PM2.5引起腸道細胞的氧化壓力、發炎反應、細胞增生、Nrf2活化、細胞自噬與腸道菌相失衡之間的互相影響

空氣汙染對人體的健康危害影響距甚，台灣監測到的懸浮微粒濃度顯示空氣汙染議題十分重要並須解決。PM會經由鼻粘膜纖毛輸送系統從肺部進入人體腸道，因此近年來PM也被認為可能與腸道發炎相關。流行病學的研究發現，長期暴露於較高濃度的二氧化氮和PM與早發性克隆氏症的風險增加有關，PM總測量的增加與發炎性腸道疾病住院風險增加有關。然而PM的流行病學研究仍然有限制的因素需要考慮，例如監測站測量到的空氣汙染數值可能與個人實際暴露到的量有所差異，因此除了流行病學的證據之外，需要更多生物的研究以釐清PM與腸道發炎的關係與分子機轉。近年的研究指出腸道微生物菌相的失衡與腸道發炎疾病有相關，暴露PM可能造成腸道細胞的氧化壓力與發炎反應，改變腸道上皮細胞通透性與菌相族群的消長，然而氧化壓力引起的細胞自噬可能也參與腸道免疫系統的平衡。我們的動物實驗結果顯示暴露PM2.5八周與二十四周的小鼠其腸道長度有減短的情形，腸道上皮細胞明顯增生，糞便微生物分析顯示有菌相失衡情形。人類大腸上皮細胞的實驗結果發現，處理PM2.5後造成細胞內氧化壓力、NFkB活化、IL-8表現增加。暴露PM2.5會促進細胞增生與細胞自噬，抗氧化相關蛋白質NQO1與HO1的表現增加。同時，長期暴露PM2.5的細胞模式初步結果顯示，PM可能會促進細胞AKT磷酸化以及Nrf2與HO-1表現增加。本計畫主要目標為釐清PM引起腸道發炎的分子機制，分別探討氧化壓力、發炎反應、細胞增殖、抗氧化Nrf2活化、細胞自噬與菌相失衡的相互關係。本計畫有兩個研究目標，分別以AIM1:以口咽暴露的動物模式探討氧化壓力在PM造成腸道發炎反應與菌相失衡的角色; AIM2: 以細胞模式探討PM引起氧化壓力、發炎反應、細胞增生、Nrf2活化以及細胞自噬之間的相互關係與分子機制。綜上所述，本計畫將有助於釐清空氣汙染PM2.5是否引起腸道發炎及其中的分子作用機制。 另外，我們對PM2.5影響腸道發炎的研究可以提供科學證據有助於降低PM2.5對大眾健康的影響。