大量研究表明颗粒物是与人群健康关系更为密切的大气污染物，近年来可吸入颗粒物中的超细颗粒物(空气动力学直径<0.1μm，ultrafine particles，UFPs)，被认为是介导颗粒物不良健康效应的主要因素。UFPs对总质量浓度的贡献可忽略，主导了大气颗粒物的数量浓度，颗粒物数量浓度与健康效应可能比质量浓度与健康效应更具相关性。大气污染类型的转变(燃煤型污染向机动车尾气型污染)、纳米材料的广泛研究、生产和应用使得人群接触UFPs的机会增多，并且在人类对颗粒物污染源排放标准的日趋严格控制和工业技术的发展情况下，颗粒物污染的质量浓度有所下降，但数量浓度上，UFPs却有增无减。颗粒物的粒径越小，表面积越大，肺部沉积和转移的效率越高，单位面积上聚集了越多的压缩或凝集的有毒物质，毒性越大，对人体健康危害也越大。国内目前关于大气颗粒物的流行病学研究还停留在PM<,10>和PM<,2.5>，由于受统一监测标准的影响，至今尚未建立起大气UFPs监测体系，也无UFPs空气质量标准。UFPs特殊的物理化学性质，使其对机体的健康效应的性质和强度也可能发生较大变化，因此要加强对其健康影响作用机制的探讨，为人群的健康防护奠定基础，为相关卫生标准的制定提供科学的理论依据。 本次课题以已知成分和粒径大小的超细碳黑为研究对象，作为大气UFPs的替代颗粒物。分别采用整体动物试验和体外细胞试验对其急性呼吸系统损伤和对体外培养的肺泡Ⅱ型上皮细胞的氧化损伤作用进行探讨。 第一部分采用整体动物试验分析超细碳黑的急性肺毒性。将12周龄雄性Wistar大鼠24只，随机分成4组，气管滴注颗粒物悬浮液1.6、8.0、40.0mg/kg体重，设生理盐水对照组，每天染毒一次，连续染毒3d。最后一次染毒结束24h后，处死大鼠，收集肺灌洗液，计算肺灌洗液中各类白细胞百分比，测定肺巨噬细胞吞噬功能，测定灌洗液中乳酸脱氢酶(LDH)、酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)、白蛋白(ALB)、总蛋白(TP)、谷胱甘肽(GSH)、一氧化氮合酶(NOS)、丙二醛(MDA)等细胞毒性及氧化损伤指标。提取肺组织中RNA，采用RF-PCR的方法分析细胞因子IL-1β和TNF-α的mRNA表达。结果为中、高剂量染毒组大鼠肺灌洗液中炎症细胞尤其是中性粒细胞增多，巨噬细胞的吞噬功能降低，细胞毒性指标、氧化损伤情况及肺组织中炎症因子mRNA的表达均有不同程度的升高，有统计学意义，呈一定的剂量反应关系。肺组织病理学检查各染毒组也表现出不同程度的病变损伤。表明UFCB气管滴注进入大鼠肺部，可引起急性炎症反应和氧化应激效应，对大鼠肺部的实质细胞、膜性组织和间隙组织具有毒性作用。 第二部分采用体外试验研究超细颗粒物对肺泡上皮细胞的直接损伤作用。Ⅱ型肺泡上皮细胞(AT-Ⅱ)的损伤是肺损伤的关键环节，其受损程度将影响肺损伤后的修复，在维持正常肺功能中起着十分重要的作用。本次实验将人肺Ⅱ型上皮细胞株(A549)暴露于不同浓度的超细碳黑混悬液，染毒24小时后，运用MTT法测定细胞存活率、测定细胞培养上清液中的乳酸脱氢酶(LDH)水平，测定细胞内超氧化物歧化酶(SOD)的含量，并通过鲁米诺诱导的化学发光法测定细胞内氧自由基水平。 A549细胞在染毒后细胞形态发生改变。随着染毒浓度上升，A549细胞存活率逐渐下降，存在浓度反应关系；染毒浓度为50、200、800μg/ml，细胞培养上清液中LDH的释放水平随着染毒浓度的增高而逐渐增加，显示出浓度依赖关系，其中中、高染毒组的LDH活性与对照组相比呈显著增加；各染毒组A549细胞内的SOD含量随着染毒浓度的增高而降低，显示出浓度依赖关系，其中中、高染毒组的SOD含量与对照组相比有统计学差别。超细颗粒染毒一小时后，鲁米诺诱导的化学发光平均每秒的照度，各暴露组与对照组相比均有显著增加，但暴露反应关系不明显。中高剂量的结果持平。 结果表明A549细胞染毒超细碳黑后，氧自由基活性增加，细胞膜发生脂质过氧化反应，抗氧化能力降低，使细胞膜通透性增高，结构和功能受损。氧化损伤是使A549细胞受损的重要途径之一。对颗粒本身渗透进入间隙组织，进一步损伤肺部有一定意义。 本次研究采用的超细碳黑粒径为14nm，成分主要有96.79％的碳、0.19％的氢、0.13％的氮、0.11％的硫和2.74％的氧等，可见小粒径、较大的表面积和数量浓度高可能是超细颗粒物引起氧化应激损伤和炎症反应的重要因素。