2016, Vol. 37
2. 西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室, 绵阳 621010;
3. 绵阳404医院检验科, 绵阳 621010;
4. 西南医科大学公共卫生系, 泸州 646000
, DONG Fa-qin2
, DENG Jian-jun3,4 , ZHANG Qing-bi4 , HE Xiao-chun2 , SUN Dong-ping1
2. Key Laboratory of Solid Waste Treatment and Resource Recycle, Ministry of Education, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China;
3. Clinical Laboratory, Mianyang 404 Hospital, Mianyang 621010;
4. School of Public Health, Southwest Medical University, Luzhou 646000, China
矿物尘粒是对流层大气颗粒物的重要来源和组成部分，且其在大气化学中的作用不容忽视. 国内外许多学者对亚洲沙尘颗粒的总体化学组成、 来源和沉降进行了研究. 张学磊等[1]对我国沙尘路径城市拉萨市大气颗粒物进行分析，指出富硅类颗粒数量占总颗粒数的52.4%，而高硅颗粒占富硅颗粒的28.2%，并从颗粒能谱图上得出颗粒主要成分为石英、 钠长石及黏土类矿物. 唐杨等[2]的研究指出华北地区10个采样点的降尘样品中半数包含石英、 长石、 蒙脱石矿物相. 有课题组研究了北京等大型城市大气环境PM2.5的组分和特征[3~5]. 吕森林等[6]指出北京北三环附近大气PM10中黏土含量高达11%~49%. Miller-Schulze等[7]对中亚地区沙尘颗粒物进行了研究，表明矿物颗粒占颗粒物约占PM10总成分的30%，占PM2.5的20%左右. Satsangi等[8]指出硅酸盐颗粒约占大气PM2.5总矿物颗粒的52%. Awadh[9]对西南亚沙尘的研究表明其主要矿物成分为石英(49.2%)、 长石(4.9%)、 方解石(38%)等. 由此可见，高硅粉尘，尤其是石英、 长石、 蒙脱石、 云母等在大气颗粒中具有重要角色.
鉴于环境细颗粒物引发的环境与健康威胁，大气PM10或PM2.5的生物安全性研究备受关注. 然而提出的有关颗粒物的致病性假说或机理多基于颗粒物有机成分及负载重金属离子[10, 11]，忽略颗粒物本身矿物成分的重要作用. 矿物颗粒本身结构和特殊表面性质使其具有不同于一般颗粒的性质[12]，因此，对大气环境常见矿物颗粒的毒性研究势在必行. 本实验选用石英、 钠长石、 蒙脱石和绢云母这4种常见高硅质矿物为研究对象，以A549细胞为模式细胞，检测硅质矿物细颗粒对A549细胞增殖和炎性反应的影响，探索大气环境中不同硅质矿物颗粒的细胞毒性效应差异，以期为矿物源颗粒物的毒性作用机制及安全性评价提供依据.
1 材料与方法 1.1 实验材料 1.1.1 高硅质矿物细颗粒石英粉体(KWC-Q)、 绢云母粉体(KWC-S)、 钠长石粉体(KWC-A)、 蒙脱石粉体(KWC-M)的D90 ≤ 2.5 μm(表 1). X射线衍射(XRD，X'pert PRO荷兰帕纳科公司)、 X射线荧光(XRF，PW1404荷兰Philips公司)对样品的主要物相、 化学成分进行分析，结果如图 1和表 2所示. KWC-Q中SiO2含量为97.00%，石英相含量达到95%以上； KWC-S中SiO2含量为74.96%，除主相绢云母外，约含16%的石英相； KWC-A中SiO2含量为74.96%，除主相钠长石外，掺杂石英相约为18%左右； KWC-M中蒙脱石矿物占96%以上，SiO2含量为61.55%. KWC-Q、 KWC-S、 KWC-A和KWC-M 4种硅质粉体在pH=7.4的磷酸盐缓冲液中ζ电位值分别为-33.03、-30.07、-29.2和-34.57 mV.
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表 1 高硅质矿物细颗粒的粒径分布 Table 1 Size distribution of silicious mineral dusts |
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图 1 高硅质矿物细颗粒样品的XRD谱图 Fig. 1 XRD spectra of silicious mineral dusts |
暴露实验前称取0.01 g高硅质矿物粉体于15 mL离心管中高压蒸汽灭菌(121℃,30 min)，采用无血清RPMI 1640培养基配制粉体悬液，超声分散10 min后立即稀释至使用浓度，粉体悬液现配现用.
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表 2 4种高硅质矿物细颗粒样品的化学组成分析/% Table 2 Chemical composition of silicious mineral dusts (mass fraction)/% |
1.1.2 细胞培养
A549细胞由西南医科大学附属医院中心实验室馈赠，含10%胎牛血清(FBS)、 1%青霉素-链霉素的改良型PRMI 1640培养液培养细胞. 测试前调整对数期的细胞浓度，接种于培养板或培养瓶，置于37℃,5% CO2培养箱培养，细胞于每2 d进行传代和换液.
改良型PRMI 1640培养基、 FBS购自美国Hyclone； 噻唑蓝(MTT)、 青霉素-链霉素、 0.25%胰酶消化液和二甲基亚砜(DMSO)购自碧云天生物技术研究所； 乳酸脱氢酶(Lactic dehydrogenase，LDH)和过氧化氢(H2O2)测定试剂盒购自南京建成生物科技有限公司； TNF-α(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)和IL-6(Interlrukins-6，IL-6)ELISA测定试剂盒购自上海西唐生物科技有限公司. 其他试剂均为分析纯.
1.2 测试方法 1.2.1 细胞存活率的检测实验选取处于对数期的细胞，调整细胞浓度为1×106 mL-1接种于96孔板，每孔200 μL，置37℃,5% CO2培养箱分别培养24 h，每组设定3个复孔. 细胞贴壁后弃去培养液，分别加入不同浓度的硅质矿物粉体悬液(50、 100、 200、 400、 800 μg·mL-1)进行暴露实验. A549细胞与粉体悬液共孵育24 h后，于每孔加入10 μL MTT试剂继续孵育4 h，然后小心弃去培养上清液，加入200 μL DMSO溶解生成的甲瓒，振荡10 min，490 nm波长处测定D值. 为消除矿物粉体对吸光光度的影响，设置矿物粉体空白对照组，对照组仅加入矿物粉体悬液不接种细胞； 阴性对照组加入不含FBS的细胞培养液. 细胞存活率以相对吸光光度表示，按照下式计算.
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选取处于对数期的细胞，调整细胞浓度为1×106 mL-1接种于6孔板，置37℃,5% CO2培养箱培养24 h. 细胞贴壁后弃去培养液，加入200 μg·mL-1的粉体悬液，分别作用3、 6、 18、 24 h后收集细胞培养液以及粉体空白对照组培养液，1 000 r·min-1离心10 min. 取上清测定其中LDH、 TNF-α、 IL-6含量，并测定作用24 h时培养液中H2O2的含量，具体操作步骤遵循试剂盒说明书.
1.3 实验数据处理采用EXCEL和SPSS 19.0数据处理和统计软件对实验数据进行计算和统计学分析，实验结果以平均数±标准差(x±s)表示； 细胞毒性数据采用单因素ANOVA分析方法进行分析比较； P ≤0.05为显著性差异，P ≤0.01为极显著性差异.
2 结果与分析 2.1 高硅质矿物粉体对A549细胞存活率的影响不同浓度高硅质矿物粉体与A549细胞作用24 h，A549细胞存活率如图 2所示. 与对照组(0 μg·mL-1)相比，不同浓度KWC-A对细胞存活率无显著性影响； KWC-Q和KWC-S组A549细胞存活率随着暴露浓度的增加呈现递减趋势，且有明显的线性关系. KWC-Q浓度-A549细胞存活率线性关系曲线为: y=-0.658 3×10-4 x+1.006 19，R2=0.985 4. KWC-S粉体浓度-A549细胞存活率线性关系曲线为: y=-0.000 052 87 x+0.900 8，R2=0.753 5； KWC-M对A549细胞的存活率影响明显，50 μg·mL-1时细胞的死亡率已高达46.8%，200 μg·mL-1时，细胞存活率仅为18.7%. 经线性拟合分析，KWC-Q、 KWC-S和KWC-M的半数致死浓度(LC50)分别为768.996、 757.585和68.091 μg·mL-1.
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*表示P≤0.05,**表示P≤0.01,参比对照组,n=3 图 2 不同浓度矿物粉体暴露下A549细胞的存活率 Fig. 2 Cell viability of A549 after exposed to silicious mineral dusts |
4种高硅质矿物粉体对A549细胞存活率的影响: KWC-M
A549细胞与不同浓度高硅质矿物粉体作用24 h后LDH的释放情况如图 3. 除KWC-S、 KWC-A低浓度组(50 μg·mL-1)外，几种粉尘均引起细胞LDH泄漏的显著增加(P≤0.01). 随暴露浓度的增加，其余各粉体浓度组间LDH含量呈显著增加(P≤0.01).
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**表示P≤0.01,参比对照组,n=3； ▽▽表示P≤0.01,参比同种粉体作用浓度为50 μg·mL-1,n=3； ◆◆表示P≤0.01,参比同种粉体作用浓度为200 μg·mL-1,n=3 图 3 A549细胞与硅质矿物粉体作用24 h LDH的释放 Fig. 3 LDH release of A549 cell after incubated with silicious mineral dusts for 24 h |
A549细胞在高硅质矿物粉体中暴露3、 6、 18、 24 h后，细胞LDH的泄漏情况如图 4所示. 检测时间范围内，对照组LDH未出现随时间的显著波动(P>0.05). KWC-Q组细胞泄漏的LDH与作用时间呈现正相关关系，且除少数时间暴露组外，相邻作用时间组LDH泄漏量显著增加(P≤0.05). KWC-S、 KWC-A和KWC-M这3组高硅质矿物粉体细胞泄漏的LDH在18 h内呈显著增加趋势(P≤0.01)，但在24 h未显示出与18 h LDH含量的显著差异(P>0.05).
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*表示P≤0.05,**表示P≤0.01,参比对照组3 h,n=3； #表示P≤0.05,##表示P≤0.01,参比同种粉体3 h,n=3； ▽表示P≤0.05,▽▽表示P≤0.01,参比同种粉体6 h,n=3； ◆表示P≤0.05,◆◆表示P≤0.01,参比同种粉体18h,n=3 图 4 A549细胞与硅质矿物粉体(200 μg·mL-1)作用不同时间LDH的释放 Fig. 4 LDH release of A549 cells exposed to silicious mineral dusts for different time (200 μg·mL-1) |
A549细胞与200 μg·mL-1的高硅质矿物粉体悬液作用24 h后，细胞粉体暴露组和粉体对照组上清液中H2O2的含量如图 5所示. 高硅质矿物粉体在RPMI 1640培养液中均能显著释放或促进生成H2O2(P≤0.05)，悬液中H2O2的含量约为5~12 μmol·L-1. 粉体对照组H2O2含量KWC-M>KWC-S>KWC-A>KWC-Q. 细胞共培养体系各组(除KWC-Q外)，H2O2的含量与对照组相比均显著升高(P≤0.05). 细胞共培养体系各组H2O2含量均值略低于同种粉体对照组，与矿物对照组相比无统计学意义上的差异性.
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*表示P≤0.05,**表示P≤0.01,参比细胞对照组,n=3； #表示P≤0.05,##表示P≤0.01,参比粉体对照组,n=3 图 5 高硅质矿物粉体对照组(200 μg·mL-1)和细胞暴露组上清液H2O2含量 Fig. 5 Content of H2O2 in suspensions of cell exposure groups and silicious mineral dusts control groups (200 μg·mL-1) |
4种硅质矿物粉体(200 μg·mL-1)与A549 细胞作用3、 6、 24 h时，A549细胞培养上清液中TNF-α的含量如图 6所示. 随作用时间增加，对照组细胞分泌TNF-α略有增加，24 h时培养上清液中的TNF-α为(32.43±1.33)ng·L-1与6 h时差异不大(P>0.05)； 与对照组相比，KWC-Q在3 h即引起A549细胞释放TNF-α的显著升高(P≤0.05)，作用24 h后出现与6 h时TNF-α释放量的显著降低(P≤0.05)； 暴露时间为6 h时，除KWC-M外各组硅质矿物粉体均引起与3 h相比TNF-α释放量增加. KWC-S和KWC-A组细胞TNF-α释放量随作用时间延长呈递增趋势，KWC-S组与对照组相比表现出差异性(P≤0.05)，KWC-A组与对照组仅在作用24 h后才显现出比对照组显著增加(P≤0.05). KWC-M组则在3 h内先表现出TNF-α的显著降低(P≤0.05)，而后略微升高，但未显示出与对照组24 h TNF-α释放量的显著差异(P>0.05).
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Δ、*、#表示P≤0.05，分别参比对照组、 同种粉体作用3h和6h，n=3 图 6 与矿物粉体悬液(200 μg·mL-1)不同作用时间后A549细胞培养液上清液中TNF-α的含量 Fig. 6 Content of TNF-α in A549 cells culture media supernatants after exposed to silicious mineral dusts (200 μg·mL-1) |
A549细胞暴露于不同矿物粉体悬液中24 h，细胞IL-6的分泌量如图 7所示. KWC-Q、 KWC-M和KWC-S均引起A549细胞与对照组相比分泌IL-6的显著增加； 不同浓度KWC-Q和KWC-S组A549细胞IL-6分泌量与对照组相比显著增加(P≤0.05)， 且KWC-S组A549细胞IL-6释放量随作用浓度增加显著增高； KWC-A未引起细胞分泌IL-6含量显著差异(P>0.05)，且不同浓度粉体作用下A549细胞培养上清液中IL-6含量相比亦无显著差异(P>0.05). 50 μg·mL-1 KWC-M作用于A549细胞24 h后，共培养上清液中IL-6的含量即升高为对照组的1.61倍，然而随暴露浓度增加，IL-6含量呈现下降趋势，相邻浓度组间并未表现出统计学意义上的差异性(P>0.05).
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Δ表示P≤0.05，参比对照组，n=3 图 7 高硅质矿物粉体引起A549细胞释放IL-6的含量(24 h) Fig. 7 Content of IL-6 in A549 cell media after exposed to silicious mineral dusts for 24 h |
矿物的基本性质，如组成、 结构等在矿物粉体引起的对细胞的影响中起重要作用，不同矿物的细胞活性不同. Michel等[13]的研究表明黏土类矿物(云母、 高岭石)对细胞的毒性明显高于架状硅酸盐矿物(石英和长石)的毒性，推测与黏土矿物粒径小，比表面积大相关，矿物的毒性顺序与本文结果一致. 此处着重讨论高硅质矿物粉体结构及其SiO2和Fe2O3含量与细胞存活率之间的关联性.
几种硅质矿物均含Si—O四面体结构单元，SiO2含量KWC-Q>KWC-S≈KWC-A>KWC-M. 由于矿物晶体结构、 结构单元之间的结合能和结构单元原子间的价键能不同，破碎后表面键磨损和断裂程度不均一，出现不饱和离子和官能团数量不同. 载有不饱和官能团和离子键的表面具有很高的表面能，尤其是矿物粉体表面的Si—O—Si键断裂形成Si—O·与Si·，水化后形成Si—OH是矿物粉体表面的活性官能团之一[14]. 粉体的表面活性位点数在一定程度上决定了能够与细胞发生活性反应的程度. 本实验高硅质矿物粉体SiO2含量与细胞存活率之间相关性较差[图 8(a)，R2=0.195 7]，可能是SiO2含量与Si—O活性基团数量上的不匹配造成.
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图 8 矿物粉体SiO2和 Fe2O3含量与细胞存活率的相关性分析 Fig. 8 Relativity analysis between the content of SiO2/Fe2O3 in silicious mineral dusts and cell viability |
硅质矿物粉体样品含少量铁元素，以不同的价态形式存在于矿物结构中. KWC-M中铁含量最高，占总质量分数的3.64%(以Fe2O3为计)，KWC-S的铁含量为1.95%(以Fe2O3为计). 高硅质矿物粉体样品中Fe2O3含量与细胞存活率之间存在较好相关性[图 8(b)，R2=0.969 1]，以Fe2O3含量最高的蒙脱石的细胞毒性最大，反之毒性较小. 粉体在液相环境中会有部分元素溶出，溶出效率与元素占据晶体结构中的位点相关. 石英粉体中的铁主要来源于包裹体及裂隙. 钠长石粉体中的铁主要来源于对[AlSiO4]四面体中Al或Si的取代或者由杂质矿物引入. 蒙脱石和绢云母的铁主要来源于硅铝八面体片配位体中对Al3+的类质同象替代[15, 16]. Al—O八面体中的铁较易在酸性环境中溶出，微碱环境中溶出的铁离子则易与大分子发生螯合并发生沉淀反应. 几种硅质矿物粉体对培养环境pH干扰较小，同等条件下，由于蒙脱石的片层结构以及高比表面能，溶出的铁浓度较绢云母高，而两种黏土矿物溶出的铁较石英和钠长石的高. 铁离子催化H2O2转化为反应活性极强的·OH[17, 18]，对细胞造成严重影响. 因此，粉体中Fe2O3含量越高，对细胞的存活率影响越大.
3.2 高硅质矿物粉体对A549细胞膜的损伤高硅质粉体颗粒经超声分散后，表面水化惰性结构被破坏，活性位被激活，颗粒物内部结构发生位移，内能增加. 本实验检测的几种高硅质颗粒表面均具有Si—O·和Si—OH等活性基团，当被分散于细胞体系中，粉体倾向于吸附溶液中的氨基酸等生物分子以降低粉体的表面能. 而未被掩盖的活性基团即选择性地[19]与细胞膜磷脂分子的极性头部，如甘油、 鞘氨醇、 磷酸及胆碱等的季铵离子和磷酸根离子发生静电吸引，抑或形成氢键，发生比较稳定的键合或吸附作用，破坏细胞膜的结构和功能，从而产生细胞毒性. 实验各组别共培养上清液中LDH含量KWC-M>KWC-Q>KWC-S>KWC-A，与细胞存活率所反映的规律相似. 粉体在pH=7.4时ζ电位值KWC-A>KWC-S>KWC-Q>KWC-M. 带负电的粉尘进入机体可与细胞膜上的生物大分子物质发生电性作用，破坏细胞膜的完整性，使其崩解，或中和生物大分子如蛋白质表面的电荷，使分子的电性发生改变，易于相互凝聚沉淀而失去活性[20]，粉体表面的电荷越负，对细胞膜的损伤越严重. KWC-Q组细胞膜的破损与时间和细胞死亡率均呈现正相关关系，认为KWC-Q引起的细胞死亡与细胞膜通透性破坏直接相关[图 9(a)]. KWC-S在暴露时间内引起细胞死亡与细胞膜损伤的相关性较好(R2=0.830 8)，然而与KWC-Q相比LDH释放量少，诱导的细胞死亡率较高[图 9(b)]，认为KWC-S导致的细胞膜损伤并非是KWC-S诱导细胞死亡的唯一原因. KWC-A化学性质稳定，对共培养环境影响小，且ζ电位相对于其他几种矿物较高，不易与生物分子发生吸附作用. KWC-A造成细胞膜损伤可能是由于粉体的机械刺激作用随时间累积而致，细胞存活率变化不明显[图 9(c)]. KWC-M具有较强的表面负电位，离子交换和吸附能力，更倾向于包覆在细胞膜表面[21]，引起细胞生长微环境改变，致使细胞呼吸链电子传递受阻，引起细胞存活率降低. 因此KWC-M在短时间内即引起A549细胞膜破坏，胞内的LDH大量外泄. 然而随着作用时间的延长，蒙脱石表面也吸附了培养环境中的LDH或活性蛋白，造成KWC-M诱导的细胞死亡与培养环境中LDH含量相关性较差[图 9(d)，R2=0.300 9]. Michel等[13]发现石英、 长石、 云母和高岭石均能被细胞吞噬，且相对石英和钠长石，云母和高岭石更容易被细胞吞噬而富集在细胞内，而造成的细胞膜损伤高岭石明显高于石英、 长石和云母. 因此，细胞内吞作用，也可能造成细胞膜的损伤.
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图 9 高硅质矿物粉体引起细胞死亡与细胞膜破损之间的相关性分析 Fig. 9 Relativity analysis between the cell membrane breakage and cell death induced by silicious mineral dusts |
H2O2是众多活性氧自由基中较为稳定的一种，在机体内的稳态维持方面具有重要作用. 矿物表面的断键或裸露的变价金属在液相环境中与O2或H2O发生反应激发自由基的产生，其中变价金属包括Fe、 Cu、 Cr、 Ni、 Zn等. 以矿物中可溶解的Fe为例[18]，一方面Fe2+离子可以与O2反应生成(O2·)-，继而在H+存在的条件下生成H2O2； 另一方面，Fe3+被H2O还原生成·OH和Fe2+，随后2分子的·OH生成H2O2. 高硅质矿物粉体样品表面活性及其在培养环境中的液相行为不同，H2O2释放量不同. 本研究中几种高硅质矿物粉体释放H2O2量: KWC-M>KWC-S>KWC-A>KWC-Q，与几种矿物中Fe元素水平高低顺序一致，认为矿物粉体中过渡金属元素在ROS的形成中起重要作用，且矿物所含的Fe元素越高，水相释放H2O2越高[18, 22]. 矿物释放的H2O2、 (O2·)-、 ·OH等活性氧自由基可攻击细胞膜不饱和脂肪酸的亚甲基碳，将不饱和脂肪酸氧化降解为短链的丙二醛[23]，与膜蛋白、 膜脂上的—NH2交联而形成Schiff's碱，致使细胞膜的通透性屏障丧失使细胞的正常功能受到损害[22]. 对比各组矿物粉体共培养环境下细胞损耗的H2O2，KWC-M组细胞受活性氧影响最大，而KWC-Q和KWC-A组细胞受粉体释放H2O2影响较小. 此外，粉体刺激作用还诱导胞内活性氧分子产生[24]，根据已有研究结果几种矿物诱导胞内ROS水平: 云母>长石>石英[13]. ROS直接干扰氧化和抗氧化系统的平衡[25]，ROS水平越高对细胞的损伤越严重[26].
3.4 高硅质矿物粉体诱发细胞炎性反应不同毒性作用的高硅质矿物粉体呈现的诱导A549细胞TNF-α和IL-6释放规律不同. KWC-A能诱发TNF-α明显增加，但未能引起细胞释放IL-6的明显增加； 其余3种硅质粉体能引起TNF-α和IL-6的升高. 文献[27]表明大气PM2.5与PM10作用于RAW 264.7细胞5 h，诱导细胞释放TNF-α、 IL-6升高，作用24 h后释放的TNF-α降低. 此结果与本实验得出部分高硅质矿物颗粒(KWC-Q)引起的TNF-α在作用时间内先增加后降低的趋势一致. Hetland等[28]研究表明细颗粒诱导A549和肺泡Ⅱ 型细胞释放的IL-6较多，而针对IL-8两种颗粒比较无显著性差异，两种细胞诱导产生的IL-6和IL-8的规律不同. 此外，颗粒表面的生物活性物质能够刺激前炎性因子的释放，产生的炎性反应与其所携带的内毒素物质直接相关[27, 29]，颗粒的组分尤其是颗粒上负载的重金属也是驱动颗粒物生化反应的直接因素[30]. 当采用多粘菌素B屏蔽颗粒表面吸附的活性物质后，颗粒诱导A549细胞释放的IL-6明显降低[31]. 共培养环境中颗粒表面断键和活性基团可与培养基质、 膜表面分子之间产生静电引力或者范德华力吸引作用[32]，小分子能在颗粒表面形成“corona”，屏蔽颗粒表面电荷，并增强颗粒表面空间位阻[33]. 带有正电荷较多的颗粒与细胞表面负电荷吸附作用较强，易发生颗粒细胞内在化，触发细胞毒性效应，从而导致细胞对粉体颗粒的免疫响应不同[34, 35]. 几种高硅质矿物的主要成分一致，但是组分含量、 表面基团、 晶体结构及诱发活性氧产生等区别可能促使细胞的吞噬作用差别，炎性反应不同[36, 37].
4 结论(1) 4种高硅质矿物细颗粒对A549细胞存活率的影响: 蒙脱石>绢云母≥石英>钠长石. 细胞存活率与高硅质矿物样品SiO2含量之间相关性较差，与Fe2O3含量存在较好相关性，Fe2O3含量最高的蒙脱石的细胞毒性越大，反之毒性较小.
(2) 4种高硅质矿物细颗粒共培养环境中H2O2含量: 蒙脱石>绢云母>钠长石>石英，与样品中Fe2O3含量呈正相关关系. 蒙脱石组细胞受活性氧影响最大，石英组和钠长石组细胞受粉体释放H2O2影响较小.
(3) 4种高硅质矿物细颗粒不同程度的造成细胞膜损伤: 蒙脱石造成细胞膜的损伤最为严重，钠长石虽引起细胞内LDH的外泄，但并未造成细胞死亡的升高； 绢云母和石英引起的细胞膜损伤与细胞死亡率直接相关.
(4) 4种高硅质矿物细颗粒均可触发A549细胞释放TNF-α或IL-6，进一步激发免疫反应的产生，但不同类型的高硅质矿物颗粒促发的炎性反应不同.
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