Cardiac and mitochondrial dysfunction following acute pulmonary exposure to mountaintop removal mining particulate matter

doi:10.1152/ajpheart.00353.2015

.2015年12月15日；309（12）：H2017-30。

doi:10.1152/ajpheart.00353.2015。 Epub 2015年10月23日。

急性肺暴露于山顶清除采矿颗粒物后的心脏和线粒体功能障碍

附属公司

¹西弗吉尼亚大学医学院运动生理学系，西弗吉尼亚州摩根敦；西弗吉尼亚州摩根敦心血管和呼吸科学中心；
²西弗吉尼亚州摩根敦心血管和呼吸科学中心；西弗吉尼亚大学公共卫生学院，西佛吉尼亚州摩根敦；
^三西弗吉尼亚州摩根敦心血管和呼吸科学中心；
⁴西弗吉尼亚州摩根敦心血管和呼吸科学中心；西弗吉尼亚大学生理学和药理学系，西佛吉尼亚州摩根敦；
⁵西弗吉尼亚大学生理学和药理学系，西佛吉尼亚州摩根敦；西弗吉尼亚州摩根镇国家职业安全与健康研究所。
⁶西弗吉尼亚大学医学院运动生理学系，西佛吉尼亚州摩根敦；西弗吉尼亚州摩根敦心血管和呼吸科学中心；jhollander@hsc.wvu.edu。

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急性肺暴露于山顶清除采矿颗粒物后的心脏和线粒体功能障碍

科迪·尼科尔斯等。美国生理学杂志心脏循环生理学. 2015.

.2015年12月15日；309（12）：H2017-30。

doi:10.1152/ajpheart.00353.2015。 Epub 2015年10月23日。

附属公司

¹西弗吉尼亚大学医学院运动生理学系，西佛吉尼亚州摩根敦；西弗吉尼亚州摩根敦心血管和呼吸科学中心；
²西弗吉尼亚州摩根敦心血管和呼吸科学中心；西弗吉尼亚大学公共卫生学院，西佛吉尼亚州摩根敦；
^三西弗吉尼亚州摩根敦心血管和呼吸科学中心；
⁴西弗吉尼亚州摩根敦心血管和呼吸科学中心；西弗吉尼亚大学生理学和药理学系，西佛吉尼亚州摩根敦；
⁵西弗吉尼亚大学生理学和药理学系，西佛吉尼亚州摩根敦；西弗吉尼亚州摩根镇国家职业安全与健康研究所。
⁶西弗吉尼亚大学医学院运动生理学系，西佛吉尼亚州摩根敦；西弗吉尼亚州摩根敦心血管和呼吸科学中心；jhollander@hsc.wvu.edu。

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摘要

在整个美国，空气污染与不良健康结果相关，而心血管疾病的发病率在环境暴露后通常会增加。在活动山顶清除地雷（MTM）周围的地区，观察到心血管疾病发病率进一步增加，这可能部分归因于地雷释放的颗粒物（PM）。线粒体已被证明在许多心血管疾病的病因学中起着核心作用，但其在与PM相关的心血管效应中的作用尚未被认识到。在这项研究中，我们试图阐明暴露于山顶清除采矿颗粒物（PM-MTM）后受到干扰的心脏过程。为了解决这个问题，我们将雄性Sprague-Dawley大鼠暴露于PM-MTM中，使用气管内滴注的方法，在MTM活跃部位一英里内收集PM-MTM。暴露后24小时，我们评估了心脏功能、凋亡指数和线粒体功能。与对照组相比，PM MTM暴露导致射血分数和缩短分数显著降低。对PM MTM暴露的细胞影响的调查发现，线粒体诱导的凋亡信号显著增加，这反映在TUNEL阳性细胞核增加以及caspase-3和-9活性增加。最后，暴露后发现线粒体过渡孔开放显著增加，导致线粒体功能下降。总之，我们的数据表明，肺暴露于PM-MTM会增加心脏线粒体相关的凋亡信号，降低线粒体功能，同时降低心脏功能。这些结果表明，MTM矿区周围人群心血管疾病发病率的增加可能与心肌细胞凋亡信号增加和线粒体功能降低有关。

关键词：细胞凋亡；心功能；线粒体；颗粒物。

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数字

**图1。**
山顶移除采矿颗粒物（PM）后的心脏凋亡指数_MTM公司)暴露。心脏组织的典型荧光图像。A类：阴性对照，不含TdT酶。B：阳性对照，含DNase I。C类：车辆滴注控制。D类：接触PM_MTM公司灌输。DAPI染色的细胞核显示为蓝色，而末端dUTP镍标记（TUNEL）阳性细胞核显示为绿色，红色表示重链心肌肌球蛋白。比例尺=50μm。E类：凋亡指数计算为TUNEL阳性细胞核占心肌细胞核总数的百分比。数值为平均值±SE；n个=每组3人。F类：通过ELISA测定对照组和PM左心室组织的相对细胞溶质组蛋白浓度_MTM公司-暴露在外的动物。数值为平均值±SE；n个=每组5人**P（P）*对照组与暴露组之间的差异<0.05。

**图2。**
PM后心脏半胱天冬酶活性和含量_MTM公司暴露。半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-8酶活性的荧光分析(A类)，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9(B)和半胱天冬酶-3(C类)通过滴注给溶媒控制或PM暴露的大鼠左心室细胞液_MTM公司。数据表示为任意单位（AU）。滴注给溶媒对照或PM的大鼠左心室细胞溶质组分中活化半胱天冬酶的相对蛋白质含量_百万吨.典型的Western印迹(顶部)和密度分析(底部)caspase-8的总蛋白含量(D类)，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9(E类)和半胱天冬酶-3(F类). 所有蛋白印迹均按GAPDH水平表达。数值为平均值±SE；n个=每组6人**P（P）*对照组与暴露组之间的差异<0.05。

**图3。**
凋亡组分含量。滴注给溶媒对照或PM的大鼠左心室细胞液和分离线粒体亚群中凋亡小体成分的相对蛋白质含量_MTM公司.典型的Western印迹(顶部)和密度分析(底部)细胞溶质凋亡蛋白酶激活因子1（APAF1）的总蛋白含量(A类)，细胞溶质细胞色素*c（c）*（细胞C）(B)，细胞色素*c（c）*在茎鞘下线粒体（SSM）中(C类)和细胞色素*c（c）*纤维间线粒体（IFM）(D类). 细胞质蛋白质类(A类和B)根据GAPDH水平表达，而线粒体分析(C类和D类)按COX IV水平表达。数值为平均值±SE；n个=每组8人**P（P）*对照组与暴露组之间的差异<0.05。

**图4。**
Bcl-2相关X蛋白（Bax）和B细胞淋巴瘤2（Bcl-2）蛋白含量。滴注给溶媒对照或PM的大鼠左心室总细胞凋亡标记物的相对蛋白含量_MTM公司.代表性免疫印迹(顶部)和密度分析(底部)用于细胞溶质Bax(A类)和Bcl-2(B).C类：Bax与Bcl-2的密度分析比值。蛋白质印迹按GAPDH水平表达。与Bax共免疫沉淀的免疫印迹表明与Bcl-2形成异或同二聚体(D类)或Bax(E类). Bax二聚体与Bax与Bcl-2的密度分析比值(F类). 数值为平均值±SE；n个=每组8人**P（P）*对照组与暴露组相比<0.05。

**图5。**
线粒体通透性转换孔（mPTP）开放倾向。通过滴注给溶媒控制或PM暴露的大鼠左心室mPTP开放倾向_MTM公司使用外源氧化剂叔丁基过氧化氢（t-BuOOH）诱导线粒体肿胀，对mPTP开放倾向进行分光光度分析。V的时间_最大值在15分钟内进行评估。SSM的代表性吸光度图(A类)和IFM(C类). 实线代表对照，虚线代表暴露，虚线表示内部对照，环孢素A（CsA）治疗。V（V）_最大值SSM的数据图表(B)和IFM(D类). 数值为平均值±SE；n个=每组6人**P（P）*对照组与暴露组之间的差异<0.05。

**图6。**
mPTP组件。通过Western blotting法评估通过滴注给溶媒对照或PM暴露的大鼠左心室mPTP假定成员的相对蛋白质含量_MTM公司.典型的Western印迹(顶部)和密度分析(底部)用于SSM中的总电压相关阴离子通道（VDAC）(A类)和IFM中(B)SSM中的腺嘌呤核苷酸转位酶（ANT）(C类)和IFM(D类)和SSM中的亲环素D（CypD）(E类)和IFM(F类). 所有蛋白印迹均按COX IV水平表达。数值为平均值±SE；n个=每组8人**P（P）*对照组与暴露组之间的差异<0.05。

**图7。**
线粒体形态学评估。使用丝裂原追踪仪深红633和流式细胞术分析相对大小和内部复杂性。A类：分析对照组和暴露组线粒体亚群的心脏SSM和IFM大小（前向散射，FSC）。B：分析对照组和暴露组线粒体亚群的心脏SSM和IFM内部复杂性（侧面散射，SSC）。对照组左心室组织的典型电子显微照片(C类)和PM_MTM公司暴露的，暴露的(D类)动物。FSC和SSC的值均表示为AU±SE；n个=每组8人**P（P）*对照组与暴露组之间的差异<0.05。

**图8。**
线粒体呼吸能力。向SSM中添加谷氨酸和苹果酸后耗氧量的代表性极谱曲线(A类)和IFM(C类). 实线表示对照组的线粒体，虚线表示PM的线粒体_MTM公司-暴露在外的动物。SSM微量测量中状态3和状态4呼吸速率的总结分析(B)和IFM(D类). 呼吸速率以nmol·min表示⁻¹·mg蛋白质⁻¹值为平均值±SE；n个=每组6人**P（P）*对照组与暴露组动物的差异<0.05。

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1. Adhihetty PJ，Ljubicic V，Menzies KJ，Hood DA。肌下膜和肌原纤维间线粒体对凋亡刺激的差异敏感性。美国生理学杂志《细胞生理学》289:C994–C1001，2005年。-公共医学
1. Astor F、Sittner M、Ferraro SA、Orona NS、Maglione GA、De la Hoz A、Tasat DR。小鼠急性暴露于布宜诺斯艾利斯工业区的空气颗粒物后的肺部炎症和细胞死亡。Arch Environ Contam Toxicol 67:87–962014年。-公共医学
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[2] Adhihetty PJ，Ljubicic V，Menzies KJ，Hood DA。肌下膜和肌原纤维间线粒体对凋亡刺激的差异敏感性。美国生理学杂志《细胞生理学》289:C994–C1001，2005年。-公共医学

[3] Astor F、Sittner M、Ferraro SA、Orona NS、Maglione GA、De la Hoz A、Tasat DR。小鼠急性暴露于布宜诺斯艾利斯工业区的空气颗粒物后的肺部炎症和细胞死亡。Arch Environ Contam Toxicol 67:87–962014年。-公共医学

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[7] Baseler WA、Dabkowski ER、Jagannathan R、Thapa D、Nichols CE、Shepherd DL、Croston TL、Powell M、Razunguzwa TT、Lewis SE、Schnell DM、Hollander JM。磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶过表达逆转1型糖尿病心脏线粒体蛋白质组损失。美国生理学杂志Regul Integr Comp Physiol 304:R553–R5652013。-项目管理咨询公司-公共医学

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[9] Baseler WA、Dabkowski ER、Williamson CL、Croston TL、Thapa D、Powell MJ、Razunguzwa TT、Hollander JM。1型糖尿病心脏不同线粒体亚群的蛋白质组学改变：蛋白质输入功能障碍的作用。美国生理学杂志Regul Integr Comp Physiol 300:R186–R200，2011年。-项目管理咨询公司-公共医学

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