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背景:《2019中国卫生健康统计年鉴》报道,自2005年以来,居民的主要疾病死亡率及死因构成中,心血管疾病（包括心脏病和脑血管病,CVD）居于首位,并且持续快速增长。根据《中国心血管健康与疾病报告2019》的数据,估计全国有3.3亿CVD患者,其中脑卒中1300万,冠心病1100万,心力衰竭890万。CVD正造成越来越大的经济和社会负担。除了传统的危险因素,如高血压、血脂异常、糖尿病等以外,大气污染被列为CVD的第七大危险因素。大气污染物中以细颗粒物(PM2.5)对健康的影响最大。PM2.5体积小、重量轻,能够携带有毒物质随呼吸进入呼吸道深部,沉积在终末细支气管及肺泡,甚至突破肺毛细血管屏障进入血液循环系统,其诱导的炎症反应、氧化应激等可造成机体多系统尤其是心血管系统的损伤,研究显示,心血管系统超过呼吸系统成为PM2.5最重要的靶器官。据报道,PM2.5短期暴露会引发急性心血管事件,然而,之前大多数评估PM2.5对CVD影响的研究都是在欧洲和北美进行的,来自亚洲发展中国家的证据仍然有限,而在我国西北地区更是只有很少的研究。此外,PM2.5引起心血管损伤的机制仍不十分明确。目前关于PM2.5对心肌细胞损伤机制的研究,多集中在PM2.5暴露和心肌细胞凋亡之间的关系。但凋亡并不是细胞死亡的唯一调控形式,相当大比例的细胞死亡是通过主动调控引起的程序性细胞坏死,而且同凋亡一样,程序性心肌细胞坏死也是心功能损伤机制中的重要组成部分。但在PM2.5对心肌细胞损伤中鲜有与程序性心肌细胞坏死有关的报道。与此同时,越来越多的证据表明,PM2.5暴露引起的炎症是心血管疾病发展的主要驱动力;有研究显示,PM2.5暴露导致的心肌NLRP3炎症小体激活在心肌损伤中发挥着关键作用,但PM2.5引起NLRP3炎症小体激活的具体机制尚不清楚。目的:1.研究大气PM2.5短期暴露对兰州市城区居民CVD入院人数的影响;2.探讨PM2.5通过诱导线粒体损伤引起程序性心肌细胞坏死及促进HFp EF小鼠心功能损伤的机制;3.探讨PM2.5对线粒体活性氧（mt ROS）/硫氧还蛋白互作蛋白（TXNIP）/NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）信号通路的影响。方法:1.收集兰州市城区三家大型综合医院2014-2019年CVD入院数据、大气污染物及气象数据。利用基于Poisson分布的分布滞后非线性模型（DLNM）分析PM2.5短期暴露与总的CVD、缺血性心脏病（IHD）、心律失常（HRD）、心力衰竭（HF）和脑血管病（CD）入院人数的关系、滞后效应及累积滞后效应。同时,对总的CVD和不同类型的CVD患者按照性别和年龄进行分层分析,以进一步研究PM2.5短期暴露对不同性别和年龄CVD入院人数的影响。此外,还用以上方法研究了PM2.5短期暴露对兰州市城区居民CVD入院的危害效应在冷季和暖季的差异。（第一部分）2.将HFp EF模型小鼠暴露在浓缩性环境PM2.5（CAP）或过滤空气（FA）中6周。比较CAP组和FA组HFp EF小鼠心肌病理学改变以及心功能变化。体外实验检测PM2.5暴露引起H9C2细胞氧化应激、细胞坏死和线粒体通透性转换孔（m PTP）动力学改变;以及PM2.5暴露引起i PSC-CMs线粒体功能和实时ATP生成速率改变。（第二部分）3.将c57BL6小鼠暴露在CAP或FA中6周,比较两组小鼠的心肌病理学改变和心功能变化;然后对心肌组织进行转录组测序和分析并验证mt ROS/TXNIP/NLRP3信号通路在PM2.5引起的心肌炎症性损伤中的作用。（第三部分）结果:1.流行病学研究结果显示:大气PM2.5浓度每增加10μg/m~3,兰州市城区居民总的CVD和不同类型CVD每日入院的相对风险均呈现增加趋势,但最大效应的滞后期或累积滞后期在CVD的各个类型各不相同;此外,尽管PM2.5对总的CVD、IHD、HRD、HF和CD入院病例的性别和年龄分层后危害效应的差异没有统计学意义,但短期暴露于PM2.5相关的总的CVD和各类型的CVD的RR值在男性始终高于女性,在≥65岁的患者中始终高于＜65岁的患者;在冷季,PM2.5对总的CVD、IHD、HRD和HF入院的危害效应均有统计学意义,但对CD入院的危害效应没有统计学意义;在暖季,PM2.5对总的CVD和不同类型CVD入院人数影响的RR值均没有统计学意义。（第一部分）2.动物实验结果显示:暴露于CAP可促进HFp EF模型小鼠线粒体损伤、心肌细胞核DNA氧化损伤、心肌组织炎症、纤维化及心功能损伤;此外,暴露于CAP的HFp EF模型小鼠p53与亲环素D（Cyp D）表达增加且两者有相互作用。细胞实验结果显示:PM2.5可引起细胞活性氧增加,DNA氧化损伤,线粒体膜电位下降及m PTP开放,同时伴有线粒体功能障碍和线粒体氧化磷酸化相关的ATP（Mito ATP）产生速率下降,最终使细胞坏死增加。Cpy D抑制剂环孢素A（Cs A）可以有效逆转PM2.5诱导的线粒体膜电位下降及H9C2细胞死亡。（第二部分）3.动物实验结果还显示:暴露于CAP同样可以引起正常c57BL6小鼠线粒体损伤、心肌组织炎症、纤维化及心功能损伤,与此同时,暴露于CAP导致c57BL6小鼠心肌mt ROS增加,TXNIP表达上调,NLRP3炎症小体被激活。（第三部分）结论:1.PM2.5短期暴露能够增加兰州市城区居民CVD的入院风险,其最大效应的滞后天数或累积滞后天数因不同的CVD病种而异。2.PM2.5可以通过诱导m PTP开放而引起程序性心肌细胞坏死继而促进HFp EF小鼠心功能损伤。3.PM2.5导致的线粒体损伤及mt ROS增加使TXNIP表达上调,这可能是导致NLRP3炎症小体激活并引起c57BL6小鼠心肌炎症性损伤的关键机制。