来自多环芳烃的二次有机气溶胶调控胶质瘤增殖

《Journal of Hazardous Materials》：Secondary Organic Aerosol from Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Modulates Glioma Proliferation

【字体：大中小】 时间：2026年10月25日 来源：Journal of Hazardous Materials 10.6

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　　 •开发了气溶胶类器官暴露平台（AOEP），用于未来的气溶胶暴露评估。•萘衍生二次有机气溶胶（NSOA）促进了胶质瘤癌细胞和类器官的生长。•SOA暴露上调了ALDH1A3基因的表达。•ALDH1A3阻断了胶质瘤细胞中的铁死亡。•高ALDH1A3表达与患者较差的生存率相关。引言流

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开发了气溶胶类器官暴露平台（AOEP），用于未来的气溶胶暴露评估。
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萘衍生二次有机气溶胶（NSOA）促进了胶质瘤癌细胞和类器官的生长。
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SOA暴露上调了ALDH1A3基因的表达。
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ALDH1A3阻断了胶质瘤细胞中的铁死亡。
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高ALDH1A3表达与患者较差的生存率相关。

引言

流行病学研究表明，暴露于空气污染会增加全球的死亡率和发病率（Burnett等，2018年；Brunekreef和Holgate，2002年；Cohen等，2017年）。作为主要的环境风险因素，空气污染导致了一系列不良健康结果，包括慢性阻塞性肺病、肺癌、心力衰竭、脑血管疾病和脑部疾病（Cohen等，2017年；Zhang等，2022年；Drew，2025年；Li等，2024年）。然而，空气污染影响特定疾病的详细毒理学和发病机制仍然知之甚少，这阻碍了制定与全球"同一健康"目标相适应的有效缓解策略。

胶质瘤是最常见的脑肿瘤类型，起源于胶质细胞，在全球范围内仍然构成重大临床挑战（Weller等，2015年）。尽管在开发各种治疗方法方面付出了巨大努力，包括手术切除、辅助放疗和化疗，胶质瘤患者的总体预后仍然显著不良（Wang和Jiang，2013年）。胶质瘤的浸润特性导致其高死亡率，主要归因于疾病复发或进展（Eisele和Weller，2013年）。环境风险因素，如空气污染物、温度变化和射频电磁波，已被认为与胶质瘤的发生和进展有关（Andersen等，2018年；Nikmanesh等，2023年；Philips等，2018年；Vienne-Jumeau等，2019年）。实验室研究表明，PM_2.5（空气动力学直径小于或等于2.5 μm）在吸入后可以穿过血脑屏障，并触发一系列脑损伤（Qi等，2022年）。长期暴露于室外空气污染物，特别是PM_2.5和NO₂，与脑肿瘤的发生有关（J?rgensen等，2016年；Ripley等，2024年；Lloyd等，2024年）。一项先前的研究（Li等，2016年）表明，PM暴露通过丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和Janus激酶2/信号转导与转录激活因子3（JAK2/STAT3）通路激活胶质瘤并诱导炎症因子的释放。此外，最近的研究揭示，暴露于碳质气溶胶与恶性脑肿瘤风险增加有关，这表明PM的化学成分而不仅仅是其质量浓度在脑肿瘤发展中起着关键作用（Harbo Poulsen等，2020年）。然而，区域传输过程中老化的二次气溶胶（Delaval等，2025年）对胶质瘤进展的影响仍然知之甚少。

环境PM中很大一部分（20-70%）由二次有机气溶胶（SOA）组成，SOA由大气挥发性有机化合物（VOCs）的氧化以及含氧分子产物的气-粒子分配形成（Jimenez等，2009年；Kroll和Seinfeld，2008年）。许多研究强调了SOA的不良健康影响（Mauderly和Chow，2008年；Nault等，2021年；Shiraiwa等，2017年）。暴露于生物源和人为源的SOA与全美县级心肺死亡率增加3.5倍有关（Pye等，2021年）。SOA的一个既定毒性机制是氧化应激，这与其成分高度相关，包括在大气光化学老化过程中形成的过氧化物、酚类和醌类（Khan等，2021年；Khan等，2022年；McWhinney等，2013年；Tuet等，2016年；Wang等，2018年；Chowdhury等，2019年）。氧化潜力（OP）指气溶胶在吸入后触发活性氧物种（ROS）并诱导氧化应激的能力（Bates等，2019年）。先前的研究表明，来自萘的SOA（NSOA）在所有来源的SOA中具有最高的OP，萘是大气中最丰富的多环芳烃（PAHs）之一，主要来自交通和燃烧源（Jia和Batterman，2010年；Chan等，2009年；Tuet等，2016年）。此外，最近的研究表明了一条毒性途径，显示NSOA可以通过翻译后水平的羰基-半胱氨酸加成在人类肺上皮细胞中诱导全蛋白组效应（Han等，2020年）。然而，关于NSOA暴露如何与特定疾病相关联的明确证据仍然稀缺，这主要是由于缺乏生理相关的暴露风险评估平台。

最近，由于类器官模型在环境毒理学领域具有生理代表性和可行性，相较于细胞模型和体内模型得到了越来越多的应用。例如，先前的研究开发了人类呼吸类器官来研究呼吸道病毒感染机制（Li等，2023年；Wu等，2023年）。然而，尽管脑肿瘤类器官在肿瘤学等生物医学领域具有巨大潜力，但其在环境健康领域的研究仍然非常有限。患者来源的胶质母细胞瘤类器官（GBOs）可以生理性地模拟肿瘤微环境，并能够形成高度侵袭性和增殖性肿瘤（Jacob等，2020年；Yao等，2024年；Pine等，2020年）。在这方面，我们建立了气溶胶类器官暴露平台（AOEP），这是一个将患者来源类器官的反应与环境气溶胶暴露相关联的综合实验系统。本研究中应用的AOEP结合了SOA生成、过滤收集、气溶胶提取和体外（细胞/类器官）暴露，从而促进了空气污染暴露与健康不良影响之间关系机制的研究。在此，我们使用了GBOs和不同类型的细胞系，包括293?T、人类星形胶质细胞（HA）、U251和U87胶质瘤细胞系，来系统评估NSOA对胶质瘤预后机制的影响。我们的结果表明，暴露于多环芳烃衍生的SOA与胶质瘤细胞和GBOs活力增加有关，同时伴有包括ALDH1A3上调在内的转录组变化。TCGA胶质瘤转录组数据分析显示，高ALDH1A3表达与较差的生存结果相关。从机制上讲，这些观察结果暗示了铁死亡相关通路的潜在参与。通过阐明胶质瘤临床治疗的潜在治疗靶点和策略，本研究强调了高度氧化的人为气溶胶对胶质瘤预后的显著影响，为未来关于大气氧化能力、二次空气污染和脑部疾病社会经济负担的缓解策略提供了新方向。

章节摘要

化学试剂与伦理规定

本研究中所有化学试剂的详细信息可在SI附录中找到。本研究所进行的研究符合所有伦理规定。本研究中胶质母细胞瘤肿瘤组织样本的收集和随后的类器官培养程序已获得复旦大学生物医学研究项目伦理委员会批准（批准号：FE23082R）。在样本采集之前已获取所有参与者的知情同意。

SOA合成与提取

NSOA被

NSOA的化学表征

萘在流动反应器内被羟基自由基光氧化（Kautzman等，2010年）。产生的NSOA的尺寸分布低于1?μm（图1a）。使用超高性能液相色谱（UHPLC）系统（Ultimate 3000，Thermo Scientific）联用Q-Exactive Orbitrap高分辨率质谱（HRMS，Q-Exactive，Thermo Scientific）在分子水平上表征NSOA的组成。测量的信号大多低于300?m/z（图1b）。范

大气含义

近年来，越来越多的证据报告空气污染与脑部疾病风险增加有关（Andersen等，2018年；Nikmanesh等，2023年；J?rgensen等，2016年）。然而，详细的分子机制仍然知之甚少。将气溶胶化学与细胞/类器官暴露相结合，基于AOEP的本研究结果（图6）表明，暴露于高度氧化的多环芳烃衍生的SOA显著改变了不同

作者贡献

S.W.和C.W.设计了研究；J.L.、T.X.、Z.Y.、L.J.、J.Z.、S.W.和Z.N.进行了研究；T.X.、J.F.、X.L.和W.R.提供了新的试剂/分析工具；C.W.、G.L.、W.R.和S.W.分析了数据；S.W.、A.W.H.C.、C.W.和X-H.L.撰写了论文。所有作者都对最终手稿作出了贡献。

CRediT作者贡献声明

Wenyan Ren：资源，正式分析。Shunyao Wang：写作 – 审阅与编辑，调查，正式分析，概念化。Guanghao Luo：数据整理。Zechen Yu：调查。Jialiang Feng：资源。Long Jia：调查。Zhiyuan Niu：调查。Jiting Zhang：调查。Arthur W.H. Chan：写作 – 审阅与编辑。Cen Wang：写作 – 原稿撰写，正式分析，概念化。Xingxian Luo：资源。Tao Xie：资源，调查。Xinhua Lin：写作 –

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些可能会影响本报告中所述的工作。

致谢

本研究由国家自然科学基金（22206119，31701273，82503554）资助，国家博士后创新人才支持计划（BX20220083）资助，中国博士后科学基金会（2022M710787）资助，中山医院临床研究专项（ZSLCYJ202320）资助。作者感谢复旦大学Boxun Lu对其在无法治愈疾病干预研究方面的指导，以及浙江大学Xushen Xiong的有益

引言