上图为吸入过滤空气的小鼠鼻窦。鼻窦表面是由蛋白质(红色为E-钙粘蛋白)形成的完整保护屏障,这些蛋白质将细胞连结在一起

研究人员用水冲刷小鼠的鼻子和鼻窦,之后观察排出体外的液体中的炎症和其他细胞。



上图为被吸入污染空气的小鼠鼻窦,红色的E-钙粘蛋白,已经少得可怜

对于呼吸污染空气和呼吸过滤空气的小鼠,前者鼻子中的液体中白细胞更多,包括巨噬细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞,而这些正是炎症的表现,对于巨噬细胞来说,前者是后者的4倍。

为了验证这些从鼻腔和鼻窦冲出来的细胞是否形成了广义上的炎症反应,研究人员将这两组小鼠的特定基因进行了比较,这种基因由免疫系统细胞使用。他们发现,在来自试验组小鼠的细胞中,用于生成白细胞介素-1B、白细胞介素-13、抑癌蛋白M、嗜酸性粒细胞趋化因子的信使RNA含量更高。这些蛋白都是炎症的直接生物学标志。

研究人员测试了白细胞介素-1B、白细胞介素-13、嗜酸性粒细胞趋化因子-1的水平,这些蛋白质是被称为细胞因子的化学信使,它们会引起免疫反应。他们发现,来自试验组小鼠的细胞中,这些细胞因子的浓度是对照组小鼠的10倍。白细胞介素-1B是一种促进炎症的化学信使,白细胞介素-13和嗜酸性粒细胞趋化因子-1是攻击嗜酸性粒细胞的化学信使。

Ramanathan说:“攻击嗜酸性粒细胞的炎症会出现在哮喘患者的肺部,所以,长期曝露在污染空气中会导致小鼠患上某种哮喘。”

接下来,研究人员测试了小鼠鼻道和鼻窦中的细胞层,他们发现,试验组小鼠的上皮细胞比对照组小鼠厚大约30%至40%。Ramanathan说,上皮细胞变厚也是人类和其他动物的炎症标志之一。

之后研究人员使用发光的抗体与claudin-1蛋白和E-钙粘蛋白绑定,他们发现,这两种蛋白质在试验组小鼠体内比对照组小鼠少得多,其中E-钙粘蛋白少80%。

研究人员还发现,试验组小鼠体内的血清白蛋白含量比对照组高很多。血清白蛋白含量高意味着鼻道和鼻窦的保护屏障被破坏了。

Ramanathan说:“我们发现很多证据表明,空气污染会导致小鼠鼻窦和鼻腔完整性遭到破坏,使屏障保持完整对于防止这些组织中的细胞受到刺激或者感染非常重要。”

Ramanathan说,他的团队还会继续研究鼻腔和鼻窦屏障被空气污染破坏时发生的特定分子变化,同时也会研究修复这些变化的方法。

原始出处:

Murugappan Ramanathan, Jr.et al.Airborne Particulate Matter Induces Non-allergic Eosinophilic Sinonasal Inflammation in Mice.American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology



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