O2k助力中国学者深入探讨PM2.5通过降低线粒体功能活性导致BAT受损的机制研究

PM2.5即细颗粒物；指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5 μm的颗粒物。PM2.5具有更大的比表面积，易吸附重金属等有害物质，对人体健康产生不利影响。在代谢综合征的病理生理学中，脂肪组织是执行代谢和免疫功能的maximum和活跃的内分泌器官；在所有脂肪组织类型中，棕色脂肪组织（BAT）在防止能量代谢障碍方面起着重要作用。许多研究表明，细胞衰老与代谢综合征相关。细胞衰老的特征是细胞周期停滞和DNA复制受损。近期研究表明，PM2.5能使血管平滑肌细胞、皮肤角质形成细胞和内皮细胞等加速衰老，然而，PM2.5导致BAT损伤的表型和机制的尚不明确。为此，浙江中医药大学公共卫生学院刘翠清团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》（Q1，IF：6.8）发表了题为“PM2.5-induced cellular senescence drives brown adipose tissue impairment in middle-aged mice”的研究论文，揭示了PM2.5诱导的细胞衰老导致中年小鼠棕色脂肪组织受损。

作者首将雄性C57BL/6小鼠分为三个不同的组别，即青年组、成年组和中年组，然后使用暴露吸入系统，同时将三组小鼠暴露于含高浓度PM2.5的环境中以及过滤的空气中，共持续8周。

PM2.5暴露8周后，不同生命阶段的小鼠体重未见明显变化（图A）；PM2.5暴露没有改变不同生命阶段小鼠的WAT (VAT和iWAT)质量和器官系数(图B-E)。然而，PM2.5暴露后，中年小鼠的BAT质量和器官系数显著降低（图FG）。说明中年小鼠BAT在8周PM2.5暴露下更易受损。

BAT富含线粒体，而线粒体对于BAT的产热功能起着重要作用。因为奥地利Oroboros O2k多维度能量代谢分析系统具有无需过夜培养、无需贴壁处理、样品快速检测，更加客观反映样品更接近体内的能量代谢水平的技术特点，所以作者采用O2k对BAT进行检测，以评估其线粒体的功能。结果发现PM2.5暴露降低了BAT线粒体的CⅠP和CⅠ&ⅡP的功能活性（图J），表明PM2.5暴露导致中年小鼠BAT线粒体功能障碍。

研究结论：本研究检测到中年小鼠BAT对环境PM2.5暴露8周更敏感；PM2.5暴露导致中年小鼠BAT形态改变和线粒体功能受损；PM2.5暴露增加中年小鼠BAT衰老，伴随细胞周期阻滞，DNA复制受损，抑制AKT信号通路；PM2.5暴露激活了中年小鼠BAT的凋亡和自噬。

参考文献：Hu R, Fan W, Li S, et al. PM2.5-induced cellular senescence drives brown adipose tissue impairment in middle-aged mice. Ecotoxicol Environ Saf. Published online May 4, 2024.