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研究背景哮喘是呼吸系统常见病、多发病,全球至少有3亿患者受累,其中我国约有3000万哮喘患者,且患病率仍在逐年呈上升趋势。我国一项CARE流行病学调查研究结果显示,14岁以上哮喘人群患病率是1.24%,高达59.5%的患者未达到全球支气管哮喘防治创议（Global Initiative for Asthma,GINA）的哮喘控制标准,造成了严重的社会和经济负担。哮喘的管理目标为实现疾病的总体控制,包括疾病的当前症状的控制并且降低疾病的未来风险。哮喘急性发作是未来风险中一个非常重要的方面,是导致哮喘致残致死的重要原因之一。因此,如何预防和减少哮喘的急性发作,提高疾病的总体控制水平具有十分重要的意义。流行病学研究表明,空气污染物严重威胁着人类的身体健康,并且已经引起全球卫生组织和世界各国政府的密切关注。空气污染物可以增加心血管和呼吸系统疾病急诊科就诊率、住院率、死亡率和慢性呼吸系统疾病的急性发作频率,同时降低肺功能。在所有空气污染物中,最常见的是颗粒物（particulate matter,PM）、二氧化硫（sulfur dioxide,SO2）、二氧化氮（nitrogen dioxide,NO2）、臭氧（O3）。PM是空气污染物的重要组成部分,是空气中广泛存在的一种固体颗粒和液滴的混合物。根据空气检测报告,我国部分城市可吸入肺PM的日常浓度明显超过世界卫生组织（World Health Organization,WHO）指南规定的上限（10微克/立方米）,比如在北京、上海、广州等大城市峰值可能达到100-300微克/立方米。众多流行病学研究显示,PM暴露与哮喘、慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonary disease,COPD）和肺炎等呼吸道疾病的发病率呈正相关。基础研究发现,PM可以刺激产生促炎因子,调节内分泌系统和凝血系统的活性,产生神经毒性,增强致敏反应,激活适应性免疫应答。然而,PM究竟如何参与和导致呼吸系统疾病的发病及病程仍不清楚,尤其是PM在哮喘急性发作中的具体角色及分子机制仍有待进一步明确。第一章PM对变应性气道炎症急性发作的影响研究背景:PM被认为是引起哮喘等变应性气道炎症急性发作的危险因素之一。然而,PM暴露与变应性气道炎症急性发作的生物学机制尚未完全阐明。研究目的:本研究的目的是通过体内实验探讨PM暴露对卵清蛋白（ovalbumin,OVA）诱导的变应性气道炎症的影响及下游潜在信号级联活化的影响。研究方法:6-8周C57BL/6雌性小鼠随机分为对照组（vehicle组）,哮喘组（OVA组）,OVA/PM组（OVA+PM组）。卵清蛋白（OVA）致敏和激发野生型小鼠。气道内滴入PM混悬液实现PM暴露。检测各组小鼠支气管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid,BALF）中的白细胞总数和瑞士-吉姆萨染色计数BALF中的炎症细胞数目;肺组织病理学苏木精伊红（hematoxylin and eosin,HE）染色、雪夫氏（periodic acid–Schiff,PAS）染色的改变;采用Western Blot法测定肺组织Toll样受体（Toll like receptor,TLR2）及NOD（NOD-like receptor pyridine containing 3）样受体家族3（NOD-like receptor pyridine containing 3,NLRP3）炎症小体蛋白的表达;采用酶联免疫吸附试验（enzyme linked immunosorbent assay,ELISA）检测BALF中炎症因子的表达。研究结果:PM能够显著增加OVA诱发的气道炎症及小鼠肺组织内TLR2蛋白的表达。与vehicle组相比,OVA致敏和激发后,小鼠肺组织支气管周围大量炎症细胞浸润,伴随支气管管壁增厚,一部分小气道塌陷,粘膜下上皮杯状细胞增生,粘液分泌增加,BALF白细胞和炎症细胞分类计数,白介素6（interlukin-6,IL-6）、白介素18（interlukin-18,IL-18）、OVA-免疫球蛋白E（immunoglobulin E,Ig E）的水平显著升高。与OVA组相比,气道内滴入PM混悬液可进一步增强小鼠肺组织内支气管周围炎症细胞的大量浸润,杯状细胞化生和粘液分泌情况,BALF中的各类炎症细胞及炎症因子IL-6和IL-18浓度进一步上升。与vehicle组相比,OVA致敏和激发后小鼠肺组织内的TLR2和NLRP3的蛋白表达量均明显升高,PM气道内滴入可进一步增加哮喘小鼠肺组织内的TLR2和NLRP3的表达。研究结论:PM可引起变应性气道炎症急性发作,并且可能通过TLR2介导NLRP3炎症小体活化调控气道炎症反应。第二章PM对变应性气道炎症急性发作分子调控机制研究研究背景:PM暴露可以导致变应性气道炎症急性发作,但是具体分子机制不甚明了。研究目的:本研究的目的是通过体内体外实验探讨TLR2及下游炎性信号通路在PM诱导变应性气道炎症急性发作中的作用,为PM致变应性气道炎症提供可能的治疗方案。研究方法:体外应用PM干预小鼠巨噬细胞系Raw264.7建立PM致炎细胞模型,采用四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色（methyl thiazolyl tetrazolium,MTT）法检测PM对Raw264.7细胞系的毒性作用。分别予以Tlr2干扰RNA（small-interfering RNA,Si RNA）敲低或JSH-23（NF-κB抑制剂）预处理后,采用Western Blot法检测Raw264.7细胞中TLR2,核因子κB（nuclear factor kappa-B,NF-κB）（p65,P-p65）和NLRP3炎症小体蛋白表达,采用免疫荧光法检测P-p65及NLRP3细胞内表达情况。体内模型中,6-8周C57BL/6及Tlr2-/-雌性小鼠随机分为野生型（wild type,WT）哮喘组（WT OVA组）,WT OVA/PM组（WT OVA+PM组）,Tlr2-/-哮喘组（Tlr2-/-OVA组）,Tlr2-/-OVA/PM组（Tlr2-/-OVA+PM组）。检测各组小鼠肺灌洗液中的细胞总数,瑞士吉姆萨染色分类计数BALF中炎症细胞数目;肺组织病理学检测肺组织HE染色、PAS染色的改变;采用Western Blot法测定肺组织TLR2及NLRP3炎症小体蛋白的表达;采用ELISA法检测BALF中炎症因子的表达。研究结果:PM暴露能够诱导小鼠巨噬细胞系Raw264.7细胞和小鼠肺组织中TLR2的表达及NLRP3炎症小体的活化。特异性敲低Tlr2-/-或JSH-23预处理均能降低PM诱导的NLRP3的表达水平,其机制为TLR2通过介导NF-κB调控炎症,介导NLRP3的活化。体内PM暴露动物模型进一步证明了TLR2敲除鼠相比野生型小鼠表现了更低气道炎症和NLRP3炎症小体表达。研究结论:TLR2参与PM暴露致变应性气道炎症急性发作,可能通过NF-κB调控NLRP3炎症小体活化参与气道炎症反应。靶向针对TLR2或NF-κB可能作为大气颗粒物污染引起气道疾病或引起变应性气道炎症急性发作的一种新的治疗策略。