随着工业化和城镇化的快速发展,以煤炭为主要能源消费结构的持续增长和城市机动车辆的迅猛增加,造成了各种环境问题特别是大气污染频频发生的现状。主要的空气污染物包括大气颗粒物、SO2、NO2和 O3等。随着 SO2污染的日益加深,其毒理健康效应引发了越来越多的关注。呼吸作用是 SO2进入人体内的主要途径之一,SO2吸入人体后,被呼吸道吸收,转化为其衍生物,随血液和体液在体内循环。肺是SO2直接作用的靶器官。SO2及其衍生物不仅损害呼吸系统,还可能导致多种脏器损伤,不仅增加呼吸系统疾病的发病率,也增加了心血管系统疾病的风险,心脏是体内循环系统的中枢。因此,我们有必要进一步深入 SO2对肺和心脏的毒理学研究,特别是其分子机制的研究。　　本课题采用 Wistar雄性大鼠作为模型,进行整体动物动式吸入染毒,采用荧光定量PCR技术检测吸入不同浓度(7,14,28 mg/m3) SO2后,大鼠心肌细胞中由线粒体DNA(mtDNA)编码的细胞色素c氧化酶和ATP合酶的几种亚基及调控线粒体呼吸链组分的核转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子α(PGC-1α),核呼吸因子(NRF1)和线粒体转录因子(TFAM)的mRNA水平。此外,也检测了长期(30 d)吸入不同浓度(3.5,7,14 mg/m3)SO2后大鼠肺细胞线粒体膜电位和细胞色素c氧化酶活性,采用荧光定量PCR技术检测线粒体DNA含量及氧化磷酸化复合体几种亚基的mRNA表达水平,并采用荧光定量PCR和Western blot技术对引起线粒体氧化磷酸化功能异常的调控基因的mRNA及蛋白表达情况进行检测和分析,验证 SO2对线粒体氧化磷酸化损伤的分子机制及调控途径。结果表明:　　1. SO2暴露7 d后,随着SO2染毒浓度的升高,大鼠心肌中由线粒体DNA编码的细胞色素c氧化酶的3种亚基(CO1,CO2,CO3)和ATP合酶的两种亚基(ATP6&8) mRNA表达水平均显著降低,核转录因子PGC-1α,NRF1和TFAM的mRNA表达水平也显著降低。提示SO2对大鼠心肌线粒体的损伤很可能与其对mtDNA的作用有关,由mtDNA编码的基因受影响较为严重。　　2. SO2暴露30 d后,随着SO2染毒浓度的升高,大鼠肺细胞线粒体膜电位和细胞色素c氧化酶的活性均呈现出整体下降趋势,并有明显的剂量-效应关系。以Cyt b(复合体Ⅲ的亚基)和CO2(复合体Ⅳ的亚基)为代表的线粒体DNA含量与对照组相比均显著下降,高浓度组分别为对照组的0.69和0.44倍。细胞色素c氧化酶四种不同亚基(CO1,CO2,CO3,CO4)和ATP合酶两种亚基(ATPase6&8)的mRNA水平也均显著下降,相关调控基因(PGC-1α,NRF1,TFAM)的mRNA和蛋白水平也均显著降低。　　综上所述,SO2暴露可能通过降低细胞中 PGC-1α表达,影响其与 NRF1结合及对TFAM调控,进一步抑制线粒体基因组的复制和转录,破坏线粒体的结构和功能,从而损坏线粒体的氧化磷酸化功能,引起心血管系统疾病和呼吸系统疾病,这些现象可能与活性氧和(或)细胞因子的参与有关。