高原固体燃料燃烧PM2.5有机组分通过ATP竞争机制诱导自噬失调的血管毒性研究

本研究针对高原固体燃料燃烧PM2.5中半挥发性/中等挥发性有机物（S/IVOCs）的血管毒性机制，通过分析青藏高原与关中平原样本，发现高原缺氧条件导致S/IVOCs比例升高（如IVOCs占比达19.90%），并首次揭示其通过竞争性结合ATP干扰mTOR/PI3K/Akt通路，诱发自噬（autophagy）失调和炎症反应，为高海拔地区心血管疾病防控提供理论依据。

　　

在空气污染与健康风险研究中，固体燃料燃烧产生的PM_2.5因其复杂的化学成分备受关注。青藏高原等高海拔地区居民长期依赖牛粪、烟煤等固体燃料取暖烹饪，但缺氧环境可能改变污染物排放特征，加剧健康风险。尤其PM_2.5中的半挥发性/中等挥发性有机物（S/IVOCs）具有潜在毒性，但其对心血管系统的分子机制尚不明确。陕西高校青年创新团队联合研究人员在《Journal of Hazardous Materials》发表研究，首次揭示高原S/IVOCs通过能量代谢干扰诱发自噬失调的独特毒性机制。

关键技术方法
研究采用稀释采样系统收集青藏高原牧民家庭燃烧牛粪、烟煤的PM_2.5样本，通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）定量36种SVOCs和40种IVOCs。体外实验以人血管平滑肌细胞（VSMCs）为模型，结合Western blot检测自噬标志蛋白（p62/LC3-II/I）及mTOR/PI3K/Akt磷酸化水平，并采用分子对接模拟关键毒物（如1,6-二硝基芘）与ATP的结合竞争。

研究结果

1. 高原S/IVOCs排放特征
高原燃烧样本IVOCs占比显著高于平原（烟煤取暖19.90% vs 平原16.17%），缺氧条件导致燃烧效率降低，促进多环芳烃（PAHs）等毒性组分释放。

2. 细胞毒性机制
高原样本诱导VSMCs炎症反应强度超平原4倍。Western blot显示自噬流阻滞（p62积累、LC3-II/I比值异常）及mTOR/PI3K/Akt通路剂量依赖性激活，提示自噬稳态破坏。

3. 分子竞争模型
分子 docking 证实1,6-二硝基芘等直接竞争性结合mTOR蛋白ATP结合域，抑制能量感应，导致自噬调控紊乱。

结论与意义
该研究阐明高原缺氧环境通过增加S/IVOCs排放，以“ATP竞争-自噬失调-炎症爆发”级联反应加剧心血管损伤。首次提出S/IVOCs直接干预细胞能量代谢的毒性范式，为高海拔地区清洁能源政策制定提供科学依据，同时拓展了空气污染致心血管疾病的机制认知。