Genome Biology：胆固醇与柴油机废气微粒混合物能引发动脉硬化疾病

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Genome Biology：胆固醇与柴油机废气微粒混合物能引发动脉硬化疾病 一项新的研究显示，胆固醇与柴油机废气微粒的混合物能够使动脉硬化，从而造成心脏病发作和中风。研究人员发现，如果这两种因素结合在一起，将比仅含有柴油机微粒的煤烟或胆固醇造成更大的健康危害。迄今为止，柴油机废气——所含微粒的直径小于2.5微米——与心血管疾病的关系尚未搞清。流行病学证据曾表明两者之间存在联系，但研究人员尚无法确定这一机制。然而研究显示，就像胆固醇的有害形式——低密度脂蛋白（LDL）——一 生 物 谷 网 站  报道：一项新的研究显示，胆固醇与柴油机废气微粒的混合物能够使动脉硬化，从而造成心脏病发作和中风。研究人员发现，如果这两种因素结合在一起，将比仅含有柴油机微粒的煤烟或胆固醇造成更大的健康危害。  
  迄今为止，柴油机废气——所含微粒的直径小于2.5微米——与心血管疾病的关系尚未搞清。流行病学证据曾表明两者之间存在联系，但研究人员尚无法确定这一机制。然而研究显示，就像胆固醇的有害形式——低密度脂蛋白（LDL）——一样，柴油机微粒能够导致自由基在血管中释放，后者是一类氧分子，能够破坏人体组织。  
  在这项新的研究中，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的免疫学家Andre Nel和他的同事将人体血管组织样本同时暴露在煤烟、LDL胆固醇或两者兼有的环境中。研究人员发现，煤烟与LDL胆固醇的混合物尤其善于激活一类基因，后者能够导致血管炎症，同时引发动脉硬化或动脉硬化症。  
  为了验证活体动物体内是否存在类似现象，研究人员利用遗传手段培育了一种实验室小鼠，它们具有很高的胆固醇水平。随后，这些小鼠被分别放置在3种环境中。第一组小鼠在两个月的时间里，生活在过滤后的空气中；第二组小鼠暴露在具有最细微颗粒的柴油机废气中；第三组小鼠则与细微以及中等大小的柴油机废气微粒为伴。研究人员通过对这些啮齿类动物的肺组织进行研究后发现，两个柴油机组小鼠与人类组织样本以及类似基因激活模式的受损程度基本相同。且暴露在最细微柴油机废气颗粒环境中的小鼠受伤最重。研究小组在7月25日出版的《基因组生物学》杂志上报告了这一研究成果。  
  加利福尼亚大学旧金山分校的毒物学家Stanton Glantz表示：“迄今为止，这是第一项探究空气污染对心血管系统造成影响背后的生物学机制的研究。”他说，“大多数人都相信一定发生了什么，然而这项研究为我们提供了真实的证据。”  
  Nel表示，在接下来的研究中，他希望搞清抗氧化剂——在某些蔬菜水果中发现的化合物，能够防止自由基的伤害——能否阻止柴油机废气的损伤。他的研究小组同时计划鉴别使人体对空气污染更加具有易感性的基因，从而使高危人群能够通过脱氧核糖核酸（DNA）检测得以确认。（科学时报）
原始出处:
Genome Biology 2007, 8:R149   doi:10.1186/gb-2007-8-7-r149
Published

26 July 2007
Air-pollutant chemicals and oxidized lipids exhibit genome-wide synergistic effects on endothelial cells
Ke Wei Gong

, Wei Zhao

, Ning Li

, Berenice Barajas

, Michael Kleinman

, Constantinos Sioutas

, Steve Horvath

, Aldons J Lusis

, Andre Nel

and Jesus A Araujo

Abstract (provisional)
Background
Ambient air pollution is associated with increased cardiovascular morbidity and mortality. We have found that exposure to ambient ultrafine particulate matter (PM), highly enriched in redox cycling organic chemicals, promotes atherosclerosis in mice. We hypothesize that these pro-oxidative chemicals could synergize with oxidized lipid components generated in low density lipoprotein (LDL) particles to enhance vascular inflammation and atherosclerosis.
Results
We have used human microvascular endothelial cells (HMEC) to study the combined effects of a model air pollutant, diesel exhaust particles (DEP), and oxidized 1-palmitoyl-2-arachidonyl-sn-glycero-3-phosphorylcholine (ox-PAPC) on genome-wide gene expression. We treated HMEC in triplicate wells with an organic DEP extract (5 micrograms/ml), ox-PAPC (10, 20 and 40 micrograms/ml) or combination of both compounds for 4 hours. Gene expression profiles were assessed by Illumina microarray technology. Both the DEP extract and ox-PAPC co-regulated a large number of genes. We used network analysis to identify co-expressed gene modules. We found three modules that were most highly enriched in genes that were differentially regulated by the stimuli. These modules were also enriched in synergistically coregulated genes and pathways relevant to vascular inflammation. We validated this synergy in vivo by demonstrating that liver gene expression of hypercholesterolemic mice exposed to ambient ultrafine particles exhibited significant upregulation of the module genes.
Conclusions
Diesel exhaust particles and oxidized phospholipids synergistically affect the expression profile of several gene modules that correspond to pathways relevant to vascular inflammatory processes such as atherosclerosis.