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PM2.5对THP1巨噬细胞TLR4表达及氧化应激水平的影响

位春芳 张瑶 吕静竹 汪洪涛 宋传旺 王亭 钱中清

引用本文:
Citation:

PM2.5对THP1巨噬细胞TLR4表达及氧化应激水平的影响

    作者简介: 位春芳(1990-), 女, 硕士研究生
    通讯作者: 钱中清, qzq7778@hotmail.com
  • 基金项目:

    国家自然科学基金项目 81570011

    安徽省重点研究和开发计划国际合作项目 1604b0602026

  • 中图分类号: R392

Effect of PM2.5 on the TLR4 expression and oxidative stress levels in THP1 macrophages

    Corresponding author: QIAN Zhong-qing, qzq7778@hotmail.com
  • CLC number: R392

  • 摘要: 目的探讨大气细颗粒物(particulate matters,PM)2.5对THP1巨噬细胞TLR4表达及氧化应激水平的影响。方法THP1巨噬细胞分别给予来自中国北京、美国巴尔的摩地区的PM2.5刺激24 h,检测巨噬细胞TLR4、Nrf2表达水平,以及细胞内活性氧(ROS)产生水平。结果与对照组比较,低浓度(50 μg/mL)北京地区和巴尔的摩地区PM2.5刺激24 h后,细胞TLR4、Nrf2表达水平与细胞内ROS产生水平均升高(P < 0.05)。与对照组比较,高浓度(200 μg/mL)北京地区和巴尔的摩地区PM2.5刺激24 h后,细胞TLR4表达水平、Nrf2表达水平均降低(P < 0.05),北京地区组细胞内ROS产生水平降低(P < 0.05),巴尔的摩地区组细胞内ROS升高(P < 0.05)。结论低浓度PM2.5可促进巨噬细胞TLR4表达,升高氧化应激水平,高浓度PM2.5可降低巨噬细胞TLR4表达,降低氧化应激水平。
  • 表 1  两地区不同浓度PM2.5刺激24 h后巨噬细胞TLR4的表达率比较(n=3;x±s)

    PM2.5浓度/(μg/mL) 北京地区/% 巴尔的摩地区/% t P
    0 22.63±0.57 22.63±0.57 0.00 > 0.05
    50 26.27±4.41* 24.37±0.57* 0.74 > 0.05
    200 20.97±0.96*# 17.67±2.01*# 2.57 > 0.05
    F 14.16 23.16
    P < 0.01 < 0.01
    MS组内 69.323 36.286
    q检验:与PM2.5浓度0组比较* P < 0.05;与PM2.5浓度50 μg/mL组比较# P < 0.05
    下载: 导出CSV

    表 2  两地区不同浓度PM2.5刺激24 h后巨噬细胞ROS产生情况比较(n=3;x±s)

    PM2.5浓度/(μg/mL) 北京地区 巴尔的摩地区 t P
    0 274.33±3.07 274.33±3.07 0.00 > 0.05
    50 321.00±4.34* 386.67±5.63* 16.01 < 0.01
    200 224.00±7.86*# 337.33±9.50*# 15.92 < 0.01
    F 13.43 23.16
    P < 0.01 < 0.01
    MS组内 6 823 9 297
    q检验:与PM2.5浓度0组比较* P < 0.05;与PM2.5浓度50 μg/mL组比较# P < 0.05
    下载: 导出CSV
  • [1] BADALONI C, CESARONI G, CERZA F, et al.Effects of long-term exposure to particulate matter and metal components on mortality in the Rome longitudinal study[J].Envir Int, 2017, 109(5):146.
    [2] WHO (World Health Organization) Europe, 2013.Review of evidence on health aspects of air pollution-REVIHAAP project.World Health Organization Regional Office for Europe, Copenhagen, Denmark Available: http://www.euro.who.int/
    [3] ALEXIS NE, LAY JC, ZEMAN K, et al.Biological material on inhaled coarse fraction particulate matter activates airway phagocytes in vivo in healthy volunteers[J].J Allergy Clin Immunol, 2006, 117(6):1396. doi: 10.1016/j.jaci.2006.02.030
    [4] BERNARD K, HECKER L, LUCKHARDT TR, et al.NADPH oxidases in lung health and disease[J].Antioxid Redox Signal, 2014, 20(17):2838. doi: 10.1089/ars.2013.5608
    [5] CEVALLOS VM, DÍAZ V, SIROIS CM.Particulate matter air pollution from the city of Quito, Ecuador, activates inflammatory signaling pathways in vitro[J].Innate Immun, 2017, 23(4):392. doi: 10.1177/1753425917699864
    [6] ZHANG Y, YANG Z, LI R, et al.Investigation of fine chalk dust particles' chemical compositions and toxicities on alveolar macrophages in vitro[J].Chemosphere, 2015, 120(9):500.
    [7] HABERZETTL P, DUFFIN R, KRÄMER U, et al.Actin plays a crucial role in the phagocytosis and biological response to respirable quartz particles in macrophages[J].Arch Toxicol, 2007, 81(7):459. doi: 10.1007/s00204-007-0178-5
    [8] NEUBERGER M, MOSHAMMER H, RABCZENKO D.Acute and subacute effects of urban air pollution on cardiopulmonary emergencies and mortality:time series studies in Austrian cities[J].Int J Environ Res Public Health, 2013, 10(10):4728. doi: 10.3390/ijerph10104728
    [9] 舒娟, 刘晓菊, 褚旭, 等.细颗粒物对慢性阻塞性肺疾病小鼠肺泡巨噬细胞吞噬功能的影响[J].中华医学杂志, 2016, 96(4):301. doi: 10.3760/cma.j.issn.0376-2491.2016.04.016
    [10] MIYATA R, VAN EEDEN SF.The innate and adaptive immune response induced by alveolar macrophages exposed to ambient particulate matter[J].Toxicol Appl Pharmacol, 2011, 257(2):209. doi: 10.1016/j.taap.2011.09.007
    [11] CHANG JS, HUGGETT JF, DHEDA K, et al.Myobacterium tuberculosisinduces selective up-regulation of TLRs in the mononuclear leukocytes of patients with active pulmonary tuberculosis[J].J Immunol, 2006, 176(5):3010. doi: 10.4049/jimmunol.176.5.3010
    [12] LAMBETH JD.NOX enzymes and the biology of reactive oxygen[J].Nature Rev Immunol, 2004, 4(3):181. doi: 10.1038/nri1312
    [13] SECREST MH, SCHAUER JJ, CARTER EM, et al.The oxidative potential of PM2.5 exposures from indoor and outdoor sources in rural China[J].Sci Total Environ, 2016, 571(11):1477.
  • [1] 蔡辉姜丽娜李柏青 . 流式细胞术检测中性粒细胞产生活性氧方法学探讨. 蚌埠医学院学报, 2010, 35(6): 541-544,547.
    [2] 方芳张爱霞江京娣何小燕汪洪涛吕静竹钱中清 . 脂多糖对结核病患者外周血单核细胞Toll样受体4表达及细胞内活性氧产生的影响. 蚌埠医学院学报, 2016, 41(4): 431-433. doi: 10.13898/j.cnki.issn.1000-2200.2016.04.003
    [3] 刘臣彪陈昌杰章尧章菊杨清玲王惠 . 葡萄籽提取物抑制乳腺癌细胞生长的实验研究. 蚌埠医学院学报, 2009, 34(4): 277-280.
    [4] 钱中清吕静竹戴军邓学端 . 含药血清作用巨噬细胞感染模型对抗结核药物活性的评价. 蚌埠医学院学报, 2006, 31(1): 12-14.
    [5] 周继红章尧 . 同型半胱氨酸对ECV-304细胞NO和ROS形成的影响. 蚌埠医学院学报, 2005, 30(2): 101-103.
    [6] 何小燕钱中清 . 自噬与巨噬细胞功能的关系研究进展. 蚌埠医学院学报, 2017, 42(9): 1288-1290. doi: 10.13898/j.cnki.issn.1000-2200.2017.09.043
    [7] 孔祥歆刘卉芳陈凤玲 . 自噬在巨噬细胞极化中的作用研究进展. 蚌埠医学院学报, 2018, 43(3): 415-417. doi: 10.13898/j.cnki.issn.1000-2200.2018.03.041
    [8] 汪春华陈艺林 . 不同菌相白念珠菌对巨噬细胞凋亡的影响. 蚌埠医学院学报, 2013, 37(12): 1656-1659.
    [9] 刘晓燕严士敏赵秀丽郁红陈凤玲 . 葡萄糖抑制THP-1巨噬细胞载脂蛋白E的表达. 蚌埠医学院学报, 2009, 34(11): 953-955.
    [10] 刘婷婷马丽娜李凤云樊蓉 . 短链脂肪酸作用下伤寒沙门菌对巨噬细胞凋亡的影响. 蚌埠医学院学报, 2009, 34(12): 1060-1062.
    [11] 郑祖萍夏先如周发友唐晓磊 . TWEAK诱导巨噬细胞源性外泌体miRNA抑制膀胱癌转移的研究. 蚌埠医学院学报, 2022, 47(2): 146-151. doi: 10.13898/j.cnki.issn.1000-2200.2022.02.002
    [12] 王雪如门运政胡淼洪玉洁刘心怡董淑英 . AMPK介导线粒体融合与裂变在抑制P2X7受体抗神经元缺氧/复氧损伤中的作用. 蚌埠医学院学报, 2020, 45(6): 714-719. doi: 10.13898/j.cnki.issn.1000-2200.2020.06.005
    [13] 陈翔汪萍萍 . 骨形态发生蛋白2在小鼠模型中诱导破骨细胞活化的机制. 蚌埠医学院学报, 2020, 45(1): 18-23. doi: 10.13898/j.cnki.issn.1000-2200.2020.01.005
    [14] 周燕妮章宏张玉媛 . Nrf2在镉诱导的氧化损伤和致癌中保护作用的研究进展. 蚌埠医学院学报, 2017, 42(8): 1149-1151. doi: 10.13898/j.cnki.issn.1000-2200.2017.08.045
    [15] 王东萍陈治文汤复根高绪峰 . 三氧化二砷对黑素瘤B16细胞内活性氧自由基的影响. 蚌埠医学院学报, 2008, 33(3): 260-263.
    [16] 吴婧婧孙妩弋魏伟 . 肝细胞癌中M2巨噬细胞标志物与NF-κB p50相关性研究. 蚌埠医学院学报, 2019, 44(4): 421-425. doi: 10.13898/j.cnki.issn.1000-2200.2019.04.001
    [17] 张枫杨清玲 . 病毒巨噬细胞炎性蛋白-Ⅱ的研究进展. 蚌埠医学院学报, 2015, 40(2): 275-277. doi: 10.13898/j.cnki.issn.1000-2200.2015.02.049
    [18] 朱海胡建国吕合作 . 流式细胞术检测脊髓损伤大鼠局部浸润的巨噬细胞亚群. 蚌埠医学院学报, 2013, 37(8): 925-928.
    [19] 张建新陈志明党胜春冯舒王平江 . LP17对大鼠肠巨噬细胞超微结构的影响. 蚌埠医学院学报, 2015, 40(4): 425-427. doi: 10.13898/j.cnki.issn.1000-2200.2015.04.002
    [20] 杨清玲丁勇兴张玉心连超群 . 病毒巨噬细胞炎性蛋白与趋化因子受体结合的效应分析. 蚌埠医学院学报, 2006, 31(3): 226-229.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-19
  • 录用日期:  2018-11-26
  • 刊出日期:  2020-02-25

PM2.5对THP1巨噬细胞TLR4表达及氧化应激水平的影响

    通讯作者: 钱中清, qzq7778@hotmail.com
    作者简介: 位春芳(1990-), 女, 硕士研究生
  • 蚌埠医学院 免疫学教研室, 感染与免疫安徽省重点实验室, 安徽 蚌埠 233030
基金项目:  国家自然科学基金项目 81570011安徽省重点研究和开发计划国际合作项目 1604b0602026

摘要: 目的探讨大气细颗粒物(particulate matters,PM)2.5对THP1巨噬细胞TLR4表达及氧化应激水平的影响。方法THP1巨噬细胞分别给予来自中国北京、美国巴尔的摩地区的PM2.5刺激24 h,检测巨噬细胞TLR4、Nrf2表达水平,以及细胞内活性氧(ROS)产生水平。结果与对照组比较,低浓度(50 μg/mL)北京地区和巴尔的摩地区PM2.5刺激24 h后,细胞TLR4、Nrf2表达水平与细胞内ROS产生水平均升高(P < 0.05)。与对照组比较,高浓度(200 μg/mL)北京地区和巴尔的摩地区PM2.5刺激24 h后,细胞TLR4表达水平、Nrf2表达水平均降低(P < 0.05),北京地区组细胞内ROS产生水平降低(P < 0.05),巴尔的摩地区组细胞内ROS升高(P < 0.05)。结论低浓度PM2.5可促进巨噬细胞TLR4表达,升高氧化应激水平,高浓度PM2.5可降低巨噬细胞TLR4表达,降低氧化应激水平。

English Abstract

  • 研究[1]表明,长期吸入大气细颗粒物(particulate matters,PM)与人类心血管疾病、肺部疾病的发生及非传染性疾病的死亡率呈正相关关系。2012年WHO研究表明,空气污染是世界范围内死亡率及致残率的主要原因之一,每年约有370万的过早死亡与空气污染有密切关系[2]。PM2.5是指大气中空气动力学当量直径小于或等于2.5 μm的细颗粒物。因其表面能够吸附各种有毒有害物质,在空气中停留时间长,对人体健康的影响更大。PM2.5经呼吸系统进入人体后,由肺泡巨噬细胞通过Toll样受体(TLRs)识别、吞噬,激活氧化反应、炎症反应及自噬凋亡等[3-5]。本研究对来自美国和中国不同地区的PM2.5对THP1巨噬细胞TLR4表达及氧化应激水平的可能影响进行初步探讨。现作报道。

    • 人急性单核细胞白血病细胞THP1细胞株购自上海中科院细胞库,来自于美国ATCC菌种保存中心。表达红色荧光蛋白的结核分枝杆菌减毒株(H37ra-Red)由本实验室构建制备。PM2.5来自中国北京地区和美国巴尔的摩地区,将其分别溶于PBS,依据相关参考文献和预实验确定浓度为2 mg/mL、8 mg/mL,4 ℃避光保存。

    • 培养基RPMI-1640(GIBCO公司,货号:8117175),胎牛血清(天津康源生物有限公司),佛波醇酯(PMA, SIGMA公司,货号:p1585)、荧光素标记抗体TLR4(Biolegend公司,货号:312816),活性氧(ROS)检测试剂盒(Solarbio公司,货号:CA1410),逆转录试剂盒(Thermo公司,货号:00422714),荧光定量染料试剂盒(Takara公司,货号:RR820A),流式细胞仪FACS Calibur(美国Becton Dickinson公司),荧光定量PCR仪(ABI公司),荧光显微镜(蔡司公司)。

    • 用含10%胎牛血清的完全RPMI-1640培养液将THP1细胞制成密度为5×105 /mL的细胞悬液,接种于6孔板中,每孔2 mL完全培养液,加入80 ng/mL PMA刺激24 h后,细胞贴壁生长,形态变大、变不规则,即为巨噬细胞,弃去旧培养液,每孔加2 mL新完全培养液,将两个地区2 mg/mL、8 mg/mL的PM2.5各取50 μL加至各孔细胞中,使每孔PM2.5的终浓度为50 μg /mL、200 μg /mL,阴性对照组加等量的PBS。

    • 将诱导好的巨噬细胞,按照未处理组、阴性对照组、北京地区50 μg/mL PM2.5组、北京地区200 μg/mL PM2.5组、巴尔的摩地区50 μg/mL PM2.5组、巴尔的摩地区200 μg/mL PM2.5组进行处理。将6孔板放于37 ℃ CO2培养箱中培养24 h后,收集各孔待测细胞,调整每组细胞密度为1×106 /mL,分别取50 μL细胞悬液,各管加入1 μL抗人TLR4-APC荧光素标记抗体,室温避光染色15 min后,用流式细胞仪FACS Calibur及Cellquest软件检测TLR4的表达情况。

    • 同上述处理方法,各组PM2.5染毒巨噬细胞24 h后,未处理组不做处理,其余各孔加入按1:5 000用不完全RPMI-1640培养液稀释的DCFH-DA 1 mL,于37 ℃ CO2培养箱孵育20 min后,用流式细胞仪FACS Calibur及Cellquest软件检测ROS的产生情况。

    • 各组PM2.5刺激巨噬细胞24 h后,提取RNA,逆转录cDNA,用荧光定量PCR技术检测细胞内Nrf2 mRNA表达,使用2-△△CT法分析目的基因mRNA的相对表达量。

    • 采用方差分析和q检验。

    • 低浓度(50 μg/mL)PM2.5刺激24 h后,北京地区和巴尔的摩地区组细胞TLR4表达率均较阴性对照组(50 μL PBS)升高(P < 0.05);高浓度(200 μg/mL)PM2.5刺激24 h后,两地区组细胞TLR4表达率均较阴性对照组和低浓度组降低(P < 0.05)。北京地区与巴尔的摩地区同浓度PM2.5组TLR4表达率之间差异均无统计学意义(P>0.05)(见表 1)。

      PM2.5浓度/(μg/mL) 北京地区/% 巴尔的摩地区/% t P
      0 22.63±0.57 22.63±0.57 0.00 > 0.05
      50 26.27±4.41* 24.37±0.57* 0.74 > 0.05
      200 20.97±0.96*# 17.67±2.01*# 2.57 > 0.05
      F 14.16 23.16
      P < 0.01 < 0.01
      MS组内 69.323 36.286
      q检验:与PM2.5浓度0组比较* P < 0.05;与PM2.5浓度50 μg/mL组比较# P < 0.05

      表 1  两地区不同浓度PM2.5刺激24 h后巨噬细胞TLR4的表达率比较(n=3;x±s)

    • 低浓度PM2.5刺激24 h后,北京地区和巴尔的摩地区组细胞内ROS水平均高于阴性对照组(P < 0.05),且巴尔的摩地区细胞内ROS水平明显高于北京地区组(P < 0.01)。高浓度PM2.5刺激24 h后,北京地区组细胞内ROS水平均低于阴性对照组和低浓度组(P < 0.05),而巴尔的摩地区组高于阴性对照组(P < 0.05),且巴尔的摩地区细胞内ROS水平明显高于北京地区组(P < 0.01)(见表 2)。

      PM2.5浓度/(μg/mL) 北京地区 巴尔的摩地区 t P
      0 274.33±3.07 274.33±3.07 0.00 > 0.05
      50 321.00±4.34* 386.67±5.63* 16.01 < 0.01
      200 224.00±7.86*# 337.33±9.50*# 15.92 < 0.01
      F 13.43 23.16
      P < 0.01 < 0.01
      MS组内 6 823 9 297
      q检验:与PM2.5浓度0组比较* P < 0.05;与PM2.5浓度50 μg/mL组比较# P < 0.05

      表 2  两地区不同浓度PM2.5刺激24 h后巨噬细胞ROS产生情况比较(n=3;x±s)

    • 北京地区和美国巴尔的摩地区50 μg/mL PM2.5刺激24 h后,细胞Nrf2 mRNA的2-△△CT值与内参β-actin的比值,均较对照组升高(1.9 vs 1.0,0.9 vs 1.0,n=3,P < 0.05);而两地区200 μg/mL PM2.5刺激24 h后,细胞Nrf2 mRNA的2-△△CT值与内参β-actin比值,均较对照组降低(1.9 vs 1.0及0.9 vs 1.0,n=3,P < 0.05)。

    • 在空气污染颗粒物中,PM2.5对人类健康的危害最大,其可逃避机体上呼吸道黏膜防御系统的过滤清洁作用,深入至肺泡,与呼吸道上皮细胞和肺泡巨噬细胞等直接接触。PM2.5与巨噬细胞直接接触后,巨噬细胞可通过伪足、突触来包围PM2.5,将其摄入胞内,或者细胞表面的一些病原体模式识别受体识别病原体的信息,将信号传入胞内,激活信号转导分子,然后通过分泌细胞因子、产生ROS、激发溶酶体产生溶菌酶等固有免疫反应来发挥直接的杀菌作用,也可以通过将抗原信息进行提交作为抗原提呈细胞,启动适应性免疫反应[6-7]

      PM2.5能导致巨噬细胞噬菌能力下降。有学者[8]研究发现,PM2.5可降低小鼠AM对肺炎链球菌的内化和杀伤作用。舒娟等[9]研究也表明PM2.5可明显降低健康小鼠和慢性肺阻塞小鼠AM吞噬大肠杆菌的能力,吞噬能力下降近50%。但其机制尚无明确证据。本研究结果显示,来自中国和美国两个不同地区的PM2.5,均可对巨噬细胞TLR4、Nrf2表达水平,以及胞内ROS产生水平产生明显影响,低浓度PM2.5可促进巨噬细胞TLR4表达,升高氧化应激水平。MIYATA等[10]研究也证实巨噬细胞经TLR4识别PM2.5,通过激活P38/MAPK通路而活化NADPH氧化酶,产生大量ROS,启动固有免疫反应,并且ROS的产生也会促进TLR4的表达,使TLR4介导氧化应激反应效应增强。TLR4是巨噬细胞识别病原体的关键受体类型,对抵抗外界病原体入侵发挥重要作用[11]。ROS则会氧化核酸、破坏蛋白质的结构及功能,改变入侵病原菌自我增殖的结构,发挥直接杀菌作用。

      本研究结果还显示,高浓度PM2.5可降低巨噬细胞TLR4和Nrf2表达水平。推测高浓度的PM2.5可能通过降低Nrf2表达水平,抑制细胞对氧化应激产物的清除能力。大量ROS会与细胞内大分子物质核酸、蛋白质等发生反应,导致这些大分子物质结构损伤、功能丧失,细胞抗氧化能力下降甚至使氧化平衡紊乱。炎症反应功能作用的发挥是由致炎因子与抗炎因子平衡决定的,因此,细胞内炎症因子紊乱会使炎症反应失衡,细胞抵抗外界刺激能力下降,这可能是高浓度PM2.5诱发巨噬细胞损伤的机制之一[12-13]

      本研究中,PM2.5分别来自于中国北京地区及美国巴尔的摩地区,这两个地区PM2.5刺激巨噬细胞24 h后,美国巴尔的摩地区ROS的产生均较中国北京地区高,我们推测这些差异的存在可能是由于两个地区PM2.5成分的不同,巨噬细胞对抗PM2.5入侵的机制不同。每个地区不同时段及不同地区的PM2.5的成分是不同的,因此PM2.5对人类健康产生的损害机制较为复杂,需要进行更多的研究来探讨其差异机制。

参考文献 (13)

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