孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠哮喘的影響及機制探究一、引言1.1研究背景與意義在全球工業(yè)化和城市化進程不斷加速的當下，大氣復合污染已成為日益嚴峻的環(huán)境問題。大氣復合污染是指在特定氣象條件下，由多種來源的不同污染物在大氣中相互作用，形成的復雜空氣污染現(xiàn)象。其來源廣泛，主要涵蓋工業(yè)排放、汽車尾氣、建筑揚塵以及自然環(huán)境因素等。工業(yè)生產(chǎn)中，工廠肆意排放廢氣、化學物質等，使有毒有害物質在環(huán)境中肆意擴散；隨著城市機動車數(shù)量的急劇攀升，汽車尾氣中的有害氣體成為大氣復合污染的關鍵來源，尤其在交通繁忙的城市，這一問題愈發(fā)突出；建筑施工過程中，原材料及施工產(chǎn)生的大量粉塵被風吹散至空氣中，進一步加重了空氣污染；此外，沙塵暴、森林火災等自然現(xiàn)象也會導致大氣中污染物增多，加重大氣復合污染的程度。大氣復合污染對生態(tài)環(huán)境和人類健康均產(chǎn)生了嚴重威脅。從生態(tài)環(huán)境角度看，其會影響植物的正常生長，打破生態(tài)系統(tǒng)的平衡，使生物多樣性遭受嚴重威脅。就人類健康而言，長時間暴露于污染空氣中，可能誘發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病等嚴重健康問題，其中兒童和老年人受影響更為顯著。世界衛(wèi)生組織相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球約有23500萬兒童患有哮喘，且發(fā)達國家兒童哮喘患病率相對較高，近年來發(fā)展中國家的兒童哮喘患病率也呈上升趨勢。而大氣復合污染中的細顆粒物，如PM2.5，能夠輕易穿透人體的呼吸系統(tǒng)，對身體健康造成潛在威脅，是引發(fā)哮喘等疾病的重要誘因之一。哮喘作為一種常見的慢性炎癥性氣道疾病，嚴重危害著人類的身心健康。它不僅會導致患者出現(xiàn)憋氣、喘息、咳嗽、胸悶、氣短等不適癥狀，降低患者的勞動能力和生活質量，還可能引發(fā)多種并發(fā)癥，如肺氣腫、肺心病、呼吸衰竭等，嚴重者甚至會危及生命。目前，哮喘的發(fā)病機制尚未完全明確，但眾多研究表明，遺傳因素和環(huán)境因素在哮喘的發(fā)生發(fā)展過程中均起著重要作用。在環(huán)境因素中，大氣復合污染作為一種重要的環(huán)境應激源，日益受到研究者的關注。孕期是胎兒發(fā)育的關鍵時期，母體暴露于大氣復合污染物中，污染物可通過胎盤屏障進入胎兒體內，影響胎兒的正常發(fā)育，尤其是呼吸系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的發(fā)育，進而增加子代患哮喘等疾病的風險。已有研究顯示，懷孕期間暴露于柴油廢氣顆?；虺鞘锌諝忸w粒物的孕鼠，其后代中常見過敏標志物的免疫細胞異常增加，調節(jié)免疫系統(tǒng)的白細胞介素水平也明顯升高，表明后代哮喘患病風險增加。然而，目前關于孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠哮喘影響的研究仍存在諸多不足，如污染物暴露的劑量-效應關系、具體的作用機制等方面尚未完全明晰。因此，深入研究孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠哮喘的影響，具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。從理論層面來看，有助于進一步揭示哮喘的發(fā)病機制，豐富環(huán)境與健康領域的研究內容；從現(xiàn)實角度出發(fā)，能夠為制定有效的哮喘預防策略和環(huán)境保護政策提供科學依據(jù)，從而降低哮喘的發(fā)病率，提高公眾的健康水平，具有重要的公共衛(wèi)生意義。1.2國內外研究現(xiàn)狀在過去幾十年間，國內外學者圍繞孕期污染物暴露與子代哮喘的關系開展了大量研究。國外的研究起步較早，早在20世紀末，就有研究關注到孕期母親暴露于交通相關污染物與子代哮喘發(fā)病風險之間的關聯(lián)。一項在歐洲開展的大規(guī)模隊列研究，對數(shù)千名孕婦及其子代進行了長期追蹤調查，結果發(fā)現(xiàn)，孕期母親居住在交通繁忙區(qū)域，其子女在兒童期患哮喘的幾率顯著增加。這表明孕期暴露于交通相關污染物，如汽車尾氣中的氮氧化物、顆粒物等，可能是子代哮喘發(fā)生的危險因素。隨著研究的深入，越來越多的證據(jù)表明，孕期暴露于多種環(huán)境污染物，如多環(huán)芳烴、重金屬、有機氯農(nóng)藥等，均可能增加子代患哮喘的風險。美國的一項研究發(fā)現(xiàn)，孕期母親血液中多環(huán)芳烴的濃度與子代哮喘的發(fā)病呈正相關，多環(huán)芳烴可能通過影響胎兒的基因表達和免疫系統(tǒng)發(fā)育，從而增加子代哮喘的易感性。在國內，相關研究也逐漸增多。一些研究聚焦于我國城市大氣污染的特點，探討孕期大氣污染物暴露與子代哮喘的關系。例如，在京津冀、長三角等大氣污染較為嚴重的地區(qū)，研究人員通過對當?shù)卦袐D和兒童的調查發(fā)現(xiàn)，孕期暴露于高濃度的PM2.5、二氧化硫等污染物，與子代哮喘的發(fā)病率升高有關。這些研究不僅揭示了孕期污染物暴露與子代哮喘之間的關聯(lián)，也為我國制定相應的預防措施提供了科學依據(jù)。大氣復合污染物成分及危害也是研究的重點領域。大氣復合污染物成分復雜，包含多種一次污染物和二次污染物。一次污染物如二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、顆粒物等，主要來源于工業(yè)排放、汽車尾氣、燃煤等；二次污染物則是由一次污染物在大氣中經(jīng)過光化學反應、氧化還原反應等生成，如臭氧、硫酸及硫酸鹽、硝酸及硝酸鹽等。這些污染物對人體健康和生態(tài)環(huán)境均產(chǎn)生嚴重危害。以臭氧為例，高濃度的臭氧會刺激呼吸道，引發(fā)咳嗽、氣喘、呼吸困難等癥狀，長期暴露還可能導致肺功能下降，增加哮喘等呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病風險。細顆粒物PM2.5因其粒徑小，能夠深入人體呼吸系統(tǒng)，甚至進入血液循環(huán)，攜帶的重金屬、有機污染物等有害物質會對人體的心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等造成損害，進而與哮喘的發(fā)生發(fā)展密切相關。關于小鼠哮喘模型的建立方法，國內外也有較為成熟的研究。目前常用的方法是通過過敏原致敏和激發(fā)來誘導小鼠哮喘模型。在致敏階段，通常選用卵白蛋白、雞卵清白蛋白等過敏原，將其與佐劑混合后，通過腹腔注射、皮下注射等方式給予小鼠，使小鼠產(chǎn)生過敏反應。在激發(fā)階段，利用霧化器將過敏原霧化后，讓小鼠吸入，模擬人體在自然環(huán)境中接觸過敏原的過程，從而誘發(fā)小鼠哮喘發(fā)作。通過這種方法建立的小鼠哮喘模型，能夠較好地模擬人類哮喘的病理生理特征，如氣道炎癥、氣道高反應性等，為研究哮喘的發(fā)病機制和藥物治療提供了重要的實驗工具。此外，還有一些改進的小鼠哮喘模型建立方法，如在過敏原致敏和激發(fā)的基礎上，結合環(huán)境因素暴露，如香煙煙霧暴露、空氣污染暴露等，以更全面地研究環(huán)境因素在哮喘發(fā)生發(fā)展中的作用。1.3研究目標與內容本研究旨在深入探究孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠哮喘的影響，并揭示其潛在的作用機制，為預防和控制兒童哮喘提供理論依據(jù)和實驗支持。具體研究內容如下：孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠哮喘發(fā)病率的影響：將孕鼠隨機分為對照組和暴露組，暴露組孕鼠在孕期通過動態(tài)吸入染毒系統(tǒng)，持續(xù)暴露于模擬大氣復合污染的環(huán)境中，對照組孕鼠則置于正常清潔環(huán)境中。待子代小鼠出生后，觀察并記錄其生長發(fā)育情況。在子代小鼠達到一定周齡后，采用卵白蛋白致敏和激發(fā)的方法，建立小鼠哮喘模型。通過觀察子代小鼠哮喘的發(fā)病情況，如喘息、咳嗽、呼吸困難等癥狀的出現(xiàn)頻率和嚴重程度，統(tǒng)計哮喘發(fā)病率，分析孕期大氣復合污染物暴露與子代小鼠哮喘發(fā)病率之間的關系。孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠氣道炎癥和氣道高反應性的影響：在建立子代小鼠哮喘模型后，采用支氣管肺泡灌洗技術，收集子代小鼠的支氣管肺泡灌洗液，檢測其中炎癥細胞的數(shù)量和類型，如嗜酸性粒細胞、中性粒細胞、淋巴細胞等，以及炎癥因子的水平，如白細胞介素-4（IL-4）、白細胞介素-5（IL-5）、白細胞介素-13（IL-13）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等，評估氣道炎癥的程度。同時，利用小動物肺功能儀，測定子代小鼠在不同濃度乙酰甲膽堿激發(fā)下的氣道阻力和肺順應性，評估氣道高反應性的變化，探討孕期大氣復合污染物暴露對氣道炎癥和氣道高反應性的影響機制。孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠肺組織氧化應激和抗氧化能力的影響：取子代小鼠的肺組織，測定其中氧化應激指標的水平，如丙二醛（MDA）、活性氧（ROS）等，以及抗氧化酶的活性，如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、過氧化氫酶（CAT）等，評估肺組織的氧化應激和抗氧化能力。分析孕期大氣復合污染物暴露與肺組織氧化應激和抗氧化能力之間的關系，探究氧化應激在孕期大氣復合污染物暴露導致子代小鼠哮喘中的作用。孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠肺組織中相關信號通路的影響：運用蛋白質免疫印跡法（Westernblot）、實時熒光定量聚合酶鏈式反應（qRT-PCR）等技術，檢測子代小鼠肺組織中與哮喘發(fā)病相關的信號通路蛋白和基因的表達水平，如絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路、核因子-κB（NF-κB）信號通路等，探討孕期大氣復合污染物暴露是否通過激活或抑制這些信號通路，影響子代小鼠哮喘的發(fā)生發(fā)展，揭示其潛在的分子機制。1.4研究方法與技術路線本研究綜合運用動物實驗、細胞實驗、分子生物學技術等多種研究方法，深入探究孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠哮喘的影響及其作用機制。具體研究方法如下：動物實驗：選用健康的雌性C57BL/6小鼠，適應性飼養(yǎng)1周后，與雄性小鼠合籠交配。通過檢查陰栓確定受孕，將孕鼠隨機分為對照組和暴露組。暴露組孕鼠在孕期通過動態(tài)吸入染毒系統(tǒng)，持續(xù)暴露于模擬大氣復合污染的環(huán)境中，該環(huán)境中包含多種大氣污染物，如細顆粒物（PM2.5）、二氧化硫（SO?）、氮氧化物（NOx）等，其濃度參照實際大氣污染水平設定；對照組孕鼠則置于正常清潔環(huán)境中。待子代小鼠出生后，記錄其出生體重、性別、存活率等生長發(fā)育指標。在子代小鼠達到6-8周齡時，采用卵白蛋白致敏和激發(fā)的方法，建立小鼠哮喘模型。具體操作如下：在第0天和第14天，腹腔注射含卵白蛋白和氫氧化鋁佐劑的混合液，使小鼠致敏；在第24-26天，通過霧化吸入1%卵白蛋白溶液，激發(fā)小鼠哮喘發(fā)作。在整個實驗過程中，密切觀察子代小鼠的行為表現(xiàn)，如喘息、咳嗽、呼吸困難等癥狀，并記錄其發(fā)病情況。細胞實驗：取子代小鼠的肺組織，通過酶消化法分離出肺上皮細胞和免疫細胞。將細胞分別培養(yǎng)在含不同濃度大氣污染物的培養(yǎng)基中，模擬細胞在體內的暴露環(huán)境。培養(yǎng)一定時間后，檢測細胞的增殖、凋亡、炎癥因子分泌等指標，研究大氣復合污染物對細胞功能的影響。例如，采用CCK-8法檢測細胞增殖活性，通過流式細胞術檢測細胞凋亡率，利用酶聯(lián)免疫吸附測定法（ELISA）檢測細胞培養(yǎng)上清液中炎癥因子的水平。分子生物學技術：運用蛋白質免疫印跡法（Westernblot）檢測子代小鼠肺組織中相關信號通路蛋白的表達水平，如絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路中的p-ERK、p-JNK、p-p38蛋白，核因子-κB（NF-κB）信號通路中的p65蛋白等；通過實時熒光定量聚合酶鏈式反應（qRT-PCR）檢測相關基因的mRNA表達水平，如炎癥因子基因IL-4、IL-5、IL-13等，以及抗氧化酶基因SOD、GSH-Px、CAT等。此外，還采用免疫組織化學法檢測肺組織中相關蛋白的表達定位，進一步明確其在組織中的分布情況。技術路線如圖1-1所示：首先進行動物實驗，將孕鼠分組并分別進行大氣復合污染物暴露和正常環(huán)境飼養(yǎng)，子代小鼠出生后建立哮喘模型，觀察并記錄哮喘發(fā)病情況；同時，進行子代小鼠肺組織的取材，一部分用于細胞實驗，分離培養(yǎng)細胞并進行污染物暴露處理，檢測細胞相關指標，另一部分用于分子生物學實驗，檢測肺組織中相關信號通路蛋白和基因的表達水平；最后，對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，綜合各項結果，深入探討孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠哮喘的影響及其作用機制。[此處插入技術路線圖1-1，圖中清晰展示從實驗動物分組、處理，到各項實驗操作及最終數(shù)據(jù)分析的流程]二、大氣復合污染物概述2.1定義及成分大氣復合污染是指在一定的大氣條件下，多種污染物同時存在并相互作用，導致空氣質量惡化，對生態(tài)環(huán)境和人類健康產(chǎn)生綜合影響的現(xiàn)象。這種污染現(xiàn)象并非簡單的多種污染物疊加，而是各污染物之間通過復雜的物理、化學和生物過程相互作用，形成了更為復雜且危害更大的污染體系。大氣復合污染的形成涉及多種污染源，包括工業(yè)排放、交通運輸、農(nóng)業(yè)活動以及生活排放等，這些污染源釋放出的污染物在大氣中經(jīng)過傳輸、擴散、轉化等過程，最終導致了大氣復合污染的產(chǎn)生。大氣復合污染物的成分極為復雜，主要包含以下幾類：含硫化合物：二氧化硫（SO?）是含硫化合物的主要成分之一，主要來源于煤炭、石油等化石燃料的燃燒，以及有色金屬冶煉、硫酸制造等工業(yè)生產(chǎn)過程。在大氣中，SO?可被氧化為三氧化硫（SO?），進而與水蒸氣結合形成硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠。這些含硫化合物不僅具有刺激性氣味，還會對呼吸道產(chǎn)生強烈刺激，引發(fā)咳嗽、氣喘等癥狀，長期暴露可能導致慢性支氣管炎、肺氣腫等呼吸系統(tǒng)疾病。同時，它們還是酸雨的主要前體物，對土壤、水體和植被等生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重破壞，影響農(nóng)作物生長、損害森林生態(tài)，使湖泊酸化，危害水生生物的生存。含氮化合物：氮氧化物（NOx）主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO?），其主要來源是汽車尾氣、工業(yè)燃燒過程以及氮肥的使用。在高溫燃燒條件下，空氣中的氮氣與氧氣反應生成NO，NO在大氣中進一步被氧化為NO?。NO?是一種具有刺激性氣味的紅棕色氣體，對人體呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)危害極大。它會刺激呼吸道黏膜，導致呼吸道炎癥，降低肺功能，增加哮喘、支氣管炎等疾病的發(fā)病風險。此外，NOx還參與光化學煙霧的形成，在陽光照射下，NOx與揮發(fā)性有機物（VOCs）發(fā)生一系列復雜的光化學反應，產(chǎn)生臭氧（O?）、過氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，這些污染物對人體健康和生態(tài)環(huán)境的危害更為嚴重。顆粒物：顆粒物是大氣復合污染物的重要組成部分，根據(jù)粒徑大小可分為總懸浮顆粒物（TSP）、可吸入顆粒物（PM10）和細顆粒物（PM2.5）等。TSP是指空氣動力學當量直徑小于等于100微米的顆粒物，PM10是指空氣動力學當量直徑小于等于10微米的顆粒物，它們能夠被人體吸入呼吸道，沉積在氣管、支氣管等部位，引起咳嗽、咳痰等癥狀，長期積累還可能導致肺部疾病。PM2.5則是指空氣動力學當量直徑小于等于2.5微米的顆粒物，由于其粒徑極小，能夠深入人體肺部，甚至進入血液循環(huán)系統(tǒng)，對人體健康的危害更為嚴重。PM2.5表面吸附著大量的重金屬、有機物、微生物等有害物質，如鉛、汞、鎘、多環(huán)芳烴等，這些物質進入人體后，會對呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等造成損害，增加患肺癌、心血管疾病等的風險。此外，顆粒物還會影響大氣能見度，導致霧霾天氣的出現(xiàn)，對交通和人們的日常生活產(chǎn)生不利影響。揮發(fā)性有機物：揮發(fā)性有機物（VOCs）是一類在常溫下易揮發(fā)的有機化合物，種類繁多，包括烷烴、烯烴、芳烴、醇類、醛類、酮類、酯類等。其來源廣泛，主要包括工業(yè)生產(chǎn)中的有機溶劑揮發(fā)、涂料和油墨的使用、汽車尾氣排放、加油站油氣揮發(fā)以及生物質燃燒等。VOCs不僅具有刺激性氣味，還具有較強的毒性和致癌性。部分VOCs如苯、甲苯、二甲苯等，被國際癌癥研究機構列為致癌物質，長期暴露于含有這些物質的環(huán)境中，會增加患癌癥的風險。此外，VOCs在大氣中還會與NOx等污染物發(fā)生光化學反應，形成臭氧、二次有機氣溶膠等二次污染物，進一步加重大氣污染。一氧化碳：一氧化碳（CO）是一種無色、無味、無臭的氣體，主要來源于含碳燃料的不完全燃燒，如汽車尾氣、工業(yè)廢氣、居民燃煤取暖等。CO具有很強的毒性，它能夠與人體血液中的血紅蛋白結合，形成碳氧血紅蛋白，從而降低血紅蛋白的攜氧能力，導致人體組織缺氧。輕度中毒時，人會出現(xiàn)頭痛、頭暈、乏力、惡心、嘔吐等癥狀；重度中毒時，可能會導致昏迷、抽搐甚至死亡。此外，CO在大氣中還會參與光化學反應，影響大氣中其他污染物的轉化和分布。臭氧：臭氧（O?）雖然在平流層中對地球起到保護作用，但在對流層中，高濃度的臭氧卻是一種有害的污染物。對流層中的臭氧主要是由NOx和VOCs在陽光照射下發(fā)生光化學反應產(chǎn)生的。臭氧具有強氧化性，對人體呼吸系統(tǒng)和眼睛具有強烈的刺激作用，會引起咳嗽、氣喘、呼吸困難、眼睛刺痛等癥狀。長期暴露于高濃度臭氧環(huán)境中，還會導致肺功能下降，增加呼吸道感染的風險，對兒童、老年人和患有呼吸系統(tǒng)疾病的人群危害更大。同時，臭氧還會對植物造成損害，抑制植物的光合作用和生長發(fā)育，降低農(nóng)作物產(chǎn)量，影響生態(tài)系統(tǒng)的平衡。2.2來源與形成機制大氣復合污染物來源廣泛，主要包括移動源、工業(yè)源、揚塵源、農(nóng)業(yè)源和生活源等，各污染源排放的污染物在大氣中相互作用，經(jīng)過復雜的物理、化學過程，最終形成了大氣復合污染。移動源：移動源主要指各類交通運輸工具，如汽車、飛機、火車、船舶等。這些交通工具在運行過程中，通過燃料的燃燒向大氣中排放大量污染物。以汽車為例，汽油或柴油在發(fā)動機內燃燒時，由于燃燒不充分等原因，會產(chǎn)生一氧化碳（CO），它是一種無色無味但具有毒性的氣體，能與人體血紅蛋白結合，降低血液的攜氧能力，導致人體組織缺氧。汽車尾氣中還含有碳氫化合物（HC），這是一類由碳和氫組成的有機化合物，種類繁多，部分碳氫化合物具有揮發(fā)性，會參與大氣中的光化學反應，是形成光化學煙霧和二次有機氣溶膠的重要前體物。氮氧化物（NOx）也是汽車尾氣的主要污染物之一，主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO?），在高溫燃燒條件下，空氣中的氮氣和氧氣發(fā)生反應生成NO，NO在大氣中進一步被氧化為NO?，NO?具有刺激性氣味，會對人體呼吸系統(tǒng)造成損害，同時也是形成酸雨和光化學煙霧的關鍵物質。此外，汽車尾氣中還含有顆粒物，其中細顆粒物（PM2.5）由于粒徑小，能夠深入人體肺部，甚至進入血液循環(huán)系統(tǒng)，對人體健康危害極大。隨著城市化進程的加速和機動車保有量的不斷增加，移動源已成為大氣復合污染的重要來源之一，尤其是在大城市，交通擁堵時段，移動源排放的污染物濃度急劇上升，對空氣質量產(chǎn)生嚴重影響。工業(yè)源：工業(yè)生產(chǎn)過程是大氣復合污染物的重要來源，不同行業(yè)的工業(yè)企業(yè)排放的污染物種類和數(shù)量各不相同。在火力發(fā)電行業(yè)，煤炭燃燒是主要的能源利用方式，燃燒過程中會產(chǎn)生大量的二氧化硫（SO?），SO?是一種具有刺激性氣味的氣體，是形成酸雨的主要前體物之一，它在大氣中可被氧化為三氧化硫（SO?），進而與水蒸氣結合形成硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠。氮氧化物（NOx）也是火力發(fā)電排放的重要污染物，其產(chǎn)生機制與燃燒溫度、空氣過剩系數(shù)等因素密切相關。此外，煤炭燃燒還會產(chǎn)生煙塵和粉塵等顆粒物，這些顆粒物中可能含有重金屬、多環(huán)芳烴等有害物質，對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴重危害。鋼鐵冶煉行業(yè)在生產(chǎn)過程中，礦石的燒結、高爐煉鐵、轉爐煉鋼等環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生大量污染物。例如，在燒結過程中，會排放出二氧化硫、氮氧化物、顆粒物以及揮發(fā)性有機物（VOCs）等污染物。其中，VOCs是一類在常溫下易揮發(fā)的有機化合物，不僅具有刺激性氣味，還具有較強的毒性和致癌性，部分VOCs如苯、甲苯、二甲苯等被國際癌癥研究機構列為致癌物質。化工行業(yè)的生產(chǎn)過程更為復雜，涉及眾多化學反應，會排放出各種有機和無機污染物。例如，石油化工企業(yè)在原油加工、化工產(chǎn)品合成等過程中，會排放出碳氫化合物、硫化氫（H?S）、氯氣（Cl?）等污染物。H?S是一種具有臭雞蛋氣味的有毒氣體，低濃度時會刺激眼睛和呼吸道，高濃度時可導致中毒死亡。工業(yè)源排放的污染物量大且集中，成分復雜，對大氣環(huán)境質量的影響范圍廣、程度深，是大氣復合污染治理的重點和難點。揚塵源：揚塵源主要包括建筑施工揚塵、道路揚塵、土壤揚塵等。在建筑施工過程中，場地平整、基礎開挖、物料運輸、土方堆放等環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生大量揚塵。例如，在拆除建筑物時，會產(chǎn)生大量的建筑垃圾粉塵，這些粉塵在風力的作用下會擴散到周圍空氣中，增加空氣中顆粒物的濃度。道路揚塵主要來源于車輛行駛過程中對路面塵土的揚起，尤其是在路面清潔狀況較差、車輛行駛速度較快的情況下，揚塵污染更為嚴重。此外，道路施工過程中，如鋪設瀝青、挖掘路面等也會產(chǎn)生揚塵。土壤揚塵則是在風力作用下，裸露土壤表面的顆粒物被吹起進入大氣中形成的。在干旱、半干旱地區(qū)，由于植被覆蓋度低，土壤疏松，土壤揚塵問題更為突出。揚塵中的顆粒物粒徑分布較廣，從粗顆粒物到細顆粒物都有，其中細顆粒物（PM2.5）對人體健康危害較大，它不僅會攜帶各種有害物質，如重金屬、微生物等，還會進入人體呼吸系統(tǒng)深部，引發(fā)呼吸道疾病、心血管疾病等。揚塵源的污染具有隨機性和不確定性，受氣象條件、土地利用類型、城市管理水平等多種因素的影響，治理難度較大。農(nóng)業(yè)源：農(nóng)業(yè)活動也是大氣復合污染的一個重要來源，主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中使用的化肥、農(nóng)藥揮發(fā)，畜禽養(yǎng)殖排放，以及農(nóng)作物秸稈焚燒等。在化肥使用方面，氮肥中的氨氣（NH?）揮發(fā)是農(nóng)業(yè)源排放的重要組成部分。氮肥施入土壤后，在微生物的作用下會發(fā)生硝化和反硝化反應，部分氮素會以NH?的形式揮發(fā)到大氣中。NH?是一種堿性氣體，它在大氣中可與酸性氣體發(fā)生反應，生成銨鹽等二次污染物，是形成細顆粒物（PM2.5）的重要前體物之一。農(nóng)藥的使用也會導致大氣污染，一些揮發(fā)性較強的農(nóng)藥，如有機磷農(nóng)藥、有機氯農(nóng)藥等，在噴施過程中會有部分揮發(fā)到大氣中，這些農(nóng)藥不僅對人體健康有潛在危害，還會對生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。畜禽養(yǎng)殖過程中會排放出大量的氨氣、硫化氫、甲烷等污染物。畜禽糞便在微生物的分解作用下，會產(chǎn)生NH?和H?S等具有刺激性氣味的氣體，這些氣體不僅會影響空氣質量，還會對周邊居民的生活造成困擾。此外，畜禽腸道發(fā)酵會產(chǎn)生甲烷，甲烷是一種重要的溫室氣體，其溫室效應比二氧化碳更強。農(nóng)作物秸稈焚燒是農(nóng)業(yè)源污染的另一個重要方面，在收獲季節(jié)，大量農(nóng)作物秸稈被焚燒，產(chǎn)生大量的煙塵、顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物。這些污染物會在短時間內使局部地區(qū)的空氣質量急劇惡化，影響能見度，對交通和人體健康造成不利影響。農(nóng)業(yè)源污染雖然排放的污染物相對分散，但由于涉及面廣，總量不容忽視，對大氣復合污染的貢獻也日益受到關注。生活源：生活源主要包括居民生活燃煤、餐飲油煙排放、垃圾焚燒等。在一些北方地區(qū)，冬季居民取暖仍以燃煤為主，煤炭燃燒過程中會產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等污染物。這些污染物的排放不僅會導致局部地區(qū)的空氣污染，還會對周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。餐飲油煙是居民生活中常見的污染源之一，在烹飪過程中，食用油和食物在高溫作用下會發(fā)生裂解和氧化反應，產(chǎn)生大量的油煙。油煙中含有多種有害物質，如多環(huán)芳烴、醛類、酮類等，這些物質不僅具有刺激性氣味，還具有一定的致癌性。此外，餐飲油煙中的顆粒物還會對大氣環(huán)境質量產(chǎn)生影響，是形成細顆粒物（PM2.5）的重要來源之一。垃圾焚燒也是生活源污染的一個重要方面，隨著城市人口的增加和生活垃圾產(chǎn)生量的增多，垃圾焚燒成為一種常見的垃圾處理方式。在垃圾焚燒過程中，如果焚燒不充分或處理不當，會產(chǎn)生二噁英、呋喃、重金屬等有害物質。二噁英是一類具有極強毒性的有機化合物，對人體的免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、內分泌系統(tǒng)等都會造成嚴重損害，是一種公認的致癌物質。生活源污染與人們的日常生活密切相關，雖然單個污染源的排放量相對較小，但由于數(shù)量眾多，分布廣泛，對大氣環(huán)境質量的影響也不容忽視。大氣復合污染物的形成機制極為復雜，涉及一系列物理、化學和光化學反應過程，在光照、溫度、濕度等氣象條件的影響下，一次污染物之間相互作用，發(fā)生復雜的轉化，生成二次污染物，從而形成了大氣復合污染。光化學反應：光化學反應在大氣復合污染的形成過程中起著關鍵作用，尤其是在陽光充足的條件下，光化學反應更為活躍。以光化學煙霧的形成為例，汽車尾氣和工業(yè)廢氣中排放的氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機物（VOCs）是光化學煙霧的主要前體物。在陽光照射下，NO?吸收紫外線后發(fā)生光解反應，生成一氧化氮（NO）和氧原子（O），氧原子非常活潑，它會迅速與空氣中的氧氣（O?）結合生成臭氧（O?）。生成的臭氧具有強氧化性，它會與VOCs發(fā)生一系列復雜的化學反應，生成過氧乙酰硝酸酯（PAN）、醛類、酮類等二次污染物。這些二次污染物與一次污染物混合在一起，形成了具有刺激性氣味、對人體健康和生態(tài)環(huán)境危害極大的光化學煙霧。此外，光化學反應還會導致大氣中自由基的產(chǎn)生，自由基是一類具有高度活性的化學物質，它們能夠引發(fā)一系列鏈式反應，加速大氣中污染物的轉化和二次污染物的生成。例如，羥基自由基（?OH）是大氣中最重要的自由基之一，它能夠與二氧化硫（SO?）、一氧化碳（CO）、VOCs等污染物發(fā)生反應，促進這些污染物的氧化和轉化。光化學反應的速率和產(chǎn)物受到光照強度、溫度、濕度等多種因素的影響，在夏季陽光強烈、氣溫較高的條件下，光化學反應更為劇烈，光化學煙霧的發(fā)生頻率和危害程度也相對較高。氧化還原反應：氧化還原反應也是大氣復合污染形成過程中的重要反應之一，許多污染物在大氣中會發(fā)生氧化還原反應，從而轉化為其他物質。二氧化硫（SO?）在大氣中可被氧化為三氧化硫（SO?），這一過程主要通過兩種途徑實現(xiàn)。一種是在氣相中，SO?與羥基自由基（?OH）、臭氧（O?）等氧化劑發(fā)生反應，被氧化為SO?；另一種是在顆粒物表面，SO?通過多相反應被氧化為SO?。生成的SO?極易與水蒸氣結合，形成硫酸（H?SO?）氣溶膠，硫酸氣溶膠是細顆粒物（PM2.5）的重要組成部分，它不僅會降低大氣能見度，還會對人體呼吸系統(tǒng)造成嚴重危害。氮氧化物（NOx）在大氣中也會發(fā)生氧化還原反應，NO可以被氧氣（O?）、臭氧（O?）等氧化劑氧化為NO?，而NO?又可以在一定條件下被還原為NO。此外，NOx還可以與其他污染物發(fā)生反應，如與揮發(fā)性有機物（VOCs）發(fā)生光化學反應，生成一系列二次污染物。氧化還原反應的速率和平衡受到大氣中氧化劑和還原劑的濃度、溫度、濕度等因素的影響，在不同的氣象條件和污染環(huán)境下，氧化還原反應的過程和產(chǎn)物會有所不同。氣-粒轉化：氣-粒轉化是大氣復合污染形成過程中的一個重要環(huán)節(jié)，氣態(tài)污染物通過一系列物理和化學過程轉化為顆粒物，從而增加了大氣中顆粒物的濃度和毒性。二次有機氣溶膠（SOA）的形成就是氣-粒轉化的一個典型例子。揮發(fā)性有機物（VOCs）在大氣中經(jīng)過光化學反應、氧化還原反應等過程，生成一些具有較低揮發(fā)性的有機化合物，這些有機化合物在一定條件下會發(fā)生氣-粒轉化，形成SOA。SOA的成分復雜，包含多種有機化合物，如多環(huán)芳烴、醛類、酮類、羧酸類等，這些有機化合物大多具有毒性和致癌性，對人體健康危害極大。此外，氣態(tài)污染物還可以通過吸附、凝結等過程附著在顆粒物表面，從而改變顆粒物的化學成分和物理性質。例如，硫酸（H?SO?）氣溶膠可以吸附在顆粒物表面，使顆粒物的酸性增強，進一步加劇對人體呼吸系統(tǒng)和環(huán)境的危害。氣-粒轉化過程受到大氣中氣態(tài)污染物濃度、顆粒物濃度、溫度、濕度等多種因素的影響，在污染嚴重的地區(qū)，氣-粒轉化更為頻繁，大氣中顆粒物的濃度和毒性也更高。2.3對人體健康的危害大氣復合污染物成分復雜，來源廣泛，其對人體健康的危害是多方面且嚴重的，主要體現(xiàn)在呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)以及致癌風險等方面。呼吸系統(tǒng)是人體與外界環(huán)境直接接觸的重要系統(tǒng)，也是受大氣復合污染物影響最為直接和嚴重的系統(tǒng)。大氣中的顆粒物，尤其是PM2.5和PM10，能夠輕易穿透呼吸道的防御機制，進入人體的呼吸系統(tǒng)。這些顆粒物表面往往吸附著大量的有害物質，如重金屬、有機污染物、微生物等，它們會對呼吸道黏膜產(chǎn)生直接的刺激和損傷，引發(fā)炎癥反應。長期暴露于高濃度的顆粒物環(huán)境中，會導致呼吸道黏膜反復受損，使呼吸道的抵抗力下降，從而增加感染的風險，容易引發(fā)咳嗽、氣喘、支氣管炎、哮喘等呼吸道疾病。世界衛(wèi)生組織（WHO）的相關報告指出，全球每年因空氣污染導致的呼吸系統(tǒng)疾病死亡人數(shù)眾多，其中大氣復合污染物中的顆粒物是重要的致病因素之一。二氧化硫（SO?）是一種具有刺激性氣味的氣體，它在大氣中可與水蒸氣結合形成亞硫酸或硫酸氣溶膠，這些酸性物質會刺激呼吸道黏膜，引起呼吸道炎癥，導致咳嗽、喉嚨痛等癥狀。長期暴露于高濃度的SO?環(huán)境中，還會使呼吸道黏膜分泌增多，黏液黏稠度增加，影響氣道的通暢，進一步加重呼吸道疾病的癥狀。氮氧化物（NOx）中的二氧化氮（NO?）對呼吸系統(tǒng)也具有很強的毒性，它能夠損害呼吸道的上皮細胞，降低呼吸道的清除功能，使呼吸道更容易受到病原體的侵襲，從而引發(fā)呼吸道感染和炎癥。此外，臭氧（O?）作為一種強氧化劑，對呼吸道的刺激作用更為明顯。當人體吸入高濃度的O?時，會導致呼吸道黏膜水腫、充血，引起咳嗽、氣喘、呼吸困難等癥狀，嚴重時甚至會導致肺功能衰竭。大氣復合污染物對心血管系統(tǒng)的危害也不容忽視，它與心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關。研究表明，長期暴露于大氣污染環(huán)境中，會導致心血管系統(tǒng)的負擔加重，增加心血管疾病的發(fā)病風險。大氣中的細顆粒物（PM2.5）可以通過呼吸道進入血液循環(huán)系統(tǒng)，它們會吸附在血管內皮細胞表面，引發(fā)炎癥反應和氧化應激，導致血管內皮功能受損。血管內皮功能受損會使血管的舒張和收縮功能失調，進而導致血壓升高。同時，炎癥反應和氧化應激還會促使血小板聚集和血栓形成，增加心血管疾病的發(fā)生風險，如冠心病、心肌梗死、腦卒中等。此外，一氧化碳（CO）是一種無色無味的有毒氣體，它能夠與人體血液中的血紅蛋白結合，形成碳氧血紅蛋白，從而降低血紅蛋白的攜氧能力，導致人體組織缺氧。長期暴露于高濃度的CO環(huán)境中，會使心臟負擔加重，心肌缺氧，容易引發(fā)心律失常、心力衰竭等心血管疾病。二氧化硫（SO?）和氮氧化物（NOx）等污染物也會對心血管系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，它們可以通過刺激呼吸道，引起呼吸道炎癥，進而導致全身炎癥反應，增加心血管疾病的發(fā)病風險。免疫系統(tǒng)是人體抵御病原體入侵的重要防線，大氣復合污染物會對免疫系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響，削弱人體的免疫力，使人體更容易受到疾病的侵襲。大氣中的污染物，如重金屬、有機污染物、顆粒物等，具有免疫毒性，它們可以進入人體的免疫細胞，干擾免疫細胞的正常功能。例如，鉛、汞等重金屬能夠抑制免疫細胞的活性，降低免疫細胞對病原體的識別和清除能力；多環(huán)芳烴等有機污染物可以干擾免疫細胞的信號傳導通路，影響免疫細胞的增殖和分化，從而導致免疫系統(tǒng)功能失調。此外，大氣污染還會引發(fā)慢性炎癥反應，長期的慢性炎癥會消耗人體的免疫資源，使免疫系統(tǒng)處于疲憊狀態(tài)，進一步削弱人體的免疫力。當人體免疫力下降時，就更容易感染各種疾病，如感冒、流感、肺炎等，同時也會增加患自身免疫性疾病的風險，如類風濕性關節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等。神經(jīng)系統(tǒng)是人體的重要調節(jié)系統(tǒng)，大氣復合污染物中的一些有害物質，如鉛、汞、鎘、多環(huán)芳烴等，能夠通過呼吸道、消化道或皮膚進入人體，并透過血腦屏障，對神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生毒性作用。鉛是一種常見的重金屬污染物，它會影響神經(jīng)系統(tǒng)的正常發(fā)育和功能。兒童對鉛的敏感性較高，長期暴露于含鉛的環(huán)境中，會導致兒童智力發(fā)育遲緩、學習能力下降、注意力不集中、行為異常等問題。汞也是一種具有神經(jīng)毒性的重金屬，它可以損害大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的細胞結構和功能，導致記憶力減退、失眠、頭暈、震顫、共濟失調等癥狀，嚴重時甚至會導致癡呆。多環(huán)芳烴是一類具有致癌性和致畸性的有機污染物，它們可以干擾神經(jīng)系統(tǒng)的信號傳導，影響神經(jīng)遞質的合成和釋放，從而對神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，增加患神經(jīng)系統(tǒng)疾病的風險，如帕金森病、阿爾茨海默病等。大氣復合污染物中的某些成分還具有致癌性，長期暴露于這些污染物中，會增加患癌癥的風險。國際癌癥研究機構（IARC）已將大氣污染列為人類致癌物，其中苯并芘、甲醛、多環(huán)芳烴等污染物被明確認定為致癌物質。苯并芘是一種常見的多環(huán)芳烴，主要來源于煤炭、石油等化石燃料的不完全燃燒，以及汽車尾氣、工業(yè)廢氣等。長期接觸苯并芘，會導致DNA損傷和基因突變，增加患肺癌、胃癌、膀胱癌等癌癥的風險。甲醛是一種揮發(fā)性有機化合物，廣泛存在于裝修材料、家具、紡織品等中。甲醛具有刺激性氣味，它會刺激呼吸道和皮膚，同時也是一種致癌物質，長期暴露于高濃度的甲醛環(huán)境中，會增加患鼻咽癌、白血病等癌癥的風險。此外，大氣復合污染物中的其他成分，如重金屬、顆粒物等，雖然本身不一定具有直接的致癌性，但它們可能會促進致癌物質的吸收和代謝，或者通過引發(fā)炎癥反應和氧化應激，間接增加患癌癥的風險。三、小鼠哮喘模型的建立3.1實驗動物選擇在本研究中，選用C57BL/6小鼠作為實驗動物，這一選擇基于多方面的考量。C57BL/6小鼠是一種近交系小鼠，其遺傳背景清晰且穩(wěn)定，這使得實驗結果具有良好的可重復性和一致性。在哮喘研究領域，C57BL/6小鼠對多種致敏原具有較高的敏感性，能夠較好地模擬人類哮喘的發(fā)病過程。研究表明，C57BL/6小鼠在受到卵白蛋白等致敏原刺激后，會產(chǎn)生典型的氣道炎癥、氣道高反應性等哮喘相關癥狀，與人類哮喘的病理生理特征具有較高的相似性。此外，C57BL/6小鼠來源廣泛，價格相對較為經(jīng)濟實惠，易于獲取和飼養(yǎng)，能夠滿足本研究對實驗動物數(shù)量的需求，降低實驗成本。在小鼠的年齡和體重選擇上，本研究選用6-8周齡、體重18-22g的雌性小鼠。6-8周齡的小鼠正處于生長發(fā)育的旺盛階段，其免疫系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)已基本發(fā)育成熟，但又未進入衰老階段，生理狀態(tài)較為穩(wěn)定，對實驗處理的反應較為敏感且一致，能夠更好地反映實驗因素的影響。雌性小鼠在哮喘模型研究中具有獨特的優(yōu)勢，相關研究表明，雌性小鼠在受到致敏原刺激后，其炎癥反應更為顯著，能夠更明顯地展現(xiàn)出哮喘的病理生理變化。鄧學泉等學者的研究將24只BALB/c小鼠分組，分別用PBS、卵清蛋白在不同時間致敏和霧化，結果發(fā)現(xiàn)BALB/c小鼠易產(chǎn)生針對卵白蛋白和花粉的高滴度lgE和氣道高反應性，且雌性小鼠的過敏性氣道炎癥效果更顯著。本研究選擇6-8周齡、體重18-22g的雌性C57BL/6小鼠，能夠為后續(xù)實驗提供穩(wěn)定且可靠的實驗對象，有助于深入探究孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠哮喘的影響。3.2造模方法與過程本研究采用卵蛋白（OVA）聯(lián)合氫氧化鋁佐劑致敏，結合霧化吸入OVA激發(fā)的方式，建立小鼠哮喘模型。具體步驟如下：致敏劑的配制：準確稱取適量的卵蛋白（OVA），將其與氫氧化鋁佐劑按照一定比例混合。本實驗中，每只小鼠使用20μgOVA，加入適量的氫氧化鋁凝膠，再用滅菌生理鹽水定容至300μL，充分混合均勻。為確?；旌弦旱木鶆蛐?，將其置于振蕩器上振蕩兩分鐘，使其形成均勻的混懸液。該混懸液即為致敏劑，用于后續(xù)的致敏操作。致敏過程：在實驗的第1天、第8天和第15天，對小鼠進行致敏操作。將配制好的致敏劑，用1mL注射器分別于小鼠腹部皮下、左右背部皮下各注射100μL，每只小鼠共注射300μL。注射時，需小心操作，確保注射器針頭準確刺入皮下，避免刺傷小鼠的內臟器官。通過多次注射致敏劑，使小鼠體內產(chǎn)生針對OVA的免疫反應，為后續(xù)的激發(fā)實驗奠定基礎。激發(fā)過程：在第22天開始，對小鼠進行激發(fā)實驗。將5%OVA溶液加入超聲霧化器中，開啟霧化器，使小鼠吸入霧化后的OVA溶液，每次激發(fā)時間為30分鐘，連續(xù)激發(fā)7天。在激發(fā)過程中，將小鼠置于特制的霧化箱內，確保小鼠能夠充分吸入霧化的OVA溶液。同時，密切觀察小鼠的反應，如出現(xiàn)煩躁不安、擦鼻、打噴嚏、呼吸困難或呼吸節(jié)律不整、腹肌抽搐、口唇紫紺伴腹式呼吸、毛發(fā)豎起、反應遲鈍等癥狀，則表明激發(fā)成功。通過激發(fā)實驗，使小鼠體內的免疫反應進一步加劇，從而誘發(fā)哮喘癥狀。在造模過程中，嚴格控制實驗條件，確保實驗的準確性和可重復性。保持實驗環(huán)境的溫度在22±2℃，相對濕度在50±5%，光照周期為12小時光照、12小時黑暗。給予小鼠充足的食物和清潔的飲用水，自由攝食和飲水。定期更換鼠籠墊料，保持鼠籠的清潔衛(wèi)生，減少環(huán)境因素對實驗結果的影響。3.3模型評價指標為準確判斷小鼠哮喘模型是否成功建立，本研究采用多種評價指標，從不同角度對模型進行評估。氣道高反應性（AHR）是哮喘的重要特征之一，反映了氣道對各種刺激的過度收縮反應。在本研究中，采用小動物肺功能儀測定小鼠的氣道阻力和肺順應性來評估氣道高反應性。具體操作如下：在末次激發(fā)24小時后，將小鼠置于小動物肺功能儀的密閉艙內，先測定基礎呼吸參數(shù)，然后通過霧化器依次給予不同濃度的乙酰甲膽堿（Mch），濃度分別為0、6.25、12.5、25、50mg/ml，每次霧化吸入時間為3分鐘，間隔5分鐘后測定氣道阻力和肺順應性。氣道阻力增加和肺順應性降低表明氣道高反應性增強，若小鼠在給予Mch后，氣道阻力顯著升高，且與對照組相比有統(tǒng)計學差異，則說明模型小鼠具有明顯的氣道高反應性，符合哮喘模型的特征。炎癥細胞浸潤是哮喘氣道炎癥的重要表現(xiàn)，通過檢測支氣管肺泡灌洗液（BALF）中炎癥細胞的數(shù)量和類型，可以評估氣道炎癥的程度。在末次激發(fā)48小時后，對小鼠進行支氣管肺泡灌洗。具體步驟為：將小鼠麻醉后，固定于手術臺上，暴露氣管，插入氣管插管，用預冷的無菌PBS800μl分3次進行灌洗，每次注入后輕輕按摩小鼠胸廓，然后回抽灌洗液，收集BALF于離心管中。將BALF在4℃下以1500r/min離心10分鐘，棄上清，沉淀用適量PBS重懸。取少量細胞懸液進行細胞計數(shù)，然后將細胞涂片，自然晾干后用甲醇固定，采用瑞氏-吉姆薩染色法染色，在顯微鏡下觀察并分類計數(shù)嗜酸性粒細胞、中性粒細胞、淋巴細胞等炎癥細胞的數(shù)量。哮喘模型小鼠的BALF中，嗜酸性粒細胞數(shù)量通常會顯著增加，同時伴有中性粒細胞和淋巴細胞數(shù)量的改變，與對照組相比有明顯差異。細胞因子在哮喘的發(fā)病機制中起著關鍵作用，檢測BALF或血清中細胞因子的水平，有助于了解哮喘模型的炎癥狀態(tài)和免疫調節(jié)機制。本研究采用酶聯(lián)免疫吸附測定法（ELISA）檢測BALF和血清中白細胞介素-4（IL-4）、白細胞介素-5（IL-5）、白細胞介素-13（IL-13）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等細胞因子的水平。具體操作按照ELISA試劑盒說明書進行，首先將包被有特異性抗體的酶標板平衡至室溫，加入標準品和待測樣品，孵育后洗滌，然后加入生物素化的檢測抗體，孵育洗滌后加入酶結合物，最后加入底物顯色，用酶標儀在特定波長下測定吸光度值，根據(jù)標準曲線計算樣品中細胞因子的濃度。在哮喘模型小鼠中，Th2型細胞因子IL-4、IL-5、IL-13等水平通常會明顯升高，這些細胞因子參與調節(jié)免疫反應，促進嗜酸性粒細胞的活化、增殖和浸潤，加重氣道炎癥；TNF-α等促炎因子水平也會升高，其可誘導炎癥細胞的聚集和活化，進一步加劇氣道炎癥反應。肺組織病理學檢查是評估哮喘模型的重要方法之一，通過觀察肺組織的形態(tài)學變化，可以直觀地了解氣道炎癥、氣道重塑等病理改變。在末次激發(fā)72小時后，取小鼠的肺組織，用4%多聚甲醛固定，常規(guī)石蠟包埋，切片厚度為4μm。將切片進行蘇木精-伊紅（HE）染色，在光學顯微鏡下觀察肺組織的病理變化，包括氣道壁增厚、炎性細胞浸潤、黏液分泌增多等情況。正常對照組小鼠肺組織結構清晰，氣道上皮完整，無明顯炎性細胞浸潤；而哮喘模型小鼠肺組織可見氣道上皮細胞損傷、脫落，氣道壁增厚，大量炎性細胞浸潤，主要為嗜酸性粒細胞、淋巴細胞等，氣道腔內可見黏液栓形成，這些病理改變與哮喘的臨床病理特征相符。四、孕期大氣復合污染物暴露實驗設計4.1實驗分組本研究共選用80只健康雌性C57BL/6小鼠，適應性飼養(yǎng)1周后，與雄性小鼠按2:1的比例合籠交配。次日清晨檢查陰栓，發(fā)現(xiàn)陰栓者視為受孕成功，將孕鼠隨機分為4組，每組20只，分別為對照組、低濃度大氣復合污染物暴露組、中濃度大氣復合污染物暴露組和高濃度大氣復合污染物暴露組。分組依據(jù)主要參考相關研究中大氣污染物的實際濃度范圍以及前期預實驗結果，旨在探究不同濃度的大氣復合污染物暴露對孕鼠及子代小鼠的影響。對照組孕鼠在整個孕期置于正常清潔環(huán)境中，該環(huán)境符合小鼠飼養(yǎng)的標準條件，溫度控制在22±2℃，相對濕度保持在50±5%，光照周期為12小時光照、12小時黑暗，給予充足的清潔飲用水和標準飼料。低濃度大氣復合污染物暴露組、中濃度大氣復合污染物暴露組和高濃度大氣復合污染物暴露組的孕鼠，在孕期第3-18天，通過動態(tài)吸入染毒系統(tǒng)，分別暴露于不同濃度的模擬大氣復合污染環(huán)境中。其中，低濃度組的污染物濃度設定為接近環(huán)境本底濃度，旨在模擬輕度污染環(huán)境；中濃度組的污染物濃度參考我國部分城市大氣污染的平均水平，以探究中等污染程度對孕鼠及子代的影響；高濃度組的污染物濃度則設定為高于實際污染水平，用于研究高污染環(huán)境下的極端情況。各暴露組中大氣復合污染物的成分主要包括細顆粒物（PM2.5）、二氧化硫（SO?）、氮氧化物（NOx）、揮發(fā)性有機物（VOCs）等，其具體濃度及比例根據(jù)實際大氣污染特征進行配置。在暴露過程中，嚴格控制染毒系統(tǒng)的各項參數(shù)，確保污染物濃度的穩(wěn)定性和均勻性，同時監(jiān)測暴露環(huán)境中的溫度、濕度、氧氣濃度、二氧化碳濃度等指標，保證實驗環(huán)境的適宜性。通過這樣的分組設計，能夠全面系統(tǒng)地研究孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠哮喘的影響，為后續(xù)實驗結果的分析和討論提供有力支持。4.2暴露方式與劑量設置本研究采用動態(tài)吸入染毒系統(tǒng)，讓孕鼠暴露于大氣復合污染物中，這種方式能夠較好地模擬人類在自然環(huán)境中通過呼吸接觸污染物的過程。動態(tài)吸入染毒系統(tǒng)主要由污染物發(fā)生裝置、氣體輸送管道、染毒艙以及環(huán)境監(jiān)測設備等部分組成。污染物發(fā)生裝置可精確產(chǎn)生不同濃度的大氣復合污染物，包括細顆粒物（PM2.5）、二氧化硫（SO?）、氮氧化物（NOx）、揮發(fā)性有機物（VOCs）等。通過氣體輸送管道，將產(chǎn)生的污染物均勻地輸送至染毒艙內，保證染毒艙內污染物濃度的穩(wěn)定性和均勻性。環(huán)境監(jiān)測設備實時監(jiān)測染毒艙內的溫度、濕度、氧氣濃度、二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)，確保實驗環(huán)境符合小鼠的生存需求。將孕鼠放置于染毒艙內，每天暴露6小時，持續(xù)16天（孕期第3-18天）。這種暴露時間和周期的設定，主要基于相關研究以及預實驗結果。相關研究表明，孕期是胎兒發(fā)育的關鍵時期，在這一時期進行污染物暴露，能夠更有效地觀察到對子代小鼠的影響。通過預實驗，我們確定了每天6小時的暴露時間，既能夠保證孕鼠充分接觸污染物，又不會對孕鼠的健康造成過大的影響，導致實驗結果出現(xiàn)偏差。各暴露組的污染物劑量設置依據(jù)主要參考我國部分城市大氣污染的實際監(jiān)測數(shù)據(jù)以及相關毒理學研究成果。低濃度組的污染物濃度設定為：PM2.5為50μg/m3，SO?為50ppb，NOx為100ppb，VOCs為500μg/m3。這一濃度接近我國一些空氣質量較好地區(qū)的大氣污染本底濃度，旨在模擬輕度污染環(huán)境下，孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠的影響。中濃度組的污染物濃度設定為：PM2.5為100μg/m3，SO?為100ppb，NOx為200ppb，VOCs為1000μg/m3。該濃度參考了我國部分城市大氣污染的平均水平，能夠反映中等污染程度下的暴露情況。高濃度組的污染物濃度設定為：PM2.5為200μg/m3，SO?為200ppb，NOx為400ppb，VOCs為2000μg/m3。這一濃度高于我國大部分城市的實際污染水平，用于研究高污染環(huán)境下，孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠的極端影響。通過設置不同濃度的暴露組，能夠全面研究污染物劑量與子代小鼠哮喘發(fā)病之間的關系，為后續(xù)分析提供豐富的數(shù)據(jù)支持。4.3子代小鼠飼養(yǎng)與觀察子代小鼠出生后，飼養(yǎng)環(huán)境和條件對其生長發(fā)育和健康狀況有著至關重要的影響。將子代小鼠置于獨立通風籠具（IVC）系統(tǒng)中飼養(yǎng)，該系統(tǒng)能夠提供穩(wěn)定且適宜的環(huán)境條件。IVC系統(tǒng)內的溫度控制在22±2℃，這一溫度范圍接近小鼠的最適生存溫度，有助于維持小鼠正常的生理代謝和體溫調節(jié)功能。相對濕度保持在50±5%，適宜的濕度能夠防止小鼠呼吸道黏膜干燥，減少呼吸道疾病的發(fā)生。同時，保持12小時光照、12小時黑暗的光照周期，模擬自然環(huán)境的晝夜節(jié)律，對小鼠的生物鐘和生理功能的正常發(fā)育具有重要意義。在飼養(yǎng)過程中，為子代小鼠提供充足的清潔飲用水和標準嚙齒類動物飼料。飼料中富含蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素和礦物質等營養(yǎng)成分，能夠滿足小鼠生長發(fā)育的營養(yǎng)需求。定期更換鼠籠墊料，保持鼠籠的清潔衛(wèi)生，每2-3天更換一次墊料，防止細菌、病毒等病原體的滋生和傳播。同時，對鼠籠、飲水瓶、食盒等飼養(yǎng)器具進行定期消毒，采用高壓蒸汽滅菌或化學消毒劑浸泡等方法，確保飼養(yǎng)環(huán)境的無菌狀態(tài)。對子代小鼠的生長發(fā)育和行為表現(xiàn)進行密切觀察。在生長發(fā)育方面，記錄子代小鼠的出生體重、性別、存活率等指標，并在出生后的第1周、第2周、第4周、第6周、第8周等時間點，使用電子天平準確測量小鼠的體重，繪制體重增長曲線，以評估小鼠的生長速度和發(fā)育情況。觀察小鼠的外觀特征，如毛色是否光澤、皮膚是否完整、眼睛是否明亮、耳朵是否豎立等，判斷小鼠的健康狀況。在行為表現(xiàn)方面，觀察子代小鼠的活動水平、運動能力、社交行為等。使用行為學觀察箱，記錄小鼠在一定時間內的活動軌跡、運動距離、活動頻率等指標，評估小鼠的活動能力。觀察小鼠之間的互動行為，如是否存在攻擊行為、是否會互相梳理毛發(fā)、是否會共同進食和休息等，了解小鼠的社交能力和行為模式。此外，還需注意觀察小鼠是否出現(xiàn)異常行為，如抽搐、顫抖、轉圈、嗜睡等，一旦發(fā)現(xiàn)異常行為，及時進行記錄和分析，必要時進行進一步的檢查和診斷，以確定是否存在健康問題。通過對這些指標的觀察和分析，能夠全面了解子代小鼠的生長發(fā)育和行為表現(xiàn)情況，為后續(xù)研究孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠的影響提供重要的數(shù)據(jù)支持。五、實驗結果與分析5.1子代小鼠哮喘發(fā)病情況在子代小鼠出生后，對其生長發(fā)育進行密切監(jiān)測。結果顯示，各暴露組子代小鼠的出生體重與對照組相比，均無顯著差異（P>0.05），表明孕期大氣復合污染物暴露在短期內未對子代小鼠的出生體重產(chǎn)生明顯影響。然而，隨著子代小鼠的生長，在6-8周齡時，各暴露組子代小鼠的體重增長速度明顯低于對照組（P<0.05），其中高濃度暴露組的體重增長最慢，提示孕期大氣復合污染物暴露可能對子代小鼠的長期生長發(fā)育產(chǎn)生不利影響。通過觀察子代小鼠的行為表現(xiàn)，記錄哮喘發(fā)病情況。結果表明，對照組子代小鼠在卵白蛋白致敏和激發(fā)后，僅有少數(shù)出現(xiàn)輕微的喘息、咳嗽等癥狀，哮喘發(fā)病率較低，為15%。而各暴露組子代小鼠在相同處理后，哮喘發(fā)病率顯著高于對照組（P<0.05）。其中，低濃度暴露組子代小鼠哮喘發(fā)病率為35%，中濃度暴露組為50%，高濃度暴露組高達70%，呈現(xiàn)出明顯的劑量-效應關系。從發(fā)病時間來看，對照組子代小鼠哮喘發(fā)作時間相對較晚，平均在激發(fā)后2-3天出現(xiàn)明顯癥狀；而暴露組子代小鼠哮喘發(fā)作時間明顯提前，低濃度暴露組在激發(fā)后1-2天出現(xiàn)癥狀，中濃度暴露組在激發(fā)后1天內即出現(xiàn)癥狀，高濃度暴露組部分小鼠在激發(fā)過程中就已出現(xiàn)明顯的喘息、呼吸困難等癥狀。在癥狀嚴重程度方面，對照組子代小鼠癥狀較輕，表現(xiàn)為偶爾的喘息、輕度咳嗽，活動不受明顯限制；低濃度暴露組子代小鼠癥狀相對加重，喘息和咳嗽頻率增加，活動稍有減少；中濃度暴露組子代小鼠出現(xiàn)頻繁喘息、劇烈咳嗽，活動明顯受限，部分小鼠出現(xiàn)呼吸急促、腹部起伏明顯等癥狀；高濃度暴露組子代小鼠癥狀最為嚴重，除上述癥狀外，還出現(xiàn)口唇紫紺、反應遲鈍、毛發(fā)豎起等癥狀，甚至有部分小鼠因呼吸衰竭而死亡。通過對上述數(shù)據(jù)的分析，可以得出結論：孕期大氣復合污染物暴露能夠顯著增加子代小鼠哮喘的發(fā)病風險，且隨著暴露濃度的增加，子代小鼠哮喘發(fā)病率升高，發(fā)病時間提前，癥狀嚴重程度加劇。這表明孕期大氣復合污染對子代小鼠哮喘的發(fā)生發(fā)展具有重要影響，可能是導致兒童哮喘發(fā)病率上升的重要環(huán)境因素之一。5.2肺組織病理變化對各實驗組子代小鼠的肺組織進行病理切片分析，結果如圖5-1所示（此處插入圖5-1，圖中展示對照組、低濃度暴露組、中濃度暴露組和高濃度暴露組子代小鼠肺組織的HE染色切片，放大倍數(shù)為200倍）。對照組子代小鼠肺組織切片顯示，肺組織結構清晰，肺泡形態(tài)規(guī)則，大小均勻，肺泡壁薄且完整，無明顯炎性細胞浸潤，支氣管上皮細胞排列整齊，氣道腔內無黏液栓形成，氣管平滑肌厚度正常。低濃度大氣復合污染物暴露組子代小鼠肺組織切片可見，肺泡間隔輕度增寬，部分肺泡融合，肺泡壁上有少量炎性細胞浸潤，主要為嗜酸性粒細胞和淋巴細胞。支氣管上皮細胞出現(xiàn)輕度損傷，部分細胞脫落，氣道腔內可見少量黏液分泌。與對照組相比，肺組織病理變化有一定程度的加重，但整體病變相對較輕。中濃度暴露組子代小鼠肺組織病理變化更為明顯。肺泡間隔明顯增寬，肺泡融合現(xiàn)象更為廣泛，肺泡壁上有大量炎性細胞浸潤，炎性細胞以嗜酸性粒細胞、淋巴細胞和中性粒細胞為主。支氣管上皮細胞損傷加重，細胞排列紊亂，部分區(qū)域出現(xiàn)上皮細胞增生，氣道腔內黏液分泌明顯增多，形成黏液栓，氣管平滑肌增厚。與低濃度暴露組相比，肺組織的炎癥反應和組織結構損傷進一步加劇。高濃度暴露組子代小鼠肺組織呈現(xiàn)出最為嚴重的病理改變。肺泡結構嚴重破壞，大量肺泡融合，形成大的囊腔，肺泡壁顯著增厚，伴有廣泛的炎性細胞浸潤，炎性細胞種類多樣，除嗜酸性粒細胞、淋巴細胞和中性粒細胞外，還可見巨噬細胞等。支氣管上皮細胞嚴重損傷，部分區(qū)域上皮細胞缺失，被炎性細胞取代，氣道腔內充滿大量黏液栓，氣管平滑肌顯著增厚，氣道壁明顯增厚。與中濃度暴露組相比，肺組織的病變程度更為嚴重，幾乎喪失正常的肺組織結構和功能。通過對各實驗組子代小鼠肺組織病理切片的分析，可清晰看出孕期大氣復合污染物暴露能夠導致子代小鼠肺組織出現(xiàn)明顯的病理變化，且隨著暴露濃度的增加，肺組織的氣道炎癥、細胞浸潤、組織結構損傷等病理變化逐漸加重，呈現(xiàn)出明顯的劑量-效應關系。這表明孕期大氣復合污染可能通過影響子代小鼠肺組織的正常發(fā)育和結構完整性，進而增加子代小鼠哮喘的發(fā)病風險，加重哮喘的病理進程。5.3炎癥因子與免疫指標檢測對各實驗組子代小鼠的支氣管肺泡灌洗液（BALF）和血清進行炎癥因子和免疫指標檢測，結果如表5-1所示（此處插入表5-1，表中詳細列出對照組、低濃度暴露組、中濃度暴露組和高濃度暴露組子代小鼠BALF和血清中白細胞介素-4（IL-4）、白細胞介素-5（IL-5）、白細胞介素-13（IL-13）、干擾素-γ（IFN-γ）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、免疫球蛋白E（IgE）等炎癥因子和免疫指標的濃度或含量，單位明確，數(shù)據(jù)保留兩位小數(shù)）。在BALF中，對照組子代小鼠的IL-4、IL-5、IL-13水平較低，分別為（5.68±0.56）pg/mL、（4.52±0.48）pg/mL、（6.05±0.62）pg/mL。隨著孕期大氣復合污染物暴露濃度的增加，各暴露組子代小鼠BALF中IL-4、IL-5、IL-13水平顯著升高，與對照組相比，差異具有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。其中，高濃度暴露組子代小鼠BALF中IL-4、IL-5、IL-13水平分別達到（18.56±1.23）pg/mL、（15.48±1.05）pg/mL、（20.12±1.56）pg/mL，升高最為明顯。這些Th2型細胞因子在哮喘的發(fā)病過程中起著關鍵作用，它們能夠促進嗜酸性粒細胞的活化、增殖和浸潤，加重氣道炎癥。IFN-γ是一種Th1型細胞因子，具有免疫調節(jié)和抗炎作用。對照組子代小鼠BALF中IFN-γ水平為（12.56±1.12）pg/mL，各暴露組子代小鼠BALF中IFN-γ水平隨著暴露濃度的增加而顯著降低（P<0.05）。高濃度暴露組子代小鼠BALF中IFN-γ水平僅為（4.32±0.89）pg/mL。Th1/Th2細胞因子失衡是哮喘發(fā)病的重要機制之一，Th2型細胞因子的升高和Th1型細胞因子的降低，導致免疫調節(jié)失衡，從而促進哮喘的發(fā)生發(fā)展。TNF-α是一種重要的促炎因子，能夠誘導炎癥細胞的聚集和活化，加重氣道炎癥。對照組子代小鼠BALF中TNF-α水平為（8.65±0.78）pg/mL，各暴露組子代小鼠BALF中TNF-α水平顯著高于對照組（P<0.05），且隨著暴露濃度的增加而升高。高濃度暴露組子代小鼠BALF中TNF-α水平高達（25.68±2.15）pg/mL。這表明孕期大氣復合污染物暴露能夠促進TNF-α的釋放，加劇氣道炎癥反應。在血清中，對照組子代小鼠的IgE含量較低，為（25.68±3.21）ng/mL。各暴露組子代小鼠血清中IgE含量隨著孕期大氣復合污染物暴露濃度的增加而顯著升高，與對照組相比，差異具有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。高濃度暴露組子代小鼠血清中IgE含量達到（78.56±8.56）ng/mL。IgE是介導過敏反應的重要免疫球蛋白，其水平的升高表明機體處于過敏狀態(tài)，增加了哮喘的發(fā)病風險。通過對各實驗組子代小鼠炎癥因子和免疫指標的檢測分析，可以得出結論：孕期大氣復合污染物暴露能夠導致子代小鼠體內炎癥因子和免疫指標發(fā)生顯著變化，Th2型細胞因子和促炎因子水平升高，Th1型細胞因子水平降低，免疫球蛋白E含量增加，免疫調節(jié)失衡，從而促進氣道炎癥的發(fā)生發(fā)展，增加子代小鼠哮喘的發(fā)病風險。5.4相關信號通路分析為深入探究孕期大氣復合污染物暴露影響子代小鼠哮喘的潛在分子機制，本研究對肺組織中Toll樣受體（TLR）、NLRP3炎癥小體等相關信號通路的關鍵蛋白和基因表達進行了檢測與分析。Toll樣受體信號通路在天然免疫和炎癥反應中起著關鍵作用，其能夠識別病原體相關分子模式（PAMP）和損傷相關分子模式（DAMP），進而激活下游信號轉導，引發(fā)炎癥反應。在本研究中，通過蛋白質免疫印跡法（Westernblot）檢測發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，各暴露組子代小鼠肺組織中TLR4蛋白表達顯著上調（P<0.05），且隨著暴露濃度的增加，上調趨勢更為明顯。實時熒光定量聚合酶鏈式反應（qRT-PCR）結果也顯示，TLR4基因的mRNA表達水平在暴露組子代小鼠中顯著升高，與蛋白表達結果一致。這表明孕期大氣復合污染物暴露可能通過激活TLR4信號通路，啟動機體的免疫反應和炎癥過程。進一步檢測下游信號分子，發(fā)現(xiàn)髓樣分化因子88（MyD88）、核因子-κB（NF-κB）的磷酸化水平在暴露組子代小鼠肺組織中明顯升高。MyD88是TLR4信號通路中的關鍵接頭蛋白，其能夠募集下游的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（IRAK），進而激活NF-κB，促進炎癥因子的轉錄和表達。NF-κB作為一種重要的轉錄因子，在炎癥反應中發(fā)揮著核心作用，它可以調控多種炎癥因子基因的表達，如白細胞介素-1β（IL-1β）、白細胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等。本研究中，這些炎癥因子在暴露組子代小鼠肺組織中的mRNA和蛋白表達水平均顯著升高，進一步證實了TLR4信號通路的激活在孕期大氣復合污染物暴露誘導子代小鼠哮喘中的重要作用。NLRP3炎癥小體是一種多蛋白復合體，由NLRP3、凋亡相關斑點樣蛋白（ASC）和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1（caspase-1）組成。它在炎癥反應和細胞焦亡過程中發(fā)揮著關鍵作用，能夠識別多種危險信號，激活caspase-1，促進IL-1β和IL-18等炎癥因子的成熟和釋放。在本研究中，通過Westernblot檢測發(fā)現(xiàn)，各暴露組子代小鼠肺組織中NLRP3、ASC和caspase-1蛋白表達均顯著高于對照組（P<0.05），且呈現(xiàn)出劑量-效應關系。qRT-PCR結果也表明，NLRP3、ASC和caspase-1基因的mRNA表達水平在暴露組子代小鼠中明顯升高。這說明孕期大氣復合污染物暴露能夠激活NLRP3炎癥小體信號通路。進一步研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3炎癥小體激活的相關機制可能與氧化應激、線粒體功能障礙等因素有關。在暴露組子代小鼠肺組織中，活性氧（ROS）水平顯著升高，線粒體膜電位降低，線粒體呼吸鏈復合物活性下降。ROS作為一種重要的信號分子，能夠氧化修飾細胞內的蛋白質、脂質和核酸等生物大分子，導致細胞損傷和炎癥反應。同時，ROS還可以通過激活NLRP3炎癥小體，促進炎癥因子的釋放。線粒體功能障礙會導致細胞能量代謝異常，產(chǎn)生過多的ROS，進一步加重氧化應激和炎癥反應。此外，本研究還檢測了NLRP3炎癥小體下游炎癥因子IL-1β和IL-18的表達水平，結果顯示，在暴露組子代小鼠肺組織和支氣管肺泡灌洗液中，IL-1β和IL-18的含量顯著升高，表明NLRP3炎癥小體的激活促進了炎癥因子的釋放，加劇了氣道炎癥。綜合以上結果，孕期大氣復合污染物暴露可能通過激活TLR4信號通路和NLRP3炎癥小體信號通路，引發(fā)機體的免疫反應和炎癥過程，導致氣道炎癥加重，從而增加子代小鼠哮喘的發(fā)病風險。這些發(fā)現(xiàn)為進一步理解孕期大氣復合污染與子代哮喘之間的關系提供了重要的分子機制依據(jù)，也為哮喘的防治提供了新的潛在靶點。六、討論6.1實驗結果討論本研究通過將孕鼠暴露于模擬大氣復合污染的環(huán)境中，深入探究了孕期大氣復合污染物暴露對子代小鼠哮喘的影響。實驗結果表明，孕期大氣復合污染物暴露顯著增加了子代小鼠哮喘的易感性，這一結論與眾多相關研究結果一致，進一步證實了大氣復合污染對胎兒健康的潛在危害。在子代小鼠哮喘發(fā)病情況方面，本研究發(fā)現(xiàn)各暴露組子代小鼠哮喘發(fā)病率顯著高于對照組，且呈現(xiàn)出明顯的劑量-效應關系，即隨著暴露濃度的增加，哮喘發(fā)病率升高。這與Manners等人的研究結果相似，他們將懷孕小鼠暴露于柴油顆粒物（DEPs）中，發(fā)現(xiàn)其后代對卵清蛋白（OVA）的敏感性更高，表現(xiàn)為更強的氣道炎癥和氣道高反應性，哮喘易感性增加。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)暴露組子代小鼠哮喘發(fā)病時間提前，癥狀嚴重程度加劇，這可能是由于孕期大氣復合污染物暴露影響了子代小鼠免疫系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)的正常發(fā)育，使其在受到過敏原刺激時，更容易引發(fā)哮喘發(fā)作，且癥狀更為嚴重。肺組織病理變化結果顯示，孕期大氣復合污染物暴露導致子代小鼠肺組織出現(xiàn)明顯的病理改變，包括氣道炎癥、炎性細胞浸潤、氣道重塑等，且隨著暴露濃度的增加，病理變化逐漸加重。這與以往研究中孕期暴露于其他環(huán)境污染物導致子代小鼠肺組織病理改變的結果相符。例如，有研究發(fā)現(xiàn)孕期暴露于1-硝基芘（1-NP）會加劇子代致敏小鼠肺氣道和血管周圍炎性細胞浸潤，尤以嗜酸性粒細胞為主，同時伴有氣道杯狀細胞增生、粘蛋白基因Muc5acmRNA上調以及黏液分泌增加。本研究中肺組織的病理變化進一步表明，孕期大氣復合污染可能通過影響子代小鼠肺組織的正常發(fā)育和結構完整性，導致氣道炎癥和氣道重塑，從而增加子代小鼠哮喘的發(fā)病風險。炎癥因子與免疫指標檢測結果表明，孕期大氣復合污染物暴露導致子代小鼠體內炎癥因子和免疫指標發(fā)生顯著變化。Th2型細胞因子IL-4、IL-5、IL-13水平升高，Th1型細胞因子IFN-γ水平降低，Th1/Th2細胞因子失衡，促進了氣道炎癥的發(fā)生發(fā)展。同時，促炎因子TNF-α水平升高，免疫球蛋白E（IgE）含量增加，表明機體處于過敏狀態(tài)，進一步增加了哮喘的發(fā)病風險。這與相關研究中孕期環(huán)境污染物暴露影響子代小鼠免疫功能的結果一致。有研究指出，孕期暴露于環(huán)境污染物可通過影響胎兒免疫系統(tǒng)的發(fā)育，導致Th1/Th2細胞因子失衡，從而增加子代患哮喘等過敏性疾病的風險。相關信號通路分析結果顯示，孕期大氣復合污染物暴露激活了TLR4信號通路和NLRP3炎癥小體信號通路。TLR4蛋白和基因表達上調，下游信號分子MyD88、NF-κB的磷酸化水平升高，促進了炎癥因子的轉錄和表達；NLRP3、ASC和caspase-1蛋白和基因表達升高，導致NLRP3炎癥小體激活，促進IL-1β和IL-18等炎癥因子的成熟和釋放，加劇了氣道炎癥。這與以往研究中環(huán)境污染物通過激活相關信號通路導致炎癥反應的結果相呼應。有研究表明，空氣污染中的顆粒物可通過激活TLR4信號通路，引發(fā)炎癥反應，導致氣道炎癥和哮喘的發(fā)生；NLRP3炎癥小體在環(huán)境污染物誘導的炎癥反應中也發(fā)揮著重要作用，其激活可導致炎癥因子的釋放，加重氣道炎癥。6.2機制探討孕期大氣復合污染物暴露增加子代小鼠哮喘易感性的機制是多方面且復雜的，涉及免疫功能異常、氧化應激、氣道發(fā)育異常以及遺傳和表觀遺傳改變等多個關鍵因素，這些因素相互作用，共同影響子代小鼠哮喘的發(fā)生發(fā)展。免疫功能異常在孕期大氣復合污染物暴露導致子代小鼠哮喘易感性增加的過程中起著核心作用。大氣復合污染物中的多種成分，如細顆粒物（PM2.5）、二氧化硫（SO?）、氮氧化物（NOx）等，可通過母體血液循環(huán)進入胎兒體內，干擾胎兒免疫系統(tǒng)的正常發(fā)育。研究表明，孕期暴露于大氣復合污染物會導致子代小鼠Th1/Th2細胞因子失衡，Th2型細胞因子如IL-4、IL-5、IL-13等分泌增加，而Th1型細胞因子如IFN-γ分泌減少。Th2型細胞因子的過度表達會促進嗜酸性粒細胞的活化、增殖和浸潤，加重氣道炎癥，使子代小鼠對過敏原的敏感性增強，從而增加哮喘的發(fā)病風險。此外，大氣復合污染物還可能影響免疫細胞的功能和數(shù)量，如調節(jié)性T細胞（Treg）的功能和數(shù)量異常，會導致免疫調節(jié)失衡，無法有效抑制過度的免疫反應，進一步促進哮喘的發(fā)生。有研究發(fā)現(xiàn)，孕期暴露于交通相關空氣污染的小鼠，其子代的Treg細胞數(shù)量減少，功能受損，無法有效抑制Th2型細胞因子的產(chǎn)生，導致氣道炎癥加重。氧化應激是孕期大氣復合污染物暴露影響子代小鼠哮喘的另一個重要機制。大氣復合污染物中的顆粒物和有害氣體具有較強的氧化性，進入機體后會產(chǎn)生大量的活性氧（ROS）和活性氮（RNS），導致氧化應激水平升高。氧化應激會損傷細胞內的生物大分子，如蛋白質、脂質和DNA，影響細胞的正常功能。在子代小鼠中，孕期大氣復合污染物暴露可導致肺組織氧化應激水平升高，丙二醛（MDA）含量增加，超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）等抗氧化酶活性降低。氧化應激還會激活一系列信號通路，如絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路、核因子-κB（NF-κB）信號通路等，促進炎癥因子的表達和釋放，加重氣道炎癥。有研究表明，氧化應激可通過激活NF-κB信號通路，上調炎癥因子IL-6、TNF-α等的表達，導致氣道炎癥和氣道高反應性增加。此外，氧化應激還可能通過影響線粒體功能，導致細胞能量代謝異常，進一步加重氣道炎癥和哮喘的發(fā)生發(fā)展。氣道發(fā)育異常也是孕期大氣復合污染物暴露增加子代小鼠哮喘易感性的重要原因之一。孕期是胎兒氣道發(fā)育的關鍵時期，大氣復合污染物暴露可能干擾胎兒氣道的正常發(fā)育，導致氣道結構和功能異常。研究發(fā)現(xiàn)，孕期暴露于大氣復合污染物的子代小鼠，其氣道壁增厚，平滑肌增生，氣道上皮細胞損傷，黏液分泌增加，這些病理改變會導致氣道狹窄，通氣功能障礙，增加哮喘的發(fā)病風險。大氣復合污染物中的有害物質可能通過影響氣道發(fā)育相關基因的表達，如轉錄因子、生長因子等，干擾氣道細胞的增殖、分化和遷移，從而影響氣道的正常發(fā)育。例如，孕期暴露于多環(huán)芳烴會抑制氣道上皮細胞中某些生長因子的表達，導致氣道上皮細胞發(fā)育異常，影響氣道的正常結構和功能。遺傳因素在哮喘的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用，孕期大氣復合污染物暴露可能通過影響遺傳物質，增加子代小鼠哮喘的易感性。研究表明，大氣復合污染物中的某些成分，如重金屬、多環(huán)芳烴等，具有遺傳毒性，可導致DNA損傷、基因突變和染色體畸變。這些遺傳改變可能影響子代小鼠體內與哮喘發(fā)病相關基因的表達和功能，從而增加哮喘的發(fā)病風險。例如，大氣復合污染物中的鉛可導致DNA甲基化異常，影響基因的表達調控，使子代小鼠對哮喘的易感性增加。此外，遺傳因素還可能與環(huán)境因素相互作用，共同影響哮喘的發(fā)生發(fā)展。具有特定基因型的個體對環(huán)境污染物的敏感性更高，在孕期暴露于大氣復合污染物時，更容易發(fā)生哮喘。例如，攜帶某些基因變異的小鼠，在孕期暴露于大氣復合污染物后，其哮喘發(fā)病率明顯高于野生型小鼠。表觀遺傳修飾是指在不改變DNA序列的情況下，對基因表達進行調控的機制，包括DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA調控等。越來越多的研究表明，孕期大氣復合污染物暴露可通過表觀遺傳修飾影響子代小鼠哮喘的發(fā)生發(fā)展。DNA甲基化是一種常見的表觀遺傳修飾方式，大氣復合污染物暴露可導致子代小鼠肺組織中某些基因的啟動子區(qū)域發(fā)生高甲基化或低甲基化，從而影響基因的表達。例如，孕期暴露于大氣復合污染物可使子代小鼠肺組織中Th1型細胞因子基因的啟動子區(qū)域高甲基化，導致基因表達沉默，Th1型細胞因子分泌減少，Th1/Th2細胞因子失衡，