大气颗粒物危害人体健康，其致病机理非常复杂。比如颗粒物具有氧化潜势，进入呼吸道后可生成活性氧类（Reactive Oxygen Species, ROS）自由基，其强氧化性可触发炎症并致病。二次气溶胶是大气颗粒物的重要组成部分，可通过呼吸系统进入人体内并沉积在肺部里，在肺部上皮衬里液中，颗粒物通过液相化学反应生成化学源ROS自由基，也可以诱导人体靶细胞如巨噬细胞产生生物源ROS自由基。化学和生物源ROS自由基相对重要性是量化颗粒物对健康影响亟需解决的问题，其ROS自由基生成机理也有待研究。在该工作中，我们以异戊二烯衍生二次气溶胶与9,10-菲醌为例，结合电子顺磁共振-自旋捕获技术和化学发光法，成功量化了不同剂量的颗粒物诱导巨噬细胞产生超氧阴离子自由基的生成速率，发现在低剂量暴露情况下，化学源ROS可通过有机物液相解离和氧化还原反应生成并占主导地位，达到一定暴露剂量后，巨噬细胞会被激活产生大量的超氧阴离子自由基，并远远超过化学源的总量。通过结合荧光寿命显微成像技术，揭示了巨噬细胞通过NADPH氧化酶与氧气反应释放大量超氧阴离子自由基的机制，并提出产生的过量自由基会引起脂质过氧化，导致细胞膜流动性增加，直至细胞膜破裂后细胞凋亡的毒理过程。对比9,10-菲醌与异戊二烯衍生二次气溶胶，发现9,10-菲醌激活巨噬细胞所需的剂量更低，表明其毒性更高。结果量化了颗粒物对细胞毒性的影响，加深了颗粒物导致氧化应激和对健康影响机制方面的理解。
 

活性氧,自由基