流行病学证据表明，大气颗粒物（PM）是危害人体健康的重要环境风险因素，与呼吸系统疾病死亡率和心血管疾病的患病风险增加密切相关。目前，大多数毒理学研究仅局限于阐明PM的靶器官毒性效应，不能充分解释其暴露与健康危害之间的因果关系。最新研究表明，PM暴露导致人体外周血血小板水平明显改变。血小板是巨核细胞胞浆脱落下来的小块胞质，广泛存在于血液中，在心血管疾病发生发展中发挥重要功能。
因此，了解PM暴露如何影响血小板生成有助于解析雾霾颗粒物引发心血管疾病风险的毒性机制。中国科学院生态环境研究中心周群芳研究员团队在2021年5月13日发表了一篇题为“Airborne particulate matters induce thrombopoiesis from megakaryocytes through regulating mitochondrial oxidative phosphorylation”的文章，旨在说明雾霾颗粒物暴露对该过程的巨核细胞分化形成血小板这一过程的影响及作用机制。
Airborne particulate matters induce thrombopoiesis from megakaryocytes through
regulating mitochondrial oxidative phosphorylation
大气细颗粒物通过调控节线粒体氧化磷酸化诱导巨核细胞向分化形成血小板分化
期刊：Particle and fibre toxicology（一区）
影响因子：9.4
样本类型：细胞
检测方法：蛋白质组学
1. 大气细颗粒物PM2.5形貌及粒径的表征
不规则的颗粒聚集体，粒径200 nm - 450 nm
2.QFF-PM2.5暴露诱导血小板生成
· 小麦胚芽凝集素染色的红色荧光图像：
阴性对照组（Control）：所有巨核细胞都呈圆形轮廓，无血小板生成；
空白对照组（QFF-Ctr）与Control组的结果相似；
阳性对照组（TPO，血小板生成素，一种血小板生长因子）表现出细胞出芽过程（绿色箭头），表明TPO促进巨核细胞分化为血小板；
浓度梯度实验组（QFF-PM2.5）与TPO组相似，显示血小板生成；TPO诱导血小板生成显著增加；
QFF-PM2.5处理组浓度依赖性促进血小板生成；QFF-PM2.5处理的巨核细胞：体积明显增大，细胞边缘呈不规则海绵状囊泡数量增加，细颗粒物，通过内吞作用渗入巨核细胞的囊泡中
QFF-PM2.5处理组巨核细胞成核明显且细胞体积增大，并呈现浓度依赖性。DNA倍体化为巨核细胞成熟的重要标志。随着QFF-PM2.5浓度增加，巨核细胞中二倍体（2N）数量逐渐减少，多倍体（4N\8N\16N）数量逐渐增加。表明QFF-PM2.5显著诱导巨核细胞产生DNA多倍体。随着QFF-PM2.5暴露时间延长，细胞表面髓样抗原CD33的表达逐渐降低，而巨核细胞成熟相关抗原CD41a的表达逐渐增加；表明QFF-PM2.5促进巨核细胞中血小板分化因子表达。
4.QFF-PM2.5诱导巨核细胞分化的蛋白质组学研究
· 差异蛋白质筛选：
337个蛋白表达上调，358个蛋白表达下调。
作者从中筛选出84个与分化相关的目标蛋白，用于后续的生物信息学分析：包括NADH脱氢酶（O43678）、细胞色素C氧化酶亚基6B1（P14854）、磷脂酰肌醇5-磷酸4-激酶2型α（P48426）、整合素β-1（P05556）和前列腺素G/H合酶1（P23219）等。
· KEGG通路富集结果：
84个差异蛋白富集分析得到17条通路，主要涉及代谢途径、线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）、剪接体、核糖体、血小板激活等。与呼吸链复合体IV相关的6个差异蛋白富集得到OXPHOS通路：包括NADH脱氢酶（O43678）、细胞色素C氧化酶亚基6B1（P14854）、线粒体细胞色素b-c1复合体亚基（P47985）、NADH脱氢酶[泛醌]1α亚基8（P51970）、线粒体琥珀酸脱氢酶[泛醌]铁硫亚基（P21912）和线粒体细胞色素b-c1复合体亚基2（P22695）。
5.OXPHOS在QFF-PM2.5引发血小板生成中的作用
呼吸链复合体的mRNA和蛋白水平验证：
· mRNA水平：
与蛋白质组学结果一致，QFF-PM2.5暴露后，NDUFA2、NDUFA8、SDHB、UQCRFS1、UQCRC2和COX6B1的转录表达升高，并与暴露浓度呈正相关。· 蛋白水平：
复合物I（NDUFB8）和复合物IV（COX II）表达上调，复合物II（SDHB）、复合物III（UQCRC2）和复合物V（ATP5A）表达水平不变。
· 线粒体电子传递链复合物I抑制剂（鱼藤酮，rotenone）：
与QFF-PM2.5组相比，鱼藤酮和QFF-PM2.5共同处理组（Combination）的细胞形态更圆，标明该改组分化明显趋于正常对照组弱于QFF-PM2.5单独处理组。
· CD33和CD41a表达水平：
鱼藤酮对QFF-PM2.5诱导的巨核细胞分化标志物表达变化具有拮抗作用，Combination复合暴露组的CD33和CD41a表达明显趋于正常对照组。以上结果表明，线粒体OXPHOS在QFF-PM2.5促进巨核细胞成熟和血小板生成的过程发挥关键作用。
该研究揭示了大气细颗粒物对血小板生成的影响，结果表明大气细颗粒物可显著诱导巨核细胞分化成熟以及并形成血小板分化过程。蛋白质组学分析发现线粒体氧化磷酸化通路（OXPHOS）显著富集，线粒体电子传递链复合物I抑制剂处理的实验结果进一步证实，大气细颗粒物诱导的调控的线粒体氧化磷酸化过程的激活在巨核细胞向血小板分化的过程中起着至关重要的调节作用。这些以上研究发现首次为大气雾霾颗粒物引发的心血管疾病风险评价与机制阐释提供了重要科学依据。