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目的:越来越多的证据表明,大气颗粒物（Particulate Matters,PM）暴露可诱导心毒性,但相关致病机制尚不明确。本研究通过构建真实环境颗粒物暴露模型、心肌细胞血小板衍生生长因子受体β（Platelet Derived Growth Factor Receptorβ,PDGFRβ）高表达模型、小鼠心脏组织PDGFRβ高表达模型、心肌细胞甲基化抑制模型深入探讨大气PM暴露诱导PDGFRβ基因高甲基化致心毒性的潜在机制,为寻找大气PM暴露致心毒性潜在生物标志物提供重要的实验依据和新的研究方向。方法:1.基于RRBS的大气PM暴露致小鼠心脏组织DNA甲基化差异基因的筛选。2018年11月至2019年1月在河北省石家庄市,通过真实环境颗粒物暴露模型,对雄性C57BL/6小鼠进行为期6周的PM染毒。实验随机分为对照组和PM暴露组。利用简化甲基化测序（Reduced Representation Bisulfite Sequencing,RRBS）观察小鼠心毒性相关的DNA甲基化模式的变化;利用高通量的重亚硫酸盐测序法（Next Generation Sequencing-Bisulfite Sequencing PCR,NGS-BSP）验证PDGFRβ启动子甲基化水平;利用HE染色观察小鼠心脏组织病理改变;利用实时荧光定量PCR（Real Time Fluorescence Quantitative PCR,RT-qPCR）检测PDGFRβ基因mRNA的表达水平;利用蛋白免疫印迹（Western Blot,WB）实验检测PDGFRβ及其下游MEK/ERK通路相关蛋白的表达水平。2.大气PM诱导PDGFRβ基因高甲基化致心肌肥厚的作用机制研究。1)构建心肌细胞PDGFRβ高表达模型:在原代心肌细胞及AC16心肌细胞构建PDGFRβ高表达模型,实验分为4组:对照组、大气PM暴露组、PDGFRβ高表达组（h PDGFRβ）、PDGFRβ高表达后大气PM暴露组（h PDGFRβ+PM）。2)构建小鼠心脏组织PDGFRβ高表达模型:通过尾静脉注射腺相关病毒9（Adeno Associated Virus 9,AAV9）20天后,构建心脏组织PDGFRβ高表达模型;实验分为6组:空白对照组、大气PM暴露组、PDGFRβ高表达组（h PDGFRβ）、空病毒组（PDGFRβ-con）、空病毒注射后大气PM暴露组（PDGFRβ-con+PM）、PDGFRβ高表达后大气PM暴露组（h PDGFRβ+PM）。3)构建心肌细胞甲基化抑制模型:利用甲基化抑制剂5-氮杂胞苷（5-Azacytidine,5AZA）处理原代心肌细胞及AC16心肌细胞构建甲基化抑制模型,实验分为4组:对照组、大气PM暴露组、甲基化抑制剂组（5AZA）、甲基化抑制后大气PM暴露组（5AZA+PM）。4)利用CCK8实验检测心肌细胞的活力及绿色荧光检测心肌细胞病理改变;利用RT-qPCR及WB检测PDGFRβ及其下游MEK/ERK通路上相关基因mRNA及其蛋白的表达。利用RT-qPCR检测DNA甲基转移酶1（DNA Methyltransferase 1,DNMT1）、DNA甲基转移酶3A（DNA Methyltransferase 3A,DNMT3A）、DNA甲基转移酶3B（DNA Methyltransferase 3B,DNMT3B）;心肌肥厚标志物相关基因心房利钠因子（Atrial Natriuretic Factors,ANF）、脑利钠因子（Brain Natriuretic Factor,BNF）、β肌球蛋白重链（β-Myosin Heavy Chain,β-MHC）mRNA的表达。利用超声心动图检测小鼠的心功能。3.大气PM暴露诱导DNA甲基化水平改变致心肌脂代谢紊乱的影响。通过上述构建的真实环境颗粒物暴露模型、心肌细胞PDGFRβ高表达模型、小鼠心脏组织PDGFRβ高表达模型,观察小鼠心脏及心肌细胞脂滴累积变化;脂质组学检测PM暴露与非暴露组小鼠心脏组织脂质代谢的变化;利用WB检测PDGFRβ下游MEK/ERK通路相关蛋白及过氧化物酶体增殖物激活受体α（Peroxisomal Proliferator Activated Receptorα,PPARα）和过氧化物酶体增殖物激活受体γ（Peroxisomal Proliferator Activated Receptorγ,PPARγ）的表达。结果:1.基于RRBS的大气PM暴露致小鼠心脏组织DNA甲基化差异基因的筛选。1)RRBS结果:共检测到差异甲基化基因6604个,其中高甲基化基因占57.66%,低甲基化基因占42.34%。差异甲基化基因共富集在271条通路上,其中差异显著性较大且与心毒性密切相关的信号通路为MAPK中的MEK/ERK通路。MEK/ERK通路上发现一个重要的与心毒性相关的差异甲基化基因PDGFRβ。2)NGS-BSP结果:与对照组相比,大气PM暴露组PDGFRβ基因的甲基化水平升高,与RRBS结果一致。3)HE染色结果:与对照组相比,大气PM暴露组小鼠右心室游离壁增厚。4)RT-qPCR与WB结果:与对照组相比,大气PM暴露组中PDGFRβ表达水平显著下降,且PDGFRβ下游MEK/ERK通路中RAS、丝裂原活化蛋白质激酶激酶激酶（Rheumatoid Arthritis Factor,RAF）、丝裂原活化蛋白质激酶激酶（MAPK ERK Kinase,MEK）、丝裂原活化蛋白质激酶（Extracellular Regulated Protein Kinases,ERK）表达水平也呈下降趋势。2.大气PM诱导PDGFRβ基因高甲基化致心肌肥厚的作用机制研究。1)心肌细胞CCK8结果:心肌细胞中大气PM暴露浓度为25μg/m L,5AZA暴露浓度为10μΜ。2)小鼠心脏组织HE染色结果:与对照组相比,大气PM暴露组小鼠右心室游离壁增厚,h PDGFRβ组中右心室游离壁变薄。3)小鼠超声心动图结果:与对照组相比,大气PM暴露组小鼠心室间隔（Interventricular Septum,IVS）、收缩期室间隔厚度（Interventricular septal Thickness at Systolic,IVSs）、舒张期室间隔厚度（Interventricular Septal Thickness at Diastole,IVSd）、左室后壁（Left Ventricular Posterior Wall,LVPW）、收缩期左室后壁厚度（Left Ventricular Posterior Wall of Systolic,LVPWs）、舒张期左室后壁厚度（Left Ventricular Posterior Wall of Diastolic,LVPWd）有增加趋势,h PDGFRβ组与暴露组相比各项指标均呈下降趋势。4)RT-qPCR与WB结果:与对照组相比,大气PM暴露组中PDGFRβ及其下游MEK/ERK通路中相关基因mRNA及蛋白表达水平明显下降,ANF、BNF、β-MHC mRNA表达呈上升趋势;h PDGFRβ组与大气PM暴露组相比,MEK/ERK通路中相关基因mRNA及蛋白表达水平显著上升,ANF、BNF、β-MHC mRNA表达水平明显下降。3.大气PM暴露诱导DNA甲基化水平改变致心肌脂代谢紊乱的影响。1)小鼠心脏组织及心肌细胞组织病理结果:与对照组相比,暴露组心脏组织中有少量脂滴累积;暴露组心肌细胞中心肌肥大、核质比减小、面积比增大、脂滴累积明显。2)WB结果:与对照组相比,大气PM暴露组中PPARα显著上升;与暴露组相比,h PDGFRβ组中,PPARα蛋白表达明显下降。3)脂质组学结果:对照组与暴露组之间脂质化合物差异显著。正离子模式下磷脂酰胆碱（Phosphatidylcholine,PC）子类别最多,达348个,甘油三酯有（Triacylglycerols,TAG）219个子类别。负离子模式下PC亚型最多,有101种,磷脂酰乙醇胺（Phosphatidylethanolamine,PE）次之,有90种。结论:1.大气PM真实暴露使小鼠心脏组织DNA甲基化模式改变。2.大气PM暴露致PDGFRβ基因甲基化水平升高,可能通过影响其下游MEK/ERK通路导致心肌肥厚;PDGFRβ基因高表达可能改善由大气PM暴露引起的心肌肥厚,促进心功能恢复。3.大气PM暴露导致小鼠心肌脂代谢紊乱,这可能与PDGFRβ高甲基化有关。