低濃度臭氧對小鼠的毒性影響

1 低濃度臭氧暴露對小鼠呼吸系統(tǒng)的影響

呼吸系統(tǒng)是臭氧暴露的主要靶器官，低濃度臭氧可引起小鼠呼吸道上皮損傷和炎癥反應(yīng)。研究表明，即使在 0.005-0.5ppm 的低濃度臭氧環(huán)境中暴露 4-24 小時，小鼠也會出現(xiàn)支氣管肺泡灌洗液中炎癥細(xì)胞數(shù)量增加、肺上皮損傷和出血等癥狀。這些效應(yīng)呈現(xiàn)明顯的濃度和時間依賴性。

組織病理學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)，低濃度臭氧暴露可導(dǎo)致小鼠肺泡結(jié)構(gòu)破壞、肺泡間隔增厚和炎癥細(xì)胞浸潤。使用熒光活體顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，臭氧暴露可引起廣泛的肺泡細(xì)胞損傷，包括肌動蛋白絲紊亂、呼吸力學(xué)異常和肺泡活性氧 (ROS) 產(chǎn)生的急性抑制。

在一項(xiàng)研究中，將小鼠暴露于 0.005、0.05 或 0.5ppm 的臭氧中 24 小時，結(jié)果顯示，即使在 0.005ppm 的極低濃度下，也能觀察到肺血管和肺泡 ATP 合酶的上調(diào)以及纖溶酶原和細(xì)支氣管血管抑素的表達(dá)增加。此外，臭氧暴露還導(dǎo)致肺血管中血小板和中性粒細(xì)胞積聚，以及以嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子 2、IL-16、CXCL5、CXCL12 和 CXCL13 為主的炎癥反應(yīng)。

2 低濃度臭氧對小鼠心血管系統(tǒng)的影響

越來越多的證據(jù)表明，臭氧暴露不僅影響呼吸系統(tǒng)，還可對心血管系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。研究發(fā)現(xiàn)，低濃度臭氧暴露可導(dǎo)致小鼠心肌組織損傷，表現(xiàn)為心肌纖維間隙明顯增大，組織可見少量炎癥細(xì)胞浸潤。

一項(xiàng)關(guān)于輕度臭氧污染環(huán)境下運(yùn)動對大鼠心臟影響的研究發(fā)現(xiàn)，臭氧復(fù)合中等強(qiáng)度運(yùn)動 (15m/min、20m/min) 可導(dǎo)致心肌損傷標(biāo)志物如 AST 顯著升高。即使在沒有運(yùn)動的情況下，臭氧暴露也會導(dǎo)致心肌組織中 cTnI 顯著降低和 MYO 顯著升高，表明心肌細(xì)胞受到損傷。

進(jìn)一步的機(jī)制研究表明，臭氧暴露可通過多種途徑影響心血管系統(tǒng)功能。一方面，臭氧暴露可導(dǎo)致氧化應(yīng)激，表現(xiàn)為心肌組織中 ROS 和 8-OHdG 顯著升高，抗氧化酶 SOD 和 GSH-Px 顯著降低。另一方面，臭氧暴露還可激活炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致 TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8 等炎癥因子水平升高。

此外，臭氧暴露還會影響心血管調(diào)節(jié)因子的平衡。研究發(fā)現(xiàn)，臭氧復(fù)合運(yùn)動可導(dǎo)致 Ang II 顯著降低，NE 顯著升高，EPI、ET-1、ANP 顯著升高，NO 和 PGE-2 顯著降低。這些變化可能進(jìn)一步影響血管張力和心臟功能。

3 低濃度臭氧對小鼠其他系統(tǒng)的影響

除了呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)，低濃度臭氧暴露還可影響小鼠的其他系統(tǒng)功能。研究發(fā)現(xiàn)，臭氧暴露可導(dǎo)致系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)，表現(xiàn)為血清中炎癥因子水平升高。

在肝臟方面，單次臭氧復(fù)合運(yùn)動可導(dǎo)致肝功能指標(biāo) ALT、AST、ALP、I-BIL、T-BIL、TBA 顯著升高，D-BIL 顯著降低。這表明臭氧暴露可能對肝臟造成氧化損傷和功能障礙。值得注意的是，三次臭氧復(fù)合運(yùn)動對肝功能的影響與單次暴露不同，表明暴露頻次也可能影響臭氧的毒性效應(yīng)。

在腎臟方面，單次臭氧復(fù)合運(yùn)動可導(dǎo)致腎功能指標(biāo) CRE、BUN、UA 顯著升高。這表明腎臟也可能是臭氧毒性作用的靶器官之一。然而，三次臭氧復(fù)合運(yùn)動后，腎功能指標(biāo)的變化與單次暴露有所不同，表現(xiàn)為 BUN 顯著升高，而 CRE 和 UA 則顯著降低，提示暴露頻次可能影響臭氧對腎臟的毒性效應(yīng)。

此外，研究還發(fā)現(xiàn)，臭氧暴露可導(dǎo)致脂代謝紊亂，表現(xiàn)為 TG、CHO、HDL-C、LDL-C 均顯著升高。三次臭氧復(fù)合運(yùn)動后，TG 和 CHO 均顯著降低，而 LDL-C 則顯著升高，表明臭氧對脂代謝的影響可能較為復(fù)雜。

4 臭氧暴露頻次和時間對小鼠毒性的影響

臭氧暴露的頻次和時間是影響其毒性效應(yīng)的重要因素。研究表明，即使總暴露劑量相同，不同的暴露模式也可能導(dǎo)致不同的生物學(xué)效應(yīng)。

一項(xiàng)研究比較了單次和三次臭氧暴露對大鼠的影響，發(fā)現(xiàn)三次臭氧復(fù)合運(yùn)動對大鼠的損傷更為嚴(yán)重。盡管單次和三次臭氧復(fù)合運(yùn)動對大多數(shù)指標(biāo)的影響趨勢相同，但三次暴露后，肺組織出現(xiàn)更嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)異常，纖維間隙明顯增寬，輕度出血。這表明重復(fù)暴露可能導(dǎo)致?lián)p傷累積，加重臭氧的毒性效應(yīng)。

另一項(xiàng)研究考察了不同暴露時間對小鼠的影響，發(fā)現(xiàn) 8 小時 0.5mg/m3 臭氧暴露能夠引起正常動物和模型動物 BALF 中前炎癥因子 IL-1β 以及外周血 CD25+T 細(xì)胞表達(dá)的升高，而 1 小時暴露則沒有這種效應(yīng)。這表明暴露時間可能影響臭氧誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)。

此外，研究還發(fā)現(xiàn)，臭氧的某些毒性效應(yīng)具有明顯的時間依賴性。例如，在臭氧暴露后，肺組織的損傷和炎癥反應(yīng)在 24-48 小時達(dá)到高峰。這可能與臭氧誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)的時程有關(guān)。