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目的:利用真实环境颗粒物(particulate matter,PM)暴露系统(real-ambient PM exposure system),以PPARa激动剂/抑制剂为工具,诱导PPARa激动/抑制小鼠模型,探讨PM暴露致小鼠心脏线粒体的损伤效应及PPARa在PM暴露致心脏毒性中的潜在作用,为阐明PM暴露致心血管系统疾病机制提供新的理论依据。方法:2018年11月-2019年1月期间,每日给予PPARa激动剂(WY14643)2.5 mg/kg和PPARa抑制剂(GW6471)1 mg/kg灌胃以诱导PPARa激动/抑制小鼠模型,利用真实环境颗粒物暴露系统在石家庄对小鼠进行3周或6周PM暴露。小鼠被随机分为6组:PM暴露组(Exp组)、对照组(Con组)、PM暴露+PPARα激动剂组(Exp-A)、对照+PPARα激动剂组(Con-A)、PM暴露+PPARα抑制剂组(Exp-I)、对照+PPARα抑制剂组(Con-I)。染毒期间,每天对室外和饲养笼内PM2.5浓度进行监测和记录。经3周或6周PM暴露后,观察各组小鼠体重和心脏脏器系数变化;采用超声心动图和组织病理学观察心脏的功能和形态学改变;利用透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)观察心肌线粒体超微结构的变化,线粒体膜电位检测试剂盒(JC-1)检测线粒体膜电位的变化;进一步利用western blotting检测了线粒体功能相关蛋白的表达水平。结果:1.染毒期间PM浓度变化:PM暴露期间,室外环境中PM2.5日均浓度为141.17mg/m3,笼内PM2.5日均浓度为84.60mg/m3。其中,有35天室外环境PM2.5日均浓度大于35mg/m3,有19天大于150mg/m3。染毒前期(1-3周)空气污染程度较后期(4-6周)更为严重。2.小鼠心功能指标的变化:1)PM暴露3周后,小鼠心功能指标的变化:与Con组相比,Exp组小鼠CO(心输出量)、EF(射血分数)、FS(缩短分数)和SV(每搏输出量)显著降低(P<0.05),LVEDV(左室舒张末期容积)和LVESV(左室收缩末期容积)显著升高(P<0.05),Exp-A组小鼠CO、EF、FS、SV、LVEDV和LVESV无显著性变化(P>0.05);与Exp-A组相比,Exp-I组小鼠CO显著降低(P<0.05)。2)PM暴露6周后,小鼠心功能指标的变化:与Con组相比,Exp组小鼠CO、EF、FS、SV和LVESV均无显著性变化(P>0.05),LVEDV显著升高(P<0.05),LVmass(左室心肌重量)显著降低(P<0.05),Exp-A组小鼠LVEDV和LVmass无显著变化(P>0.05);与Con-A相比,Exp和Exp-I组小鼠HR(心率)显著升高(P<0.05)。3.小鼠心脏组织病理学改变:PM暴露3周或6周后,与Con组相比,Exp和Exp-I组小鼠心肌右心室游离壁厚度明显增厚(P<0.05),Exp-A组小鼠心肌右心室游离壁厚度无显著性变化(P>0.05)。PM暴露6周后,与Exp组相比,Exp-I组小鼠心脏右心室游离壁厚度增加,且差异具有统计学意义(P<0.05)。4.小鼠心脏组织线粒体超微结构变化:PM暴露6周后,Exp组小鼠线粒体数量减少,嵴紊乱且分解。Exp-I组小鼠心肌纤维紊乱,线粒体肿胀,嵴减少或消失,伴有空泡化现象。Con、Con-A和Exp-A组小鼠线粒体超微结构未发现明显的损伤作用。5.小鼠心脏组织线粒体膜电位变化:PM暴露3周或6周后,与Con组相比,Exp和Exp-I组小鼠线粒体膜电位显著降低,且差异均具有统计学意义(P<0.05),Exp-A组小鼠线粒体膜电位无显著性变化(P>0.05);与Con-A、Exp-A和Con-I组相比,Exp-I组小鼠线粒体膜电位显著降低,且差异均具有统计学意义(P<0.05)。PM暴露6周后,与Exp组相比,Exp-A组小鼠线粒体膜电位升高,且差异具有统计学意义(P<0.05)。6.小鼠心脏组织线粒体功能相关蛋白表达水平变化:PM暴露6周后,与Con组相比,Exp组小鼠CYCS和SLC25A1蛋白表达水平显著升高,且差异具有统计学意义(P<0.05);与Con-I组相比,Exp-I组小鼠SLC25A1蛋白表达水平显著升高,且差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:1.PM暴露导致小鼠心脏组织右心室游离壁厚度增加,心功能指标异常;PPARa激动剂可改善右心室游离壁肥厚和心功能,PPARa抑制剂可促进右心室游离壁肥厚和心功能损伤。2.PM暴露导致小鼠心脏组织线粒体结构损伤,膜电位显著降低;PPARa激动剂对线粒体结构和膜电位有保护作用,PPARa抑制剂可促进线粒体结构损伤和膜电位降低。3.PM暴露导致小鼠心脏组织线粒体功能相关蛋白CYCS和SLC25A1表达水平升高。PPARa在PM致心肌及线粒体损伤中可能具有一定的调控作用,其机制有待后续研究中进一步深入探讨。