支气管哮喘(asthma),简称哮喘,是一种以气道高反应性和可逆性气道阻塞为特点的慢性炎症性疾病。虽然对哮喘发病机制和治疗的研究取得了很大进展,但全世界哮喘发病率和死亡率仍呈现上升趋势。哮喘的发病危险因素包括遗传因素(内因)和环境因素(外因)两个方面。环境因素作为诱发哮喘和哮喘急性发作的重要危险因素,主要包括过敏原、气候变化和空气污染等。PM2.5致病的主要原因是由于细颗粒物粒径小,比表面积大,活性强,容易吸附空气中的各类有毒成分。我们前期研究发现PM2.5、PM10等空气污染物浓度与儿童呼吸系统疾病的门诊量呈显著正相关趋势。哮喘发病机制较为复杂,目前主要分为以下几点:气道炎症机制,免疫及变态反应机制,气道神经受体调节机制,第二信使失衡机制,Th1/Th2细胞失衡机制。支气管哮喘发病涉及多种细胞(如嗜酸性粒细胞、肥大细胞、T淋巴细胞、中性粒细胞和气道上皮细胞等)及细胞组分,其中T细胞在哮喘的炎症中发挥着重要的免疫调节作用。关于PM2.5在哮喘发病机制中的作用多数集中在Th1/Th2上,对Th17/Treg的了解较少。并且有关Th17/Treg的研究多数集中在单细胞因子的变化上,对于同时研究四种T细胞的研究更是少见,而关于调控T细胞分化的转录调控的详细机制,特别是对其中关键的转录调控因子研究较少。本研究首先通过权重基因共表达网络分析法分析正常人在空气颗粒物的作用下,是否存在与PM2.5、PM10显著相关的基因,再通过基因功能富集分析找到这些基因所在的通路,最后通过超几何分析找到调控这些基因的上游转录因子。然后分别在细胞水平和动物水平上以T细胞为研究对象验证筛选出的基因表达情况。最后在哮喘鼠中分析PM2.5对哮喘鼠中T细胞分化的影响。权重基因共表达网络分析发现,正常人群中存在与PM2.5、PM10显著相关的基因,这些基因中存在与T细胞相关的通路,且在这些基因中找到了关键调控因子Stat3。细胞实验发现,在颗粒污染物的作用下,初始T细胞向Th17细胞的分化方向明显增多。动物实验发现,在颗粒污染物的作用下,正常小鼠肺组织出现了严重的类似哮喘的炎症反应;而且ELISA和qPCR实验都发现,在血液中和肺泡灌洗液中Th17相关的细胞因子(IL17A和Stat3)表达量均明显上调。进一步在哮喘动物模型的研究中发现,在PM2.5的刺激下,哮喘小鼠肺组织出现了更明显的炎症细胞浸润,细支气管管壁增厚,肥大细胞增生的病理表征;实时荧光定量实验发现,Tnf(Th1细胞因子)的表达量在三组中呈逐渐上升的趋势,与Control组对比,Asthma/CMC组和Asthma/PM2.5组中的Tnf表达量有显著的差异性,并且Asthma/PM2.5组与Control组的差异性要大于Asthma/CMC组与Control组。实验结果表明,在颗粒污染物的影响下正常小鼠中的Th0细胞向Th17细胞分化明显增多,且在小鼠肺部出现了类似哮喘的炎症反应。在PM2.5影响下的哮喘中Th1细胞明显上调,肺部出现明显的哮喘炎症反应。该课题对于我们更深入地理解颗粒物对哮喘的致病机理以及明确颗粒物影响下哮喘的临床表征,从而为颗粒物加重哮喘提供理论依据以及可能的干预措施,具有非常重要的意义。