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近几年,雾霾天气持续笼罩我国大部分地区,严重威胁人们的健康和生活质量。高浓度的大气细颗粒物(Atmospheric particulate matter,PM2.5)与雾霾的形成直接相关。受气象和人为原因,PM2.5在分布上具有时空性,来源上具有多样性（汽车尾气、工厂废气、风沙扬尘等）。此外,PM2.5体积小、比表面积大可携带不同种类的毒性组分（金属组分、水溶组分、有机组分等）,会对人体产生持久的毒性效应。大量流行病学研究表明,PM2.5暴露可引发一系列的心血管系统疾病,造成人体心脏缺血、心律不齐等危害,最终导致心力衰竭。能量代谢重构（Myocardial metabolism remodeling,MMR）是指胚胎时期心肌能量的主要来源为糖酵解,出生后,变为脂肪酸氧化。而当心力衰竭时,心肌主要能量来源发生“胚胎化”转变。MMR贯穿于心脏代偿性肥大到衰竭的整个过程,PM2.5是否通过影响能量物质的正常利用而诱发心衰的相关机制尚未报道。因此,本研究一方面将通过MMR角度,探究季节性PM2.5暴露诱发心肌损伤的潜在分子机理。此外,炎症是PM2.5影响心肌细胞损伤的主要作用机理之一。PM2.5会刺激肺部和血管内皮细胞释放炎症因子,导致血管损伤,促进凝血发生和血栓形成,最终造成心肌损伤。因此,本研究另一方面将围绕炎症效应,初步探讨PM2.5引发心衰的主要毒性组分,为完善PM2.5的心血管风险提供理论依据。研究内容包括以下几部分:1.不同季节PM2.5对大鼠心脏结构和功能影响。通过太原市实际环境PM2.5浓度,分别计算出夏冬两季低、中、高三种剂量暴露SD大鼠。PM2.5暴露后对SD大鼠的心肌机械力学指标变化进行检测,包括超声心电图和血流动力学两方面。结果发现,夏季高剂量组和冬季中、高剂量组PM2.5暴露引起SD大鼠心脏收缩性减弱、心率降低、心率变异性体现出心脏早搏现象。因此,本部分结果表明,高浓度PM2.5可诱发SD大鼠心力衰竭,且具有季节性差异,冬季PM2.5影响大于夏季。2.大气PM2.5对心肌能量物质选择及利用的季节性差异。为进一步探究不同环境浓度PM2.5的毒性效应,首先通过TUNEL实验表明雾霾浓度PM2.5暴露会对大鼠心肌产生毒性效应,且冬季影响大于夏季。接着,利用体内和体外两种PM2.5暴露模型,通过能量物质及其转运体系研究MMR否是是引起PM2.5心肌毒性效应的因素。结果发现高浓度PM2.5暴露会使心肌脂肪酸含量降低,葡萄糖含量上升。造成这一能量物质利用转变的原因是脂肪酸相关转运蛋白的下降和葡萄糖相关转运蛋白的增加。因此,本部分证实了PM2.5通过影响能量物质转运体系进而导致能量物质利用的转变,最终导致心肌能量合成受损,冬季PM2.5影响大于夏季。3.大气PM2.5通过调控PPARα介导能量物质选择利用的转变。上述结果表明,PM2.5可通过能量物质选择利用导致心肌能量合成受损。然而相关分子机理尚不清楚。心肌能量代谢与过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs）的表达有关,因此我们检测了PPARs的家族成员基因表达发现,PM2.5暴露大鼠心肌使PPARα的表达显著降低。因而,使用PPARα的激活剂WY-14643与PM2.5共处理H9C2细胞24 h。结果表示,当PPARα激活后,与PM2.5单独暴露组相比,脂肪酸转运蛋白表达有所回升,而葡萄糖转运蛋白表达下调。因此本部分证实了,PM2.5暴露引起的能量物质转变是由PPARα表达下调所致的。4.大气PM2.5对心肌存活和炎症损伤的毒性组分。考虑到PM2.5组分的复杂性,其引起心力衰竭的主要毒性组分尚不清楚。因此,本部分通过分离复合PM2.5的金属组分、有机组分和水溶性组分,根据其实际占比浓度和与复合型PM2.5相同浓度两种方式暴露H9C2细胞24 h和48 h。结果表明,不同组分在实际环境比重下,对心肌细胞存活率没有造成显著影响;在相同浓度下,心肌细胞存活率为复合组>有机组分>金属组分>水溶性组分。关于炎症效应,PM2.5可通过激活炎症因子TNF-α、IL-1β,引发心肌炎症损伤;相同浓度下,金属组分>有机组分>复合组分>水溶组分。以上研究表明,PM2.5暴露诱导PPARα下调,使能量底物及其相关转运蛋白的选择和利用发生转变,从而引发心肌能量合成受损,最终导致心肌结构和功能的损伤。这种损伤效应存在季节性差异,冬季大于夏季。此外,造成心肌细胞存活毒性和炎症损伤的主要PM2.5组分可能为有机组分和金属组分,而炎性反应对这两种组分的响应存在显著差异。本研究通过揭示PM2.5暴露后对心肌能量合成影响的关键指标和主要毒性组分,有助于更好地了解雾霾诱发的心血管疾病机理。