NO?诱导铁死亡致呼吸道毒性机制研究

本研究针对广州地区NO?污染严重现状，通过构建体外气液界面细胞模型和体内动态吸入动物模型，揭示NO?暴露引发呼吸道毒性机制。研究发现NO?通过诱导铁死亡（ferroptosis）导致细胞死亡、氧化应激、炎症及DNA损伤，并证实STEAP3基因在铁死亡过程中的关键作用。该研究为NO?污染的毒性机制提供了新视角，对制定NO?暴露标准和污染控制策略具有重要科学意义。

　　

NO?污染是全球关注的环境健康问题，其对呼吸系统的毒性作用机制尚未完全明确。广州作为中国珠江三角洲地区经济发达城市，NO?污染尤为严重。本文作者通过构建体外和体内模型，系统研究了NO?暴露对呼吸系统的毒性作用，并首次揭示了铁死亡在这一过程中的关键作用。

为开展此项研究，广州医科大学的研究人员采用了先进的空气-液体界面（ALI）培养技术和动态口腔-鼻腔吸入暴露系统，分别建立了体外细胞模型和体内动物模型。通过这些模型，研究人员详细评估了NO?暴露对细胞活力、氧化应激、炎症反应和DNA损伤的影响，并利用转录组测序技术深入探讨了其潜在机制。

研究结果表明，NO?暴露可显著降低BEAS-2B细胞的存活率，诱导细胞凋亡，并增加活性氧（ROS）水平和丙二醛（MDA）含量，同时降低超氧化物歧化酶（SOD）活性。此外，NO?暴露还导致炎症因子如IL-6的表达显著升高，并引发DNA损伤。在体内实验中，小鼠暴露于10 ppm NO? 14天后，肺组织出现病理损伤，氧化应激和炎症反应加剧，DNA损伤明显。

转录组测序分析显示，NO?暴露与铁死亡密切相关。铁死亡是一种由铁依赖性脂质过氧化引起的细胞死亡形式，其特征包括线粒体损伤、铁积累和特定基因表达的改变。研究人员进一步验证了这一发现，通过透射电子显微镜观察到NO?处理的细胞线粒体结构受损，铁含量增加，并通过qRT-PCR和Western blotting分析了铁死亡相关基因的表达变化。

值得注意的是，STEAP3基因在NO?诱导的铁死亡过程中发挥了重要作用。STEAP3是一种铁还原酶，能够将Fe3?还原为Fe2?，促进铁的吸收和储存。研究人员通过siRNA技术沉默STEAP3基因，发现其显著减轻了NO?诱导的氧化应激、铁积累和线粒体损伤，表明STEAP3是NO?诱导铁死亡的关键调控因子。

这项研究不仅揭示了NO?暴露对呼吸系统的毒性机制，还为NO?污染的健康风险评估提供了新的理论依据。研究结果表明，控制NO?排放对于预防呼吸道疾病具有重要意义。此外，STEAP3作为铁死亡的关键调控因子，可能成为未来治疗NO?相关疾病的潜在靶点。

论文发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》期刊上，为环境毒理学领域提供了重要的研究数据和理论支持。

研究人员采用了空气-液体界面（ALI）培养技术和动态口腔-鼻腔吸入暴露系统来建立体外和体内模型，并利用转录组测序技术分析基因表达变化。通过这些技术，研究人员能够模拟人体暴露于NO?的真实情况，并深入探讨其毒性机制。

在研究结果部分，本文详细阐述了NO?暴露对细胞的毒性作用。通过体外实验，研究人员发现NO?暴露可显著降低BEAS-2B细胞的存活率，诱导细胞凋亡，并增加活性氧（ROS）水平和丙二醛（MDA）含量，同时降低超氧化物歧化酶（SOD）活性。这些结果表明，NO?暴露可引发氧化应激和细胞损伤。

此外，NO?暴露还导致炎症因子如IL-6的表达显著升高，并引发DNA损伤。研究人员通过彗星试验观察到，NO?处理的细胞DNA损伤明显增加，表现为尾部DNA百分比、尾长和尾矩的增加。这些发现表明，NO?暴露不仅对细胞造成直接损伤，还可能通过诱导炎症和DNA损伤进一步加剧其毒性作用。

在体内实验中，小鼠暴露于10 ppm NO? 14天后，肺组织出现病理损伤，氧化应激和炎症反应加剧，DNA损伤明显。HE染色显示，NO?处理组小鼠肺组织结构异常，表现为肺泡壁增厚、肺泡融合扩张及炎性细胞浸润。这些结果表明，NO?暴露对小鼠肺组织具有显著的毒性作用。

转录组测序分析显示，NO?暴露与铁死亡密切相关。铁死亡是一种由铁依赖性脂质过氧化引起的细胞死亡形式，其特征包括线粒体损伤、铁积累和特定基因表达的改变。研究人员进一步验证了这一发现，通过透射电子显微镜观察到NO?处理的细胞线粒体结构受损，铁含量增加，并通过qRT-PCR和Western blotting分析了铁死亡相关基因的表达变化。

STEAP3基因在NO?诱导的铁死亡过程中发挥了重要作用。STEAP3是一种铁还原酶，能够将Fe3?还原为Fe2?，促进铁的吸收和储存。研究人员通过siRNA技术沉默STEAP3基因，发现其显著减轻了NO?诱导的氧化应激、铁积累和线粒体损伤，表明STEAP3是NO?诱导铁死亡的关键调控因子。

这项研究不仅揭示了NO?暴露对呼吸系统的毒性机制，还为NO?污染的健康风险评估提供了新的理论依据。研究结果表明，控制NO?排放对于预防呼吸道疾病具有重要意义。此外，STEAP3作为铁死亡的关键调控因子，可能成为未来治疗NO?相关疾病的潜在靶点。

总之，本文通过系统的实验研究，首次揭示了NO?暴露通过诱导铁死亡导致呼吸道毒性的机制，并为NO?污染的防控提供了新的科学依据。