孕期二氧化氮（NO2）吸入暴露诱导子代支气管哮喘易感性变化及其分子机制

Nitrogen dioxide (NO2) inhalation exposure increases the morbidity and mortality risk of bronchial asthma. Recent studies imply that exposure to environmental pollutants during early life, especially pregnancy, is responsible for the dramatic increase in asthma incidence. However, existing evidenve for the toxic characteristics of respiratory system and its health effects from NO2 exposure mainly focused on child and/or adult, rarely touching whether maternal pregnancy exposure affect the asthma susceptibility in the offsprings. For this reason, in the present study (1) we will confirm the effects of maternal exposure to NO2 during pregnancy on the ratio of embryonic survival, the growth of fetus after birth and lung function development. (2) we will probe the internal exposure mechanisms, and determine the airway inflammation and airway hyperresponsiveness of offsprings after maternal exposure during the pregnancy; furthermore,using affymetrix genome arrays, we will clarify the increased susceptibility of asthma and its pathogenesis by treating the fetus with allergen provacation and traditional asthma model,respectively.(3) we will analyze the differentiation factors expression of Th1/Th2 imbalance on the trachea and lung in offsprings after exposure to NO2 during pregnancy, and detect JAK/STAT6 signal mechanism in Th2-type responses by applying specific interfering techniques. This work is undertaken to provide a scientific basis and technical support for setting up risk assessment indicators, and revealing the human health effects resulting from NO2 exposure in atmospheric polluting area.

二氧化氮(NO2)吸入暴露可增加人群支气管哮喘患病风险。而近期研究提示，生命早期特别是孕期接触污染物可能是哮喘发病率增加的一个重要原因。目前对NO2呼吸系统毒性特征和健康效应的研究主要集中在儿童或成年本体，忽略了母体尤其是孕期暴露对子代哮喘易感性的影响。为此，本项目拟开展以下工作：（1）研究孕期NO2暴露对胚胎生存率、胎儿出生后生长和肺功能发育的影响。（2）在解析内暴露机制的基础上，明确母体孕期暴露对子鼠气道炎症和气道高反应性的影响；进而通过对子鼠分别进行过敏原激发和过敏原致敏+激发（哮喘模型）处理，结合芯片筛查阐明子代哮喘易感性增加的效应及发病机理。（3）分析孕期NO2暴露对子代气管和肺Th1/Th2分化失衡标志因子表达的影响，结合特异性阻断技术确定Th2优势应答及在此过程中JAK/STAT6 信号调控机制。旨在为建立NO2污染危险度评价指标、揭示人体暴露健康效应提供科学依据和技术支持。

二氧化氮（NO2）吸入暴露可增加人群支气管哮喘患病风险。而近期研究提示，生命早期特别是孕期接触污染物可能是哮喘发病率增加的一个重要原因。目前的相关研究主要集中在流行病学领域，尤其缺乏污染物暴露后生物标志物水平的证据。为此，本项目拟探讨孕期NO2暴露对胚胎生存率、胎儿出生后生长和肺功能的影响，明确子代过敏原易感性和哮喘易感性增加的效应及发病机理，阐明在此过程中Th2优势应答及其分子调控机制。主要结果：（1）建立孕期NO2暴露模型（BALB/c雌性小鼠和雄性小鼠，雌雄比2:1， NO2动式吸入5小时/天，2.5 ppm，持续整个孕期），发现孕期NO2暴露不影响母鼠的妊娠时长、平均产仔数和子鼠性别比例，也不对子鼠的体重、身长及尾长等生长发育指标产生影响。此外，子鼠成年后在不受到外界刺激的条件下，其呼吸功能未检测到显著变化。（2）明确孕期NO2暴露诱发子鼠出生后（PND1和7）肺部嗜酸性粒细胞和巨噬细胞等炎性细胞浸润、气道胶原蛋白沉积和Th1/Th2分化失衡等炎症反应，而这些炎症特征随着子鼠的发育在PND21和42逐渐恢复到正常水平，且不存在性别差异。有趣的是，在子鼠肺部炎性特征完全消失后给予过敏原激发和过敏原致敏+激发（哮喘模型）处理，则会加重过敏原刺激反应和过敏性哮喘的症状，阐明损伤过程的炎性特征和免疫响应，主要包括血清OVA-IgE水平升高，嗜酸性炎性细胞浸润等肺部炎症反应增加，气道阻力增加以及肺顺应性降低等气道高反应性变化。（3）阐明孕期NO2暴露诱导子鼠过敏原应激和过敏性哮喘易感性变化与naïve CD4+T细胞向Th2而非Th1优势分化、Th1/Th2表达失衡相关，在此过程中激活JAK-STAT信号通路的转录调控和Th2关键细胞因子IL4启动子区DNA去甲基化的表观遗传修饰具有重要作用。通过上述结果，明确孕期NO2暴露增加子代哮喘易感性，建立早期检测和危险度评价指标，并基于免疫应答在转录调控和表观修饰层面确立分子靶标，为污染地区污染控制和健康风险评估奠定实验基础，也为污染地区健康防护和临床治疗提供理论依据。