【文献分享】|环境农业来源颗粒物对芳烃受体活性及人U937巨噬细胞炎症反应的区域依赖性和粒径依赖性效应

CytoViva是由美国Auburn大学与Aetos技术有限公司合作成立，具有高校和军事公司背景，CytoViva纳米高光谱成像技术最初是由美国国防部和美国宇航局空间卫星航空成像开发的技术发展而来，该公司创造性的将该技术与增强型暗场技术结合并应用于微观层面，使其成为一个专有、集成的系统，能够在纳米尺度上对材料、药物、生命单元、活性大分子、环境污染物等进行高光谱成像及定性定位定量分析。

Regional and size-dependent effects of ambient agricultural particulate matter on Ah-receptor activity and inflammatory responses in human U937 macrophages

DOI:10.1080/08958378.2026.267672

研究目的：比较加州两农业区不同粒径（超细、细、粗）环境PM对U937巨噬细胞炎症反应、细胞活力及AhR激活的影响，探究PM来源、粒径和暴露时间对效应的交互作用，并区分AhR依赖性与NF-κB介导的炎症通路在不同粒径中的作用。

主要研究结果：

1.来源差异：帝国谷（IV）的PM诱导炎症基因（如COX-2、IL-8）的能力普遍强于圣华金谷（PA）的同粒径样本，可能与IV区更高的有机物和硫酸盐含量有关。

2.粒径决定通路：超细（PM0.1）和细颗粒（PM2.5）主要激活AhR通路（强效上调CYP1A1），而粗颗粒（PM10）则主要通过NF-κB通路介导炎症，且这种作用在AhR敲除细胞中依然存在。

3.时间效应复杂：12小时暴露时超细和粗颗粒的刺激效应最突出，但随时间（6–24h）变化呈非单调（U型或倒U型），未见一致的正相关。

4.无细胞毒性干扰：所用浓度（10 µg/mL）下所有PM均未影响细胞活力，证实观察到的炎症反应是特异性生物学效应，而非细胞死亡所致。

纳米高光谱显微成像系统在其中的应用：

本研究采用CytoViva高光谱成像系统，对U937巨噬细胞摄取不同来源和粒径的PM进行定性可视化分析。该系统利用斜角光照明，无需染色即可使颗粒物呈现反射信号，从而清晰区分细胞内的PM与背景杂质。通过对比处理组与未处理对照组，研究人员直观确认了PM0.1、PM2.5和PM10各粒径颗粒均能被巨噬细胞有效内化，并观察到不同样本在颗粒积累模式、胞内分布强度和定位区域上的显著差异。该技术为后续炎症和AhR激活实验提供了细胞摄入PM的直接视觉证据。

图1. CytoViva高光谱显微图像显示U937巨噬细胞对PM₀.₁-IV、PM₂.₅-IV、PM₁₀-IV以及PM₀.₁-PA、PM₂.₅-PA、PM₁₀-PA的摄取情况，并包含未处理细胞对照。U937源性巨噬细胞分别用来自帝国谷（Imperial Valley）或帕利尔（Parlier）的PM0.1、PM2.5或PM10以10 μg/mL的浓度处理24小时。

纳米高光谱显微成像系统在其中的优势：

1免染色直接成像

采用斜角光照明，无需对细胞进行染色即可使颗粒物呈现反射信号，简化了样本制备流程，避免了染色剂可能带来的干扰或假象。

2高特异性识别颗粒物

能有效区分细胞内摄取的PM与细胞自身结构，并通过设置未处理对照来扣除背景杂质信号，确保观察到的光谱信号真正来源于颗粒物内化。

3直观呈现不同粒径PM的胞内行为

可清晰显示超细、细和粗颗粒在细胞内的积累模式、分布强度及定位区域的差异，为粒径依赖性的细胞摄入提供直接视觉证据。

4适合纳米与微米级颗粒物的可视化

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内容源自：CytoViva思拓唯沃科学技术