生物质燃烧超细颗粒物（UPM）诱导人肺A549细胞氧化应激反应与HMOX1基因表达调控的毒性机制研究

本研究针对生物质燃烧产生的超细颗粒物（UPM）的健康风险，建立了一套无动物实验的体外毒理学评估方案。研究人员通过MTT法、蛋白质羰基含量测定及RT-qPCR技术，发现樱桃核UPM较麦秆UPM更显著诱导A549细胞HMOX1基因表达，提示其抗氧化应激反应更强，为大气污染物健康风险评估提供了创新方法学支撑。

　　

随着农业和食品工业残余物作为生物燃料的广泛应用，其燃烧产生的超细颗粒物（Ultrafine Particulate Matter, UPM）对人体健康的潜在威胁日益引起关注。这些直径小于1微米的颗粒物可深入肺泡区域，并携带多环芳烃（PAHs）等有毒有机物，引发氧化应激和炎症反应，长期暴露可能导致心血管疾病、慢性阻塞性肺病甚至肺癌。然而，传统毒理学研究依赖动物实验，且UPM的化学组成与毒性机制因生物质来源差异较大，缺乏标准化的体外评估体系。为此，保加利亚国家公共卫生与分析中心的科研团队在《PHARMACIA》发表论文，建立了一套创新性的无动物实验工作流程，系统评估了樱桃核与麦秆燃烧UPM对人肺A549细胞的毒性效应。

研究团队主要采用以下关键技术方法：1）通过14级级联撞击器收集樱桃核与麦秆燃烧产生的UPM样本；2）使用MTT法检测细胞毒性；3）采用蛋白质羰基含量测定试剂盒（Abcam）量化蛋白质氧化损伤；4）通过RT-qPCR分析HMOX1基因（编码血红素氧合酶-1）表达水平，以β-actin为内参基因。所有实验均使用人源A549肺泡上皮细胞系（ECACC来源）。

?样本制备

研究人员发现UPM样本在培养基中易形成聚集体且快速沉降，但通过超声重悬与即时稀释操作有效控制了给药一致性，确保了实验剂量精确性。

?细胞毒性评估

MTT实验表明，两种UPM在高达500 μg/ml浓度下仅引起轻微细胞毒性，樱桃核UPM的毒性略高于麦秆UPM，而采样时使用的润滑剂对结果影响极小。

?蛋白质氧化评估

蛋白质羰基含量检测显示，高浓度UPM（500 μg/ml）处理组存在氧化损伤升高趋势，但未达统计学显著性。线性回归分析表明蛋白质羰基含量与细胞存活率呈负相关（p=0.0012），证实氧化损伤与细胞毒性存在关联。

?氧化应激评估

RT-qPCR结果显示，500 μg/ml UPM处理显著诱导HMOX1基因表达，其中樱桃核UPM的诱导效应强于麦秆UPM。未使用润滑剂采集的樱桃核样本引发更强烈的HMOX1上调，提示润滑剂可能轻微抑制氧化应激响应。

研究结论表明，生物质燃烧UPM可通过诱导氧化应激引发肺细胞毒性，且毒性强度与生物质类型密切相关。樱桃核UPM比麦秆UPM更具生物活性，其通过显著激活HMOX1介导的抗氧化通路参与细胞防御反应。该研究建立的体外毒理学工作流程——整合细胞活力、蛋白质氧化与基因表达分析——为评估大气污染物健康风险提供了可靠、伦理可接受的替代方案。该方法不仅适用于生物燃料燃烧产物的安全性比较，还可推广至其他环境污染物（如PM_2.5、工业排放颗粒物）的毒理机制研究，为公共卫生政策制定和职业暴露防护提供了科学依据。