大气颗粒物（PM）污染严重危害人体健康，据估计，2015年PM2.5暴露导致全球超过420万人死亡。特别是亚洲国家，近年来雾霾事件频发，年均PM2.5水平较高，从而导致了这些地区更多的与空气污染相关的死亡人数。过去要茂盛课题组通过汽车空调过滤膜富集的样品发现大气PM的氧化潜势（OP）在世界不同城市之间存在高达2倍的显著差异（Li et al，2019）。此外，该课题组通过集成活体大鼠、生物传感创建了大气颗粒物毒性实时监测系统，并且从蛋白标志物水平上进一步验证了不同国家地区颗粒物毒性的差异（Chen et al，2018）。同样，一项在中国272个城市进行的流行病学研究表明中国短期暴露于PM2.5与各种心肺疾病死亡率增加之间的关联程度低于欧洲和北美的报道。因此颗粒物的健康效应除受质量浓度因素影响外，不同地区因来源不同导致的PM组分差异也应考虑在内。直到目前，不同城市PM引起健康影响的潜在机制仍不清楚，因此给因地制宜地采取空气污染控制措施带来了不确定性。
针对以上问题，12BET注册要茂盛教授团队与其合作者通过汽车空调过滤膜从旧金山，苏黎世，约翰内斯堡和北京收集的PM样品并通过大鼠暴露实验和颗粒物组分分析揭示了microRNA可能在体内调节颗粒物毒性中发挥重要作用。研究发现不同城市颗粒物暴露于大鼠血液时引发的炎症反应程度有所区别，并且大鼠血液中某些microRNA（miR-146a，-125b，-126，-132，-155，-21，-223和-26a）水平下调，其中miR-125b和miR-21对PM暴露最敏感，与颗粒物氧化潜势（OP）呈负剂量反应关系（r2 = 0.63和0.57；p<0.05）。从本研究的结果推测，具有不同组分的特定城市PM（如金属元素差异）可以通过调节不同的microRNA来造成不同的健康结果，并且某些microRNA（例如miR-125b和miR-21）可用于外部干预以中和PM导致的健康损害。这项研究提供了有关具有不同组分的PM与microRNA表达之间的剂量反应关系以及microRNA与炎症因子的调控关系，并进一步揭示了不同来源PM暴露对健康的潜在机制，为不同城市空气质量评价中考虑PM毒性提供了参考信息。
图1 暴露不同城市颗粒物后大鼠血液中microRNA变化情况（A）及其与炎症因子的冗余分析（B）
图2 大鼠暴露不同城市颗粒物后血液中microRNA水平与颗粒物氧化潜势（OP）的关系
研究成果以“Ambient PM Toxicity Is Correlated with Expression Levels of SpecificMicroRNAs”为题发表在Environ. Sci. Technol.刊物上。论文的第一作者为北大环境学院博士生陈灏轩，北大要茂盛教授为通讯作者。该项目主要得到国家自然科学基金委国家杰出青年科学基金（基金号21725701）与科技部（基金号：2016YFC0207102、2015CB553401）的资助。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.0c03876
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Haoxuan Chen, Xinyue Li, Maosheng Yao* (2020), Rats Sniff off Toxic Air. Environmental Science & Technology, 54(6), 3437-3446. DOI: 10.1021/acs.est.9b07592.
Haoxuan Chen, Xiangyu Zhang, Ting Zhang, Xinyue Li, Jing Li, Yang Yue, Minfei Wang, Yunhao Zheng, Hanqing Fan, Jing Wang, Maosheng Yao* (2020), Ambient PM Toxicity Is Correlated with Expression Levels of Specific MicroRNAs, Environmental Science & Technology, 54(16), 10227–10236. DOI: 10.1021/acs.est.0c03876.
Jing Li, Haoxuan Chen, Xinyue Li, Minfei Wang, Xiangyu Zhang, Junji Cao*, Fangxia Shen, Yan Wu, Siyu Xu, Hanqing Fan, Guillaume Da, Ru-jin Huang, Jing Wang, Chak K. Chan, Alma Lorelei De Jesus, Lidia Morawska, and Maosheng Yao*, Differing Toxicity of Ambient P articulate Matter (PM) in Global Cities. Atmospheric Environment, 212, 305-315. DOI: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2019.05.048
Haoxuan Chen, Jing Li, Xiangyu Zhang, Xinyue Li, Maosheng Yao,* and Gengfeng Zheng*. Automated in Vivo Nanosensing of Breath-Borne Protein Biomarkers. Nano letters, 18, 8, 4716–4726. DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b01070.
Yang Yue, Haoxuan Chen, Ari Setyan, Miriam Elser, Maria Dietrich, Jing Li, Ting Zhang, Xiangyu Zhang, Yunhao Zheng, Jing Wang*, and Maosheng Yao*(2018), Size-resolved endotoxin and oxidative potential of ambient particles in Beijing and Zürich, Environmental Science and Technology, DOI: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b01167
Xiangyu Zhang, Jingjing Kang, Haoxuan Chen, Maosheng Yao* , Jinglin Wang* (2018), PM2. 5 Meets Blood: in vivo Damages and Immune Defense, Aerosol and Air Quality Research, DOI: 10.4209/aaqr.2017.05.0167.
Kai Wei, Minghao Qiu, Rongfei Zhang, Liantong Zhou, Ting Zhang, Maosheng Yao*, Chunxiong Luo*（2017）， Single Living yEast PM Toxicity Sensor (SLEPTor) System， Journal of Aerosol Science, 107, 65–73.
