基于花生四烯酸通路探讨运动对大气颗粒物污染暴露后呼吸系统的保护机制

Air particle matter (PM) is associated with onset of many respiratory diseases. Regular exercise plays a key role in improving health of respiratory system and lower the risk induced by PM. This study is based on exercise and PM pollution. Wistar rats in Lightly Polluted, Moderately Polluted, Heavily Polluted, Severely Polluted environments are used in the experiments. There are three experiments in this study, effects of acute aerobic exercise on respiratory inflammation after acute exposure to PM in rats, effects of chronic exercise on respiratory inflammation after acute exposure to PM in rats, effects of chronic aerobic exercise on respiratory inflammation after chronic exposure to PM in rats. Arachidonic acid pathway will be investigated for respiratory inflammation in the experiments. The composition, dose and chemical environment of PM will be tested using synchrotron radiation technique micro-beam X-ray fluorescence and spectroscopy experimental platform. This study highlights balance between beneficial effects of exercise and detrimental effects of air pollution, and provides potential theoretical evidence for lower risk of PM exposure.

大气颗粒物（PM）污染与机体多种呼吸系统疾病的发病密切相关。规律性的运动可以促进机体呼吸系统健康，有效抵抗颗粒物染污的健康危害作用。本研究立足于运动和颗粒物污染两个方面，拟以Wistar大鼠为研究对象，通过在轻度污染、中度污染、重度污染和严重污染四个颗粒物污染环境条件，实施一次性有氧运动对短期颗粒物暴露大鼠呼吸系统的致炎症作用影响、系统运动对短期颗粒物暴露大鼠呼吸系统的致炎症作用影响、系统运动对长期颗粒物暴露大鼠呼吸系统的致炎症作用影响三个系列实验，进行运动和颗粒物污染对机体呼吸系统花生四烯酸代谢通路影响的测试分析，借助同步辐射X射线荧光分析和谱学实验平台，确认运动机体呼吸系统致炎症颗粒物有毒元素的种类、剂量和化学环境，并寻找运动促进健康和空气污染环境暴露降低健康可能存在的临界点，为最大限度减少颗粒物暴露的负面作用提供理论依据。

本研究立足于运动和颗粒物污染两个方面，通过探究长期有氧运动对急性及亚急性颗粒物暴露对成年大鼠呼吸系统损伤的抵抗作用及花生四烯酸代谢通路相关机制，以及长期有氧运动对老年大鼠颗粒物暴露致肺脏损伤的保护效应及其相关机制等系列实验，借助同步辐射X射线荧光分析和谱学实验平台，确认运动机体呼吸系统致炎症颗粒物有毒元素的种类、剂量和化学环境，并寻找运动促进健康和空气污染环境暴露降低健康可能存在的临界点及相关机制。研究结果发现：（1）颗粒物中锌是最常见的金属元素，其次是锰、铬和砷，菲是最常见的多环芳烃。（2）八周有氧运动可以减缓急性高浓度颗粒物暴露（1天）及亚急性（3周）造成的大鼠肺功能下降和肺组织形态结构损伤，降低急性PM2.5造成的炎症反应。这一良好保护效应可能与抑制了COX-2-PGE2通路有关。（3）有规律的中等强度有氧运动可有效保护颗粒物暴露导致的老年大鼠肺脏损伤，减少炎症的发展。这可能是与细胞内外HSP70比值调控的TLR4/NF-kB信号通路的作用有关。上述研究结果可为颗粒物致肺部损伤的预防和干预疾病提供新靶点和实验支撑。