柴油机尾气颗粒物及关键组分苯并a芘通过靶向氧感受器调控无氧代谢促进心肌缺血缺氧损伤

来源：环境与职业医学杂志 2023年第5期北京时间：

作者：殷昊, 张泽, 吴柳, 王颖竹, 郑玉新, 晋小婷,

摘要：背景柴油机尾气颗粒物（DPM）及其多环芳烃（PAH）组分暴露与缺血性心脏病（IHD）的发病和死亡密切关联，但DPM暴露作用于心肌缺血缺氧损伤的关键组分、作用机制和靶点尚不清楚。目的探讨DPM作用心肌缺氧损伤的关键PAH组分，阐明氧感受器调控的无氧代谢在DPM及关键PAH组分致缺氧损伤中的作用，以及关键PAH组分作用靶点。方法采用人源心肌细胞系AC16细胞，于2% O2条件下，在完全培养基或低血清培养基中经0、1、5、10 μg·mL−1的DPM暴露12 h，采用蛋白免疫印记法测定缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）、Bax、裂解半胱天冬酶3（Cleaved-caspase3）蛋白表达，筛选出DPM促进缺血缺氧效应更加明显的培养基条件。正常条件下PAH暴露12 h，检测细胞活力。在缺血缺氧模型中，选择0、0.005、0.5、5 µg·mL−1 PAH暴露12 h，测定HIF-1α、Bax和Cleaved-caspase3蛋白表达。DPM或PAH暴露12 h后，测量细胞中丙酮酸和乳酸的含量。并使用糖酵解抑制剂GSK2837808A进行预处理，探究糖酵解在DPM及苯并a芘（BaP）诱导缺氧损伤中的作用。采用分子对接技术分析PAH与氧感受器缺氧诱导因子脯氨酰羟化酶（PHD2）和天冬酰胺羟化酶（FIH1）之间的结合亲和力，进一步测定DPM或BaP处理12 h后PHD2、FIH1和羟基化缺氧诱导因子-1α（OH-HIF-1α）蛋白表达。结果缺氧条件下，低血清培养基中DPM暴露后，HIF-1α、Bax和Cleaved-caspase3表达变化明显（P<0.01），选择缺氧低血清培养基作为模拟缺血缺氧的基础条件。蒽未诱导细胞活力降低（P>0.05），其余PAH在1 μg·mL−1以上时诱导细胞活力降低（P<0.05）。与对照组相比，不同浓度BaP暴露均上调HIF-1α蛋白表达（P<0.05），并且0.5和5 µg·mL−1 BaP暴露诱导Bax和Cleaved-caspase3蛋白水平升高（P<0.01）。1、5和10 μg·mL−1 DPM或0.5和5 μg·mL−1 BaP暴露后，均诱导细胞内丙酮酸和乳酸含量增加（P＜0.05）。与DPM或BaP暴露12 h相比，糖酵解抑制剂共处理组HIF-1α、Bax和Cleaved-caspase3蛋白水平减少（P＜0.05）。5种PAH与氧感受器PHD2与FIH1的结合能力均较强，其中BaP最强。与对照组相比，DPM或BaP暴露不影响PHD2与FIH1蛋白水平（P＞0.05），但BaP暴露下调OH-HIF-1α蛋白水平（P＜0.01）。结论BaP暴露可以促进心肌细胞缺氧及损伤，是DPM作用于心肌缺血缺氧损伤的关键PAH组分。BaP暴露通过结合PHD2，抑制PHD2对HIF-1α的羟基化作用，减少OH-HIF-1α蛋白水平，诱导HIF-1α积累，继而调控心肌细胞无氧代谢增加，促进心肌细胞缺血缺氧损伤。

关键词：柴油机尾气颗粒物, 苯并[<i>a</i>]芘, 缺血缺氧损伤, 缺氧诱导因子-1α, 氧感受器, 无氧代谢,