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挥发性有机硫化合物是大气环境中常见的一类恶臭污染物,因其具有臭味阈值低、挥发性强、排放浓度高等特征,会对生态环境和人体健康造成不利影响。甲硫醇作为一种典型的挥发性有机硫化合物,广泛存在于垃圾填埋场、垃圾发酵处理厂以及污水处理厂等工业行业环境中。甲硫醇的显著特征是恶臭和挥发性强,因而会降低公众生活及生产环境的舒适度以及损害人体的健康。人体的呼吸系统作为挥发性有机硫化合物毒性作用的靶向器官,也是抵御挥发性有机硫化合物危害的第一道防线。但是,目前关于挥发性有机硫化合物对人体呼吸道细胞的毒性作用机制的研究尚少,此外对挥发性有机硫化合物在人体呼吸系统中的代谢转化机理的研究还未阐明。因此,本论文选取挥发性有机硫化合物的典型代表——甲硫醇作为目标污染物,采用体外培养的人体支气管上皮细胞16HBE作为暴露对象,分别采用浸没式暴露和气液界面暴露两种不同的暴露方式,系统开展了外源性污染物甲硫醇在人体典型呼吸道细胞中的毒性效应与机制、代谢转化机理与转录组学以及代谢组学表征方面的研究。主要研究内容和结果包括:（1）首先,在浸没式暴露模式下,我们采用活细胞成像和流式细胞仪等技术,研究发现在10–50μM的甲硫醇浓度范围内,16HBE细胞活力下降了28.5%,细胞膜通透性增加了27.5%以及细胞坏死数量的显著增加。同时发现50μM甲硫醇可诱导细胞产生相对于对照组1.6倍的胞内活性氧物种（ROS）。并通过q-PCR以及Western blot技术,证实了ROS激活了肿瘤坏死因子（TNF）信号通路,从而进一步促进了RIPK1-RIPK3坏死小体的形成,最终导致细胞内线粒体膜电位的下降以及16HBE细胞的坏死。进一步采用高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱（UPLC-QTOFMS）、质子转移反应-质谱（PTR-MS）以及气相色谱-硫化学发光检测器（GC-SCD）检测了甲硫醇在16HBE细胞中的代谢产物——甲硫醚。通过Western blot实验,发现在16HBE细胞中表达的硫醇S-甲基转移酶可以催化甲硫醇转化为甲硫醚。此外,还通过对硫醇S-甲基转移酶的基因沉默处理,发现甲硫醇及其代谢产物甲硫醚会对16HBE细胞的增殖毒性效应及氧化应激产生协同作用。（2）进一步,我们研究了在气液界面暴露模式下,采用CULTEX RFS体外细胞暴露仪发现在10–50μM的甲硫醇浓度范围内,16HBE细胞形态随着甲硫醇浓度的增加出现皱缩现象。发现低浓度甲硫醇（10–30μM）气体对细胞活力的影响不大,但是高浓度甲硫醇（50μM）可显著降低70%的细胞活力,而且导致细胞膜通透性增加了60%。采用细胞荧光成像技术我们发现甲硫醇暴露后胞内ROS的明显上升。与浸没式暴露模式相比,低浓度甲硫醇（10–30μM）对16HBE细胞的损伤较小,而高浓度甲硫醇（50μM）则能够更大程度地降低16HBE细胞活力、促进氧化应激及诱导细胞坏死。同时也采用Illumina Hi Seq2500测序平台对甲硫醇气体暴露后的16HBE细胞进行转录组测序,发现了32个差异表达基因。基因本位论（Gene Ontology,GO）的实验结果富集显示甲硫醇会影响16HBE细胞对化合物的应激反应、细胞的生长以及信号分子的结合和调节。KEGG通路富集结果显示甲硫醇会影响16HBE细胞的脂质代谢、氨基酸代谢等。在Disease Ontology（DO）预测方面也发现差异基因与肺部疾病（肺癌,慢性阻塞性肺疾病）等有显著性关系。以上结果均表明甲硫醇在m RNA水平上会对16HBE细胞产生负面影响。（3）最后,我们还在气液界面暴露模式下,采用UPLC-QTOFMS对甲硫醇气体暴露后的16HBE细胞进行了代谢组学分析,发现有58个具有显著性差异的代谢物,这些差异代谢物大多数是核酸,有机酸,脂肪酰基以及有机杂环类化合物。通过小分子物质通路数据库（The Small Molecule Pathway Database,SMPDB）的富集分析,我们得知甲硫醇可能会显著影响磷脂酰胆碱的生物合成以及泛酸和辅酶A生物合成这两条通路。进一步地,我们采用O2PLS和相关性热图分析进行转录组和代谢组数据的联合分析,发现甲硫醇暴露于16HBE细胞后的差异表达基因和代谢产物之间存在一定的密切关系。此外,通过对KEGG的共表达分析,结果发现甲硫醇暴露后的差异表达基因和代谢产物共同影响嘌呤代谢、叶酸生物合成等通路。综上所述,本论文拟通过采用甲硫醇以浸没式和气液界面式体外暴露模型暴露于16HBE细胞的研究,旨在揭示甲硫醇在不同的暴露方式下作用于人体呼吸道细胞16HBE后的毒性作用机制,以及探讨了甲硫醇在16HBE细胞中的代谢转化机理,同时结合转录组学及代谢组学技术的相关数据,综合阐明了甲硫醇对人体呼吸系统的潜在危害影响。实验结果表明甲硫醇的暴露可以诱导细胞活力的下降,导致氧化应激的产生以及细胞坏死通路的激活。同时发现细胞中的催化酶也能够对甲硫醇具有一定的生物活化作用,以及甲硫醇及其代谢产物可能存在一定的协同暴露从而影响细胞活力。此外,通过气液界面暴露模式以更接近人体真实呼吸水平的方式来研究其暴露机制,在某种意义上表明甲硫醇诱导的呼吸道细胞内的转录组及代谢组扰动可能对甲硫醇引起的毒性效应的细胞分子机制具有一定的借鉴意义。本论文的相关研究在一定程度上为甲硫醇及其代谢产物介导的呼吸道暴露毒性效应提供了有建设性的参考,气液界面暴露模式下的转录组学及代谢组学的综合研究更是为甲硫醇作用于人体呼吸系统后的分子机制和代谢途径的确定提供了基础的理论依据,这对研究挥发性有机硫化合物的呼吸毒性和环境健康评估具有十分重要的研究意义。