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随着全球经济的飞速发展,世界不同地区均经历了一定程度的雾霾污染,其中中国是受影响最严重的地区之一。大气气溶胶颗粒物是中国雾霾的主要组成成分,二次有机气溶胶与二次无机气溶胶对大气颗粒物平均质量浓度具有相近的贡献度。然而,由于大气颗粒物来源的差异性及组成的复杂性,目前仍缺乏关于颗粒物毒性效应及毒理机制研究的有效方法。流行病学研究揭示,雾霾污染加剧了呼吸系统疾病尤其是肺癌等疾病的发生。因此,了解中国大气颗粒物的污染特征,探究颗粒物气溶胶组分的促癌风险,阐明其对健康的损害机制,对于雾霾污染状况下的健康影响评估及预防治疗具有指导意义。为此,本研究通过分析中国北方典型燃煤城市大气颗粒物的污染特征和致癌风险,对其不同气溶胶组分的促癌机制进行了深入探究。1.高浓度大气颗粒物（PM）暴露与肺癌死亡率增加密切相关,由于PM组成的异质性,目前仍缺乏对其污染特征及促肺癌肿瘤转移的潜在健康风险评估。本研究从中国北方典型燃煤城市采集不同季节的PM2.5和PM10,通过理化成分分析发现PM上18种多环芳烃（PAHs）的浓度呈现季节性变化趋势,冬季PM中的PAHs浓度最高,主要来自燃煤。苯并芘当量(BaPeq)评估发现冬季PM结合的PAHs对人类具有较高的致癌风险。基于该结果,我们采用细胞暴露模型研究发现,PM2.5和PM10可通过诱导肺癌细胞活性氧（ROS）产生,介导上皮间质转化（EMT）的激活和细胞外基质（ECM）的降解,进而促进肺癌细胞迁移和侵袭,且PM促肿瘤作用与其上附着的PAHs含量有关。此研究揭示了我国冬季华北城市PM结合PAHs的潜在致癌风险及促癌机制,为雾霾污染下预防和治疗肺癌的发生发展提供一定的理论基础。2.不同粒径的大气颗粒物具有不同的物理化学和毒理学性质。相对于环境颗粒物监测指标PM2.5和PM10,具有较大比表面积和较高颗粒数浓度的超细颗粒物更易吸附有机化合物和过渡金属等有毒物质,表现出更高的健康风险。本研究通过分析中国北方典型燃煤城市大气准超细颗粒物的污染特征,发现同期采集的PM2.5与准超细颗粒物组分及来源相似。采用相同粒径的炭黑颗粒（Huber990）作为参考,通过细胞暴露模型发现,准超细颗粒物暴露可通过内吞作用刺激高迁移率族蛋白（HMGB1）释放,诱导NFκB介导的促炎作用发生,导致肿瘤-血管内皮细胞黏附增强,最终促进肺癌细胞血行性转移的发生。其中,颗粒物组分与粒径对颗粒物毒性的贡献不同。此研究为了解准超细颗粒物的污染影响、减轻超细颗粒物污染环境中的肿瘤发生提供了理论参考。3.颗粒物二次无机气溶胶是颗粒物气溶胶的主要组成成分,对人体健康具有深远影响,然而,目前有关二次无机气溶胶促癌作用及其机制的研究尚不充分。本研究采用细胞暴露模型与裸鼠荷瘤模型探讨了颗粒物二次无机气溶胶组分的促癌作用,发现暴露于二次无机气溶胶组分,特别是硫酸盐,可显著诱导肺上皮细胞的侵袭和迁移,促进肿瘤转移。硫酸盐暴露可通过刺激ROS的产生,激活HIF-1α-Snail转录调控,抑制E-钙粘蛋白（E-cad）的表达,进而促进EMT的发生。此外,E-cad启动子区CpG岛的超甲基化参与了硫酸盐调控的E-cad转录过程,促进细胞侵袭转移的发生。本研究揭示了硫酸盐气溶胶暴露促进肺肿瘤恶性转移程度增加的潜在机制,为无机气溶胶颗粒物污染暴露的健康风险研究提供了实验基础。4.颗粒物二次有机气溶胶的有效生成是中国北方雾霾形成的重要原因,硝基多环芳烃（NPAHs）是颗粒物二次有机气溶胶的重要污染组分。挥发性较低的NPAHs更易沉积在PM上对健康构成威胁,目前对NPAHs的致癌作用缺乏关注。本研究对中国北方典型燃煤城市大气颗粒物上附着NPAHs的污染特征及致癌风险进行评估,发现1-硝基芘（1-NP）具有较高的致癌风险。此外,通过建立细胞暴露模型与裸鼠荷瘤模型发现,典型NPAHs（1-NP、1-NNAP和9-NANT）暴露可引起细胞MST/LATS失活,诱导YAP去磷酸化和核转移,通过YAP-TEAD的相互作用调控细胞黏附分子的表达,增强肿瘤-血管内皮细胞黏附作用,促进肺癌细胞血行性远端转移的发生。本研究揭示了大气NPAHs的潜在促癌风险及致癌机制,为严重雾霾污染环境中的健康预防和肿瘤治疗提供了理论参考。本论文首先评估了中国北方城市大气颗粒物PM2.5和PM10的污染特征,揭示了PM附着PAHs的促癌风险及促肿瘤侵袭转移效应;之后,分析了具有更小粒径的准超细颗粒物的大气污染特征,并探究了组分与粒径对准超细颗粒物促肿瘤血行性转移的贡献及相关分子机制;在此基础上,建立细胞暴露模型与裸鼠荷瘤模型,探讨了颗粒物二次无机气溶胶组分（硫酸盐）和二次有机气溶胶组分（NPAHs）的促癌作用及相关机制,为我国大气气溶胶颗粒物污染暴露及健康风险研究提供了实验基础。