引用本文： 平芬, 曹芹, 林樺, 韓書芝. N-乙酰半胱氨酸對大氣細顆粒物致大鼠肺損傷的拮抗作用. 中國呼吸與危重監護雜志, 2019, 18(2): 150-155. doi: 10.7507/1671-6205.201710021 復制
大氣細顆粒物（PM2.5）是空氣污染的重要組成部分，可在空氣中長時間懸浮，傳輸距離遠，且具有相對較大的比表面積，可吸附多種有毒物質，隨呼吸進入肺部后造成呼吸系統的損傷，威脅人類健康。PM2.5 增加人類死亡率[1]，造成每年 2.23 萬人死亡[2]。PM2.5 暴露引起炎癥反應和氧化應激[4]，加重慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）患者氣道炎癥反應[5]，損害肺功能[3]，增加患者疾病負擔。N-乙酰半胱氨酸（N-acetylcysteine，NAC）是臨床常用的化痰藥，含有一個能與親電子的氧化集團直接發生反應的自由巰基。研究發現 NAC 通過清除細胞內的活性氧（reactive oxygen species，ROS）抵御因氧化應激導致的氧化還原態的失衡，增加細胞谷胱甘肽水平[6]，減輕脂多糖誘導的肺部炎癥反應，包括抑制促炎介質，減少炎性細胞在肺內的浸潤，對凋亡細胞的清除增多，減少肺泡灌洗液中蛋白和乳酸脫氫酶[7]。本研究觀察了不同劑量 NAC 對 PM2.5 染毒大鼠的血清、支氣管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）及肺組織勻漿中、氧化應激和炎性指標的影響，探討 NAC 對 PM2.5 致肺損傷的拮抗作用。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 PM2.5 懸液配制
PM2.5 由河北省環境監測中心提供，使用前高壓滅菌，以滅菌注射用水配制成濃度為 7.5 mg/ml 的 PM2.5 懸液，超聲震蕩混勻。
1.2 方法
1.2.1 實驗動物分組及給藥方法
48 只雄性 Wistar 大鼠（河北醫科大學實驗動物中心提供），體重 180～200 g 左右，采用隨機數字表法分為 6 組，2 個對照組（空白對照組及滴水對照組）和 4 個實驗組（PM2.5 染毒組及低、中、高劑量 NAC 干預組），每組 8 只。空白對照組大鼠不給予任何干預措施，滴水對照組大鼠給予氣管滴注滅菌注射用水（1 ml/kg）1 次/周，共 4 次，PM2.5 染毒組大鼠給予氣管滴注 PM2.5 懸液 1 ml/kg（7.5 mg/kg）1 次/周，共 4 次，低、中、高劑量干預組分別給予 125、250、500 mg/kg 的 NAC（富露施，Zambon，海南贊邦制藥有限公司產品）灌胃，連續 6 天，第 7 天氣管滴注 7.5 mg/kg 的 PM2.5 懸液，重復此過程 3 次。NAC 干預劑量參考文獻[8-9]。NAC 水溶液需現用現配，濃度為 10 ml/kg。
1.2.2 標本采集
完成最后一次氣管滴注，24 h 后腹腔注射 10% 水合氯醛（3 ml/kg）進行麻醉，腹主動脈采血，左肺進行支氣管肺泡灌洗，得到 BALF，右肺下葉肺組織甲醛溶液固定，常規石蠟包埋，切片，蘇木精-伊紅（hematoxylin-eosin，HE）染色，光鏡下觀察，右肺其余部分制備肺組織勻漿。
1.2.3 指標檢測
酶聯免疫吸附試驗（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）檢測大鼠血清中 C 反應蛋白（C-reactive protein，CRP）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），BALF 中 TNF-α，肺組織勻漿的 TNF-α、白細胞介素 1β（interleukin-1β，IL-1β）。標準比色法測定血清及 BALF 中的乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）、丙二醛（malondialhyde，MDA）。
1.3 統計學方法
采用 SPSS 21.0 統計軟件。計量資料以均數±標準差（
±s）表示，當滿足正態分布和方差齊時，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用 SNK-q 檢驗。 P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 大鼠肺組織病理結果
空白對照組及滴水對照組大鼠肺組織病理切片光鏡下未見明顯異常；PM2.5 染毒組及各干預組大鼠肺組織均有不同程度的破壞，光鏡下可見肺泡間隔增厚，肺泡腔縮小，炎性細胞滲出，周圍炎性細胞浸潤，間質水腫，毛細血管充血，小血管管壁增厚；低、中、高劑量 NAC 干預組大鼠肺組織病理切片光鏡下可見隨 NAC 干預劑量增加，肺組織破壞程度減輕。結果見圖 1。
圖1
各組大鼠肺組織病理切片光鏡下的表現（HE×100）
a. 空白對照組；b. 滴水對照組；c. PM2.5 組；d. 低劑量 NAC 干預組；e. 中劑量 NAC 干預組；f. 高劑量 NAC 干預組。空白對照組及滴水對照組大鼠肺組織未見明顯異常；PM2.5 染毒組及各干預組大鼠肺組織均有不同程度的破壞，隨 NAC 干預劑量增加，肺組織破壞程度減輕
2.2 大鼠血清、BALF、組織勻漿中炎性指標的變化
結果見表 1。各組大鼠血清 CRP、TNF-α 水平，差異有統計學意義（均 P<0.05）；其中，PM2.5 組、低、中、高劑量 NAC 干預組的血清 CRP、TNF-α 水平均高于空白對照組、滴水對照組（均 P<0.05），中、高劑量 NAC 干預組的血清 CRP 水平均低于 PM2.5 組、低劑量 NAC 干預組（均 P<0.05），低、中、高劑量 NAC 干預組的血清 TNF-α 水平均低于 PM2.5 組（均 P<0.05），中、高劑量 NAC 干預組的血清 TNF-α 水平均低于低劑量 NAC 干預組（均 P<0.05），高劑量 NAC 干預組的血清 CRP、TNF-α 水平均低于中劑量 NAC 干預組（均 P<0.05）。
表1
各組大鼠血清、BALF、肺組織勻漿中細胞因子水平比較（
，n=8）
各組大鼠 BALF 中的 TNF-α 水平，差異有統計學意義（P<0.05，F 為 119.714）；PM2.5 組、低、中、高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 TNF-α 水平均高于空白對照組、滴水對照組（均 P<0.05）；中、高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 TNF-α 水平均低于 PM2.5 組、低劑量 NAC 干預組（均 P<0.05）；高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 TNF-α 水平低于中劑量 NAC 干預組（P<0.05）。
各組大鼠肺組織勻漿中的 TNF-α、IL-1β 水平，差異有統計學意義（F 分別為 412.496 和 148.606，均 P<0.05）；PM2.5 組、低、中、高劑量 NAC 干預組肺組織勻漿中的 TNF-α、IL-1β 水平均高于空白對照組、滴水對照組（均 P<0.05），低、中、高劑量 NAC 干預組肺組織勻漿中的 TNF-α、IL-1β 水平均低于 PM2.5 組（均 P<0.05），中、高劑量 NAC 干預組肺組織勻漿中的 TNF-α、IL-1β 水平均低于低劑量 NAC 干預組（均 P<0.05），高劑量 NAC 干預組肺組織勻漿中的 TNF-α、IL-1β 水平低于中劑量 NAC 干預組（均 P<0.05）。
2.3 大鼠血清、BALF 中氧化應激指標變化
結果見表 2。各組大鼠血清中的 LDH 活力、MDA 水平，差異有統計學意義（均 P<0.05）；PM2.5 組、低、中、高劑量 NAC 干預組血清中的 LDH 活力、MDA 水平均高于空白對照組、滴水對照組（均 P<0.05），低、中、高劑量 NAC 干預組血清中的 LDH 活力、MDA 水平均低于 PM2.5 組（均 P<0.05），中、高劑量 NAC 干預組血清中的 LDH 活力、MDA 水平均低于低劑量 NAC 干預組（均 P<0.05），高劑量 NAC 干預組血清中的 LDH 活力、MDA 水平低于中劑量 NAC 干預組（均 P<0.05）。
表2
各組大鼠血清、BALF 中 LDH、MDA 水平比較（
，n=8）
各組大鼠 BALF 中的 LDH 活力、MDA 水平，差異有統計學意義（均 P<0.05）；其中，PM2.5 組、低、中、高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 LDH 活力、MDA 水平均高于空白對照組、滴水對照組（均 P<0.05）；低、中、高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 LDH 活力、MDA 水平均低于 PM2.5 組（均 P<0.05）；中、高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 LDH 活力、MDA 水平均低于低劑量 NAC 干預組（均 P<0.05），高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 LDH 活力、MDA 水平低于中劑量 NAC 干預組（均 P<0.05）。
3 討論
多項研究已證實 PM2.5 對健康產生危害，同時也造成巨大的經濟損失[10]。呼吸系統易受到 PM2.5 的損害，在相繼產生的全身危害中具有重要作用。隨著環境中 PM2.5 濃度增加，哮喘患者中出現癥狀的人數將增多[11]。PM2.5 暴露會損害肺功能[12]。PM2.5 增加慢阻肺的發病風險，進一步探究 PM2.5 中不同成分的致病機制發現，有機成分多環芳烴誘導人肺上皮細胞系 BEAS-2B 產生嚴重的氧化應激，造成 DNA 損傷、促炎細胞因子增多，α-抗胰蛋白酶表達減少，苯并芘等效濃度可度量 PM2.5 誘導慢阻肺的風險[13]。顆粒物的吸入引起肺部局部炎癥介質釋放，產生全身的炎癥反應，肺巨噬細胞起著重要作用[14]。TNF-α 是強效的免疫反應和炎癥反應介質。IL-1β 是急性反應的細胞因子，可以誘導其他細胞產生細胞因子，產生急性時相反應。活化的巨噬細胞產生 IL-1β、TNF-α 等促炎介質，參與多種呼吸系統疾病。氣道高反應性、哮喘和 IL-1β、TNF-α 水平增加有關[15-16]。IL-1β 是吸煙導致的肺部炎癥及慢阻肺的重要介質之一[17]。CRP 主要是由肝細胞產生的急性時相蛋白，它也是一種炎性標志物。人群研究發現長期 PM2.5 暴露和血中超敏 CRP 增加有關[18]。動物實驗觀察到 PM2.5 使大鼠肺組織充血、炎性細胞浸潤，支氣管肺泡灌洗液炎癥細胞數目增加，PM2.5 濃度越高，肺組織 TNF-α、IL-6、IL-1β 等促炎介質增加，伴隨氧化應激改變，在 PM2.5 導致的呼吸疾病易感性上可能具有重要的決定作用[19]。與以往的研究結果一致，本研究中接受氣管滴注 PM2.5 染毒的大鼠 BALF 及肺組織的 TNF-α 水平、肺組織 IL-1β 較對照組升高，血清 CRP、TNF-α 水平升高，染毒大鼠血清、BALF 中細胞毒性損傷指標 LDH、膜脂質過氧化產物 MDA 亦高于對照組，說明 PM2.5 染毒后導致機體大量炎性介質釋放，使機體發生肺臟局部、全身炎癥氧化損傷。Luo 等[20]研究了在不同寒冷刺激下大鼠肺組織對 PM2.5 的反應，觀察到肺部炎性損傷和氧化應激。
針對 PM2.5 的毒性作用，也有研究觀察了給予某些干預后的效應。如在氣管滴注 PM2.5 染毒大鼠之前提前給予硒預處理，可以使大鼠肺泡灌洗液中炎癥反應相關的指標（TNF-α、IL-1β、可溶性細胞間黏附分子 sICAM-1）降低，氧化應激相關指標中反應抗氧化能力指標如總抗氧化能力、總超氧化物歧化酶（total superoxide dismutase，T-SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶升高，脂質過氧化產物 MDA 降低，細胞損傷指標（LDH、總蛋白、堿性磷酸酶）降低，硒對 PM2.5 造成的肺組織炎癥氧化應激損傷顯示出保護作用[21]。
NAC 不僅具有溶解痰液作用，而且還具有較強的抗氧化作用和細胞保護作用。本研究中給予 PM2.5 染毒大鼠不同劑量 NAC 干預后，干預組大鼠 BALF 及肺組織的 TNF-α 水平、肺組織 IL-1β 較 PM2.5 組降低，血清 CRP、TNF-α 水平降低，干預組大鼠血清、BALF 中 LDH、MDA 降低，在實驗劑量范圍內，隨著 NAC 劑量的增加抗炎、抗氧化的保護效應增強，表明 NAC 對 PM2.5 引起的肺臟局部、全身炎癥氧化損傷有拮抗作用。其他研究中也觀察到 NAC 類似的保護作用[22-23]。PM2.5 處理小鼠單核巨噬細胞白血病細胞 RAW264.7 細胞引起促炎反應，這一反應和顆粒物攜帶的微生物成分（如脂多糖、β-葡聚糖）的多少有關，而多粘菌素 B 或 NAC 部分減輕促炎反應[22]。PM2.5 的暴露減少 SD 大鼠肺部巨噬細胞的數量，通過氧化應激誘導巨噬細胞的自噬，NAC 干預后可以逆轉 PM2.5 的效應[23]。NAC 的抗氧化保護作用還體現在慢阻肺患者中，李敬會等[24]研究顯示慢阻肺患者體內血 MDA 升高，SOD 活性下降，而應用 NAC 治療后 MDA 下降，SOD 活性升高，提示機體抗氧化能力增強，氧化/抗氧化失衡得以改善；治療組 MDA、SOD 的改善明顯優于對照組，治療后 2 組 MDA、SOD 的比較亦有明顯差異；同樣證明 NAC 能改善機體內氧化-抗氧化平衡系統，對改善慢阻肺患者氧化應激起一定作用。
總之，通過本研究可以發現 PM2.5 可以導致對大鼠的肺炎性損傷和氧化應激損傷，應用 NAC 進行干預后可減輕這種損傷。其作用機制尚不清楚，有待進一步深入研究。
大氣細顆粒物（PM2.5）是空氣污染的重要組成部分，可在空氣中長時間懸浮，傳輸距離遠，且具有相對較大的比表面積，可吸附多種有毒物質，隨呼吸進入肺部后造成呼吸系統的損傷，威脅人類健康。PM2.5 增加人類死亡率[1]，造成每年 2.23 萬人死亡[2]。PM2.5 暴露引起炎癥反應和氧化應激[4]，加重慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）患者氣道炎癥反應[5]，損害肺功能[3]，增加患者疾病負擔。N-乙酰半胱氨酸（N-acetylcysteine，NAC）是臨床常用的化痰藥，含有一個能與親電子的氧化集團直接發生反應的自由巰基。研究發現 NAC 通過清除細胞內的活性氧（reactive oxygen species，ROS）抵御因氧化應激導致的氧化還原態的失衡，增加細胞谷胱甘肽水平[6]，減輕脂多糖誘導的肺部炎癥反應，包括抑制促炎介質，減少炎性細胞在肺內的浸潤，對凋亡細胞的清除增多，減少肺泡灌洗液中蛋白和乳酸脫氫酶[7]。本研究觀察了不同劑量 NAC 對 PM2.5 染毒大鼠的血清、支氣管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）及肺組織勻漿中、氧化應激和炎性指標的影響，探討 NAC 對 PM2.5 致肺損傷的拮抗作用。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 PM2.5 懸液配制
PM2.5 由河北省環境監測中心提供，使用前高壓滅菌，以滅菌注射用水配制成濃度為 7.5 mg/ml 的 PM2.5 懸液，超聲震蕩混勻。
1.2 方法
1.2.1 實驗動物分組及給藥方法
48 只雄性 Wistar 大鼠（河北醫科大學實驗動物中心提供），體重 180～200 g 左右，采用隨機數字表法分為 6 組，2 個對照組（空白對照組及滴水對照組）和 4 個實驗組（PM2.5 染毒組及低、中、高劑量 NAC 干預組），每組 8 只。空白對照組大鼠不給予任何干預措施，滴水對照組大鼠給予氣管滴注滅菌注射用水（1 ml/kg）1 次/周，共 4 次，PM2.5 染毒組大鼠給予氣管滴注 PM2.5 懸液 1 ml/kg（7.5 mg/kg）1 次/周，共 4 次，低、中、高劑量干預組分別給予 125、250、500 mg/kg 的 NAC（富露施，Zambon，海南贊邦制藥有限公司產品）灌胃，連續 6 天，第 7 天氣管滴注 7.5 mg/kg 的 PM2.5 懸液，重復此過程 3 次。NAC 干預劑量參考文獻[8-9]。NAC 水溶液需現用現配，濃度為 10 ml/kg。
1.2.2 標本采集
完成最后一次氣管滴注，24 h 后腹腔注射 10% 水合氯醛（3 ml/kg）進行麻醉，腹主動脈采血，左肺進行支氣管肺泡灌洗，得到 BALF，右肺下葉肺組織甲醛溶液固定，常規石蠟包埋，切片，蘇木精-伊紅（hematoxylin-eosin，HE）染色，光鏡下觀察，右肺其余部分制備肺組織勻漿。
1.2.3 指標檢測
酶聯免疫吸附試驗（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）檢測大鼠血清中 C 反應蛋白（C-reactive protein，CRP）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），BALF 中 TNF-α，肺組織勻漿的 TNF-α、白細胞介素 1β（interleukin-1β，IL-1β）。標準比色法測定血清及 BALF 中的乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）、丙二醛（malondialhyde，MDA）。
1.3 統計學方法
采用 SPSS 21.0 統計軟件。計量資料以均數±標準差（±s）表示，當滿足正態分布和方差齊時，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用 SNK-q 檢驗。 P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 大鼠肺組織病理結果
空白對照組及滴水對照組大鼠肺組織病理切片光鏡下未見明顯異常；PM2.5 染毒組及各干預組大鼠肺組織均有不同程度的破壞，光鏡下可見肺泡間隔增厚，肺泡腔縮小，炎性細胞滲出，周圍炎性細胞浸潤，間質水腫，毛細血管充血，小血管管壁增厚；低、中、高劑量 NAC 干預組大鼠肺組織病理切片光鏡下可見隨 NAC 干預劑量增加，肺組織破壞程度減輕。結果見圖 1。
圖1
各組大鼠肺組織病理切片光鏡下的表現（HE×100）
a. 空白對照組；b. 滴水對照組；c. PM2.5 組；d. 低劑量 NAC 干預組；e. 中劑量 NAC 干預組；f. 高劑量 NAC 干預組。空白對照組及滴水對照組大鼠肺組織未見明顯異常；PM2.5 染毒組及各干預組大鼠肺組織均有不同程度的破壞，隨 NAC 干預劑量增加，肺組織破壞程度減輕
2.2 大鼠血清、BALF、組織勻漿中炎性指標的變化
結果見表 1。各組大鼠血清 CRP、TNF-α 水平，差異有統計學意義（均 P<0.05）；其中，PM2.5 組、低、中、高劑量 NAC 干預組的血清 CRP、TNF-α 水平均高于空白對照組、滴水對照組（均 P<0.05），中、高劑量 NAC 干預組的血清 CRP 水平均低于 PM2.5 組、低劑量 NAC 干預組（均 P<0.05），低、中、高劑量 NAC 干預組的血清 TNF-α 水平均低于 PM2.5 組（均 P<0.05），中、高劑量 NAC 干預組的血清 TNF-α 水平均低于低劑量 NAC 干預組（均 P<0.05），高劑量 NAC 干預組的血清 CRP、TNF-α 水平均低于中劑量 NAC 干預組（均 P<0.05）。
表1
各組大鼠血清、BALF、肺組織勻漿中細胞因子水平比較（，n=8）
各組大鼠 BALF 中的 TNF-α 水平，差異有統計學意義（P<0.05，F 為 119.714）；PM2.5 組、低、中、高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 TNF-α 水平均高于空白對照組、滴水對照組（均 P<0.05）；中、高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 TNF-α 水平均低于 PM2.5 組、低劑量 NAC 干預組（均 P<0.05）；高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 TNF-α 水平低于中劑量 NAC 干預組（P<0.05）。
各組大鼠肺組織勻漿中的 TNF-α、IL-1β 水平，差異有統計學意義（F 分別為 412.496 和 148.606，均 P<0.05）；PM2.5 組、低、中、高劑量 NAC 干預組肺組織勻漿中的 TNF-α、IL-1β 水平均高于空白對照組、滴水對照組（均 P<0.05），低、中、高劑量 NAC 干預組肺組織勻漿中的 TNF-α、IL-1β 水平均低于 PM2.5 組（均 P<0.05），中、高劑量 NAC 干預組肺組織勻漿中的 TNF-α、IL-1β 水平均低于低劑量 NAC 干預組（均 P<0.05），高劑量 NAC 干預組肺組織勻漿中的 TNF-α、IL-1β 水平低于中劑量 NAC 干預組（均 P<0.05）。
2.3 大鼠血清、BALF 中氧化應激指標變化
結果見表 2。各組大鼠血清中的 LDH 活力、MDA 水平，差異有統計學意義（均 P<0.05）；PM2.5 組、低、中、高劑量 NAC 干預組血清中的 LDH 活力、MDA 水平均高于空白對照組、滴水對照組（均 P<0.05），低、中、高劑量 NAC 干預組血清中的 LDH 活力、MDA 水平均低于 PM2.5 組（均 P<0.05），中、高劑量 NAC 干預組血清中的 LDH 活力、MDA 水平均低于低劑量 NAC 干預組（均 P<0.05），高劑量 NAC 干預組血清中的 LDH 活力、MDA 水平低于中劑量 NAC 干預組（均 P<0.05）。
表2
各組大鼠血清、BALF 中 LDH、MDA 水平比較（，n=8）
各組大鼠 BALF 中的 LDH 活力、MDA 水平，差異有統計學意義（均 P<0.05）；其中，PM2.5 組、低、中、高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 LDH 活力、MDA 水平均高于空白對照組、滴水對照組（均 P<0.05）；低、中、高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 LDH 活力、MDA 水平均低于 PM2.5 組（均 P<0.05）；中、高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 LDH 活力、MDA 水平均低于低劑量 NAC 干預組（均 P<0.05），高劑量 NAC 干預組 BALF 中的 LDH 活力、MDA 水平低于中劑量 NAC 干預組（均 P<0.05）。
3 討論
多項研究已證實 PM2.5 對健康產生危害，同時也造成巨大的經濟損失[10]。呼吸系統易受到 PM2.5 的損害，在相繼產生的全身危害中具有重要作用。隨著環境中 PM2.5 濃度增加，哮喘患者中出現癥狀的人數將增多[11]。PM2.5 暴露會損害肺功能[12]。PM2.5 增加慢阻肺的發病風險，進一步探究 PM2.5 中不同成分的致病機制發現，有機成分多環芳烴誘導人肺上皮細胞系 BEAS-2B 產生嚴重的氧化應激，造成 DNA 損傷、促炎細胞因子增多，α-抗胰蛋白酶表達減少，苯并芘等效濃度可度量 PM2.5 誘導慢阻肺的風險[13]。顆粒物的吸入引起肺部局部炎癥介質釋放，產生全身的炎癥反應，肺巨噬細胞起著重要作用[14]。TNF-α 是強效的免疫反應和炎癥反應介質。IL-1β 是急性反應的細胞因子，可以誘導其他細胞產生細胞因子，產生急性時相反應。活化的巨噬細胞產生 IL-1β、TNF-α 等促炎介質，參與多種呼吸系統疾病。氣道高反應性、哮喘和 IL-1β、TNF-α 水平增加有關[15-16]。IL-1β 是吸煙導致的肺部炎癥及慢阻肺的重要介質之一[17]。CRP 主要是由肝細胞產生的急性時相蛋白，它也是一種炎性標志物。人群研究發現長期 PM2.5 暴露和血中超敏 CRP 增加有關[18]。動物實驗觀察到 PM2.5 使大鼠肺組織充血、炎性細胞浸潤，支氣管肺泡灌洗液炎癥細胞數目增加，PM2.5 濃度越高，肺組織 TNF-α、IL-6、IL-1β 等促炎介質增加，伴隨氧化應激改變，在 PM2.5 導致的呼吸疾病易感性上可能具有重要的決定作用[19]。與以往的研究結果一致，本研究中接受氣管滴注 PM2.5 染毒的大鼠 BALF 及肺組織的 TNF-α 水平、肺組織 IL-1β 較對照組升高，血清 CRP、TNF-α 水平升高，染毒大鼠血清、BALF 中細胞毒性損傷指標 LDH、膜脂質過氧化產物 MDA 亦高于對照組，說明 PM2.5 染毒后導致機體大量炎性介質釋放，使機體發生肺臟局部、全身炎癥氧化損傷。Luo 等[20]研究了在不同寒冷刺激下大鼠肺組織對 PM2.5 的反應，觀察到肺部炎性損傷和氧化應激。
針對 PM2.5 的毒性作用，也有研究觀察了給予某些干預后的效應。如在氣管滴注 PM2.5 染毒大鼠之前提前給予硒預處理，可以使大鼠肺泡灌洗液中炎癥反應相關的指標（TNF-α、IL-1β、可溶性細胞間黏附分子 sICAM-1）降低，氧化應激相關指標中反應抗氧化能力指標如總抗氧化能力、總超氧化物歧化酶（total superoxide dismutase，T-SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶升高，脂質過氧化產物 MDA 降低，細胞損傷指標（LDH、總蛋白、堿性磷酸酶）降低，硒對 PM2.5 造成的肺組織炎癥氧化應激損傷顯示出保護作用[21]。
NAC 不僅具有溶解痰液作用，而且還具有較強的抗氧化作用和細胞保護作用。本研究中給予 PM2.5 染毒大鼠不同劑量 NAC 干預后，干預組大鼠 BALF 及肺組織的 TNF-α 水平、肺組織 IL-1β 較 PM2.5 組降低，血清 CRP、TNF-α 水平降低，干預組大鼠血清、BALF 中 LDH、MDA 降低，在實驗劑量范圍內，隨著 NAC 劑量的增加抗炎、抗氧化的保護效應增強，表明 NAC 對 PM2.5 引起的肺臟局部、全身炎癥氧化損傷有拮抗作用。其他研究中也觀察到 NAC 類似的保護作用[22-23]。PM2.5 處理小鼠單核巨噬細胞白血病細胞 RAW264.7 細胞引起促炎反應，這一反應和顆粒物攜帶的微生物成分（如脂多糖、β-葡聚糖）的多少有關，而多粘菌素 B 或 NAC 部分減輕促炎反應[22]。PM2.5 的暴露減少 SD 大鼠肺部巨噬細胞的數量，通過氧化應激誘導巨噬細胞的自噬，NAC 干預后可以逆轉 PM2.5 的效應[23]。NAC 的抗氧化保護作用還體現在慢阻肺患者中，李敬會等[24]研究顯示慢阻肺患者體內血 MDA 升高，SOD 活性下降，而應用 NAC 治療后 MDA 下降，SOD 活性升高，提示機體抗氧化能力增強，氧化/抗氧化失衡得以改善；治療組 MDA、SOD 的改善明顯優于對照組，治療后 2 組 MDA、SOD 的比較亦有明顯差異；同樣證明 NAC 能改善機體內氧化-抗氧化平衡系統，對改善慢阻肺患者氧化應激起一定作用。
總之，通過本研究可以發現 PM2.5 可以導致對大鼠的肺炎性損傷和氧化應激損傷，應用 NAC 進行干預后可減輕這種損傷。其作用機制尚不清楚，有待進一步深入研究。
