2024-05-07
顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)物(wu)(wu)(wu)污(wu)染是(shi)指大(da)氣中(zhong)懸浮的(de)固態顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)和液(ye)態微(wei)小顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)物(wu)(wu)(wu)的(de)混合物(wu)(wu)(wu)所造成(cheng)的(de)環境污(wu)染，這些顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)物(wu)(wu)(wu)因其直徑(jing)大(da)小不(bu)同，通常被分為(wei)總懸浮顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)物(wu)(wu)(wu)（TSP）、可吸入顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)物(wu)(wu)(wu)（PM10，即直徑(jing)小于或等于10微(wei)米的(de)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)物(wu)(wu)(wu)）、細顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)物(wu)(wu)(wu)（PM2.5，即直徑(jing)小于或等于2.5微(wei)米的(de)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)物(wu)(wu)(wu)）等。這些顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)物(wu)(wu)(wu)來源(yuan)廣泛，包括自然(ran)來源(yuan)（如風沙(sha)揚塵、森林(lin)火災產生的(de)煙塵）和人(ren)為(wei)活動（如工業排放、汽車(che)尾氣、燃煤取暖等）。由(you)于它(ta)們(men)體積(ji)微(wei)小，可以長時間懸浮在空(kong)氣中(zhong)，并(bing)能(neng)隨呼吸進入人(ren)體，對環境和人(ren)類健康造成(cheng)嚴重影響。
大氣顆粒(li)物污染導(dao)致的主要健(jian)康危害
大氣顆(ke)粒(li)(li)物(wu)污染(ran)，尤其是細(xi)顆(ke)粒(li)(li)物(wu)（PM2.5）和(he)可吸(xi)入顆(ke)粒(li)(li)物(wu)（PM10），對人類健康(kang)構成嚴重(zhong)威脅，由于顆(ke)粒(li)(li)物(wu)能夠直接(jie)進(jin)入呼吸(xi)道，刺(ci)激并(bing)損害鼻腔(qiang)、咽喉、氣管和(he)肺(fei)部(bu)，穿透肺(fei)部(bu)進(jin)入血液循環，引發炎癥反應，進(jin)而引發呼吸(xi)系(xi)統、中樞神經(jing)系(xi)統、生殖系(xi)統、心(xin)血管系(xi)統、泌(mi)尿系(xi)統、內分泌(mi)系(xi)統疾病。 圖1 流行(xing)病(bing)學研究中顆粒物(wu)污(wu)染的(de)主(zhu)要健康危害(hai)[1]
顆粒物(wu)污(wu)染(ran)影(ying)響(xiang)人體(ti)健康的生物(wu)學途(tu)徑(jing)
氧化應(ying)(ying)激、炎癥反(fan)應(ying)(ying)、內(nei)皮功(gong)能障礙、血栓和凝血以及(ji)表觀遺傳變化相關的(de)生物(wu)(wu)標志(zhi)物(wu)(wu)在短期暴(bao)露研(yan)究(jiu)中廣泛(fan)驗證。隨(sui)著高通量技術的(de)發展，基(ji)因(yin)組(zu)學、轉錄(lu)組(zu)學、代謝組(zu)學、表觀基(ji)因(yin)組(zu)學和微生物(wu)(wu)組(zu)學等被廣泛(fan)應(ying)(ying)用于顆粒物(wu)(wu)污染的(de)生物(wu)(wu)學機制(zhi)的(de)研(yan)究(jiu)中。 圖2 大氣顆(ke)粒物(wu)污染危害健康的生物(wu)學(xue)途徑(jing)[1]
多組學在顆粒(li)物污染研究中(zhong)的應(ying)用思路
1.識別(bie)毒(du)性(xing)機制：利用轉錄(lu)組學和蛋白(bai)質(zhi)組學技術，分析受顆粒物(wu)污染影響(xiang)的(de)細(xi)胞、組織或生物(wu)模型（如動(dong)物(wu)模型、人(ren)體細(xi)胞系）中基因表達和蛋白(bai)水平的(de)變(bian)化，揭示顆粒物(wu)引起的(de)分子途徑變(bian)化和毒(du)性(xing)作(zuo)用機制。 2.表(biao)觀(guan)(guan)遺傳(chuan)學(xue)影響：運用表(biao)觀(guan)(guan)基(ji)(ji)因組學(xue)方法，探(tan)索(suo)顆粒物污染(ran)如何(he)通過DNA甲基(ji)(ji)化、組蛋白修(xiu)飾等表(biao)觀(guan)(guan)遺傳(chuan)學(xue)變化，影響基(ji)(ji)因表(biao)達模式，進(jin)而(er)影響個(ge)體健康和代際(ji)傳(chuan)遞效應。 3.代(dai)(dai)謝擾動分(fen)析：通(tong)過代(dai)(dai)謝組(zu)學研究，檢測受污(wu)(wu)染(ran)樣本中的(de)小分(fen)子代(dai)(dai)謝物變化，評(ping)估(gu)顆粒物污(wu)(wu)染(ran)對生(sheng)物體代(dai)(dai)謝網絡的(de)影響，發(fa)現(xian)潛在的(de)生(sheng)物標志物，用于監(jian)測污(wu)(wu)染(ran)暴露和健康效應(ying)。 4.微生(sheng)物組(zu)與顆粒物相(xiang)互作用(yong)：應用(yong)微生(sheng)物組(zu)學技術，研究大氣(qi)顆粒物對環境和(he)人體微生(sheng)物組(zu)成和(he)功能的(de)影響，以及這種改變(bian)如何進一步(bu)影響宿主(zhu)健康、引發疾病的(de)生(sheng)物學途徑(jing)。
文章一(yi)
Comparison of chemical composition and airborne bacterial community structure in PM2.5 during haze and non-haze days in the winter in Guilin, China[2] 期刊名：Science of the Total Environment 影響因子：9.8 該研究收(shou)集了(le)桂(gui)林市(shi)冬(dong)季霾日(ri)和非霾日(ri)不同的(de)(de)PM2.5樣本。分(fen)(fen)析了(le)PM2.5中水溶(rong)性離子、金屬(shu)元素等化學成(cheng)分(fen)(fen)，并對(dui)(dui)其細(xi)菌(jun)群(qun)落(luo)結(jie)構進行(xing)了(le)表(biao)征。霧(wu)霾和非霧(wu)霾PM2.5的(de)(de)細(xi)菌(jun)群(qun)落(luo)組成(cheng)差異(yi)不顯著，但我們(men)發現(xian)，霧(wu)霾PM2.5中大多數優勢屬(shu)的(de)(de)相對(dui)(dui)豐度高于非霧(wu)霾PM2.5。相關結(jie)果(guo)表(biao)明，以汽車尾氣(qi)和燃(ran)(ran)料燃(ran)(ran)燒為主要來源的(de)(de)二次(ci)氣(qi)溶(rong)膠顆粒SO42?、NO3?、NH4+、K+、Cl?可(ke)能對(dui)(dui)霧(wu)霾污染產生了(le)關鍵(jian)影響，同時也塑造了(le)PM2.5的(de)(de)細(xi)菌(jun)群(qun)落(luo)結(jie)構。 研究技術(shu)路線圖和結(jie)果展示(shi)
文(wen)章二
Short-Term Exposure of PM2.5 and Epigenetic Aging: A Quasi-Experimental Study[3] 期(qi)刊名：Environmental Science & Technology 影響(xiang)因子：11.4 表觀(guan)遺傳年齡(ling)是(shi)一種以DNA甲基(ji)(ji)化(hua)為基(ji)(ji)礎的(de)生物衰(shuai)(shuai)老(lao)標(biao)志(zhi)物，已被發現可用于(yu)預測(ce)衰(shuai)(shuai)老(lao)相關的(de)疾病風險(xian)。本研究在北京市2017-2018年幾次(ci)大(da)氣PM2.5污染(ran)事件（PPW）發生前(qian)，發生時和發生后對26名(ming)健(jian)康(kang)成年人進行了(le)三次(ci)健(jian)康(kang)檢查，基(ji)(ji)于(yu)DNA甲基(ji)(ji)化(hua)譜中多個位點的(de)甲基(ji)(ji)化(hua)水平(ping)計算(suan)獲得7種表觀(guan)遺傳年齡(ling)（epigenetic age）用以反映PM2.5短期暴(bao)露是(shi)否(fou)會加(jia)速衰(shuai)(shuai)老(lao)。通(tong)過測(ce)定多種凝(ning)血(xue)標(biao)志(zhi)物、氧(yang)化(hua)應激(ji)標(biao)志(zhi)物和炎癥因子表明短期暴(bao)露于(yu)PM2.5會通(tong)過血(xue)液凝(ning)固、氧(yang)化(hua)應激(ji)和系統性炎癥的(de)DNA甲基(ji)(ji)化(hua)譜加(jia)速衰(shuai)(shuai)老(lao)。 研究(jiu)技術路(lu)線圖和結(jie)果(guo)展示(shi)
文章(zhang)三
A Pseudomonas sp. strain uniquely degrades PAHs and heterocyclic derivatives via lateral dioxygenation pathways[4] 期刊名：Journal of Hazardous Materials 影響因(yin)子(zi)：13.6 多環(huan)芳香烴(jing)和(he)(he)(he)雜(za)環(huan)衍(yan)(yan)生(sheng)物主要是(shi)由化(hua)石和(he)(he)(he)固體生(sheng)物燃料不完(wan)全燃燒(shao)、高溫工業過(guo)程和(he)(he)(he)煉油廠廢水中(zhong)產(chan)(chan)生(sheng)。自2003年以(yi)來，已(yi)產(chan)(chan)生(sheng)了(le)約11.6萬噸(dun)多環(huan)芳香烴(jing)，造成環(huan)境污(wu)染并(bing)威脅(xie)人類健康(kang)。芴是(shi)一種(zhong)毒性很強(qiang)的(de)三環(huan)芳烴(jing)，其雜(za)環(huan)衍(yan)(yan)生(sheng)物（DBF和(he)(he)(he)DBT）通(tong)(tong)過(guo)呼吸或直接接觸皮膚對(dui)人類造成嚴重的(de)健康(kang)威脅(xie)，如可導致(zhi)畸(ji)形、癌癥(zheng)、基(ji)因突變(bian)和(he)(he)(he)染色(se)體畸(ji)變(bian)。本研究(jiu)(jiu)新(xin)分離的(de)一株(zhu)油菜假單胞(bao)菌(jun)MPDS能夠有效降(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)(jie)(jie)多環(huan)芳烴(jing)及(ji)其雜(za)環(huan)衍(yan)(yan)生(sheng)物，包括萘(nai)、芴、二(er)苯并(bing)呋喃(DBF)和(he)(he)(he)二(er)苯并(bing)噻吩(fen)(DBT)。菌(jun)株(zhu)MPDS能夠通(tong)(tong)過(guo)側雙氧(yang)(yang)途(tu)(tu)徑降(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)(jie)(jie)芴、DBF和(he)(he)(he)DBT，而大(da)多數報(bao)道(dao)的(de)菌(jun)株(zhu)通(tong)(tong)過(guo)角雙氧(yang)(yang)途(tu)(tu)徑降(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)(jie)(jie)芴、DBF和(he)(he)(he)DBT或通(tong)(tong)過(guo)側雙氧(yang)(yang)途(tu)(tu)徑共同(tong)代謝它們。通(tong)(tong)過(guo)基(ji)因組(zu)和(he)(he)(he)轉(zhuan)錄(lu)組(zu)學(xue)分析，并(bing)與另一種(zhong)DBF降(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)(jie)(jie)菌(jun)株(zhu)進行基(ji)因組(zu)比較分析，預測了(le)相(xiang)關(guan)基(ji)因簇，鑒定出萘(nai)降(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)(jie)(jie)基(ji)因簇。本研究(jiu)(jiu)為多環(huan)芳烴(jing)及(ji)其雜(za)環(huan)衍(yan)(yan)生(sheng)物的(de)降(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)(jie)(jie)提(ti)供了(le)新(xin)的(de)認識(shi)，并(bing)為相(xiang)關(guan)污(wu)染物的(de)橫向雙氧(yang)(yang)途(tu)(tu)徑提(ti)供了(le)新(xin)的(de)見解(jie)(jie)(jie)。 研究技(ji)術路(lu)線圖和結果展示
參考文獻： [1] Zhang Q, Meng X, Shi S, Kan L, Chen R, Kan H. Overview of particulate air pollution and human health in China: Evidence, challenges, and opportunities. Innovation (Camb). 2022 Sep 6;3(6):100312. doi: 10.1016/j.xinn.2022.100312. PMID: 36160941; PMCID: PMC9490194 [2] Zhong S, Zhang L, Jiang X, Gao P. Comparison of chemical composition and airborne bacterial community structure in PM2.5 during haze and non-haze days in the winter in Guilin, China. Sci Total Environ. 2019 Mar 10;655:202-210. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.11.268. Epub 2018 Nov 19. PMID: 30471588. [3] Gao X, Huang J, Cardenas A, Zhao Y, Sun Y, Wang J, Xue L, Baccarelli AA, Guo X, Zhang L, Wu S. Short-Term Exposure of PM2.5 and Epigenetic Aging: A Quasi-Experimental Study. Environ Sci Technol. 2022 Oct 18;56(20):14690-14700. doi: 10.1021/acs.est.2c05534. Epub 2022 Oct 5. PMID: 36197060. [4] Liu Y, Hu H, Zanaroli G, Xu P, Tang H. A Pseudomonas sp. strain uniquely degrades PAHs and heterocyclic derivatives via lateral dioxygenation pathways. J Hazard Mater. 2021 Feb 5;403:123956. doi: 10.1016/j.jhazmat.2020.123956. Epub 2020 Sep 12. PMID: 33265000.
