近几年空气污染 尤其是空气颗粒物污染受到全社会的高度关注 成为亟待解决的环境问题。研究发现患有骨关节炎（ OA），幼年特发性关节炎 JIA类风湿性关节炎（ RA）或骨质疏松症的患者在长期暴露于空气颗粒物后，其疼痛的频率和 严重程度显著增加，然而关于致病机理仍存在诸多的问题和挑战亟待解决。

       碳黑（Carbon Black, CB）作为空气颗粒物的主要组分，含有近 97%纯元素碳，由于其具有与空气颗粒物类似 的颗粒特征及空气动力学特性，现被广泛用作空气颗粒物暴露毒性研究中的模型颗粒物。目前， 已有大量 针对包括 CB、 碳纳米管和 石墨烯 在内的碳基颗粒的毒性效应及分子机制 的 研究，但是关于颗粒物与骨髓 细胞作用的相关机制以及毒性通路 的研究报道还很少 。
      在大多数脊椎动物中，骨髓是造血和骨形成的主要部位。骨髓 细胞除了含有造血细胞外，还含有 维持 骨骼稳态 的细胞， 包括间充质干细胞、骨祖细胞、 成骨细胞（ osteoblast OB 、骨细胞和软骨细胞，本研究中我们重点关注了 骨髓细胞中的 OB和由造血细胞分化而来的 树突状细胞 dendritic cell, DC）。 OB主要来源于多能间充质干细胞，通过合成逐渐矿化的骨基质参与骨代谢的调节。 DC在免疫系统中起着关键的作用， DC是抗原提呈细胞（ antigen presenting cell APC 中唯一能直接激活初始 T细胞的 APC DC是机体适应性 T细胞免疫应答的始 动者。首先为了明确颗粒物暴露后骨相关疾病患病率增加的问 题，我们通过一系
列细胞暴露实验结合分子生物学机制研究，观察 CB对 OB的直接影响 。
      首先我们通过对四种不同的商业化的CB进行表征， 发现不同 CB氧含量的差异 SB4A > Printex U > C1864 > C824455 细胞暴露实验证明 不同碳氧比的CB对 OB产生不同的毒性，即随着 CB氧含量的降低，细胞毒性明显增加（ SB4A < Printex U < C1864 < C824455）），并且与 CB 暴露后 细胞内活性氧自由基 ROS的水平（ SB4A < Printex U < C1864        此部分结果证明了CB具有抑制 OB分化的风险。本研究为阐明空气颗粒物导致 骨髓 细胞损伤的物理化学决定因素开辟了一条新的思路。
        颗粒物诱导的 毒性 机制 是多方面的 包括炎症反应、氧化应激、生物大分子损伤等等 。 之前的研究表明，颗粒物暴露后会导致炎症的发生，机体处于长期的炎症 状态会导致炎症性贫血，对于许多动物来说，铁是必不可少的微量元素， 参与细胞增殖 、 分化和代谢等各种生命活动 。 在免疫反应中，铁代谢的紊乱可能会造成异常的免疫反应，首当其冲的是处于免疫反应关键位置的 DC，然而铁代谢紊乱对 DC影响的具体机制还不清楚。因此，我们 聚焦到铁与 DC发育的 层面进一步从铁代谢 角度，探索 颗粒物暴露对 DC的影响 。
        首先，我们通过碳黑颗粒物的直接暴露，明确碳黑颗粒物对 DC发育的直接影响并发现 DC成熟与铁需求的关系；之后， 我们 通过荟萃分析明确了铁以浓度依赖的方式影响 DC的发育； 并且 通过构建 DC体外分 化模型并分析各阶段 铁相关基因的表达谱，明确 了 铁对 DC分化影响的主要效应阶段为分化前期； 为了验证铁在 DC发育及维持 DC功能方面的作用，我们 通过构建缺铁细胞模型，分析铁供给异常对 DC成熟的影响， 证明了 缺乏会抑制 DC的成熟，表现为 DC成熟相关生物标志物表达以及 IL-12分泌量的 降低 。
        综上所述，本研究以碳黑 颗粒物为研究对象，重点关注了颗粒物暴露对 骨髓细胞的理化性质相关毒性效应及相关分子机制，发现 CB直接 暴露 可抑制 OB的分化， 且毒性作用与颗粒 物氧含量 呈负相关 ，并揭示了颗粒物暴露 对 DC的直接效应以及 诱发 DC发育异常的 铁元素作用机制，即 在 DC发育中特定时期、适量的铁供给能显著影响 DC的分化与成熟。