索丹鳳 曾三武

摘要：隨著人類工業(yè)化進(jìn)程的加快，空氣污染逐漸加重。其中，細(xì)顆粒物（PM）污染對(duì)人體健康的危害最大。國(guó)內(nèi)外大量研究表明，作為霧霾重要組成部分的PM2.5可誘發(fā)或加重各個(gè)系統(tǒng)的疾病。筆者就PM2.5對(duì)人體呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、機(jī)體代謝及免疫、泌尿生殖系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、皮膚及其他系統(tǒng)危害的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：空氣污染;細(xì)顆粒物;危害

中圖分類號(hào)：X513 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.18.011

文章編號(hào)：1006-1959（2019）18-0032-03

Abstract：With the acceleration of human industrialization， air pollution has gradually increased. Among them， fine particulate matter （PM） pollution is the most harmful to human health. Numerous studies at home and abroad have shown that PM2.5，an important component of haze， can induce or aggravate diseases in various systems. The author reviews the research progress of PM2.5 on human respiratory system， circulatory system， central nervous system， metabolism and immunity， genitourinary system， blood system， digestive system， skin and other systems.

Key words：Air pollution;Fine particles;Hazard

近年來(lái)空氣污染成為各界研究熱點(diǎn)。PM2.5指懸浮于空氣中空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤2.5 μm的固態(tài)或液態(tài)顆粒物。PM2.5在空氣顆粒物中占有相當(dāng)大的比重，由于其組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)集合體比大顆粒組成的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)集合體表面積更大，更容易吸附一些對(duì)人體健康有害的重金屬和有機(jī)物，因而具有更高的毒性。國(guó)內(nèi)外大量流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，顆粒物濃度的上升與疾病的發(fā)病率、死亡率關(guān)系密切，故對(duì)PM2.5的研究已成為大氣環(huán)境及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。筆者就PM2.5對(duì)人體各系統(tǒng)危害的研究進(jìn)展做一綜述。

1 PM2.5對(duì)呼吸、循環(huán)及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響

呼吸系統(tǒng)是空氣進(jìn)出人體的門戶，PM2.5危害人體健康，首先受到累及的是呼吸系統(tǒng)，加之呼吸系統(tǒng)疾病種類繁多，病因復(fù)雜，多種疾病病理機(jī)制尚未明確，PM2.5與呼吸系統(tǒng)相關(guān)疾病的發(fā)生甚至死亡等都有明顯的關(guān)系。研究表明，無(wú)論是短期暴露于PM2.5還是長(zhǎng)期暴露于PM2.5，均會(huì)明顯影響呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展及結(jié)局。劉昌景等[1]對(duì)我國(guó)1989～2014年發(fā)表文獻(xiàn)進(jìn)行Meta分析PM2.5與呼吸系統(tǒng)疾病不良健康結(jié)局的相關(guān)關(guān)系發(fā)現(xiàn)PM2.5每增加10 μg/m3，呼吸系統(tǒng)疾病的死亡率將增加0.50%，表明我國(guó)呼吸系統(tǒng)疾病不良健康結(jié)局與PM2.5污染存在著密切關(guān)系。鼻竇炎、慢性阻塞性肺疾病、肺功能不全、肺癌、過(guò)敏性肺疾病、結(jié)節(jié)病等呼吸系統(tǒng)疾病都和接觸PM2.5有關(guān)。至今為止，PM2.5損害呼吸系統(tǒng)的致病機(jī)制尚處于探索階段，隨著近年來(lái)研究的不斷深入，其可能的致病機(jī)理有以下幾種學(xué)說(shuō)：①轉(zhuǎn)錄因子與炎癥因子激活學(xué)說(shuō);②巨噬細(xì)胞損傷學(xué)說(shuō);③細(xì)胞鈣失穩(wěn)學(xué)說(shuō);④自由基過(guò)氧化損傷學(xué)說(shuō)[2];⑤細(xì)胞周期紊亂學(xué)說(shuō)。

PM2.5可進(jìn)入呼吸道深部及肺泡，甚至進(jìn)入血液循環(huán)而導(dǎo)致機(jī)體多系統(tǒng)尤其是心血管系統(tǒng)的損傷，心血管系統(tǒng)超過(guò)呼吸系統(tǒng)成為PM2.5最重要的靶器官。心率失常、動(dòng)脈粥樣硬化、心肌梗死、冠心病、心力衰竭都和PM2.5吸入相關(guān)。有研究表明[3]，PM2.5每增加10 mg/m3，心血管系統(tǒng)疾病發(fā)病率增加12%～14%，且呈線性關(guān)系。宋佳麗等[4]探討了華中地區(qū)大氣PM2.5長(zhǎng)期暴露與成人血壓水平的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PM2.5長(zhǎng)期暴露與華中地區(qū)人群血壓水平顯著相關(guān)。老年人、男性、患高血壓者PM2.5長(zhǎng)期暴露后收縮壓升高更為顯著。PM2.5可引起心血管系統(tǒng)疾病發(fā)病率和死亡率增高，尤其在老年人，心血管疾病的易感患者的健康危害上體現(xiàn)的較為明顯。PM2.5引起心血管損傷的具體機(jī)制尚不明確，目前認(rèn)為有如下幾個(gè)方面：炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激、內(nèi)皮功能紊亂、自主神經(jīng)功能失衡、RAS系統(tǒng)的激活、凝血/纖溶系統(tǒng)平衡紊亂、鈣離子通道激活等[5]。

研究顯示，PM2.5被認(rèn)為是中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的致病因素[6]，帕金森癥（PD）和阿爾茨海默癥等疾病都和PM2.5的大量吸入相關(guān)。由PM2.5誘發(fā)的神經(jīng)退行性變及中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥，其致病根源在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)炎癥介質(zhì)不能高水平正常表達(dá)且產(chǎn)生了活性氧，其至少通過(guò)四種路徑實(shí)現(xiàn)：炎癥介質(zhì)途徑、嗅覺(jué)途徑、神經(jīng)傳導(dǎo)途徑、PM和UFPs的碳成分及某些化學(xué)成分如燃燒來(lái)源的金屬、釩、鎳等可直接引起大腦炎癥反應(yīng)、破壞血腦屏障的完整性。

2 PM2.5對(duì)機(jī)體代謝及免疫的影響

代謝綜合征（metabolic syndrome，MS）是包括中心性肥胖、糖代謝紊亂、血脂異常、高血壓等復(fù)雜的代謝紊亂癥候群。PM2.5可誘發(fā)或加重代謝綜合征發(fā)病，表現(xiàn)為出現(xiàn)糖脂代謝異常并加重糖尿病病情、引起肥胖和血壓升高等。其中，胰島素抵抗是其主要致病機(jī)制[7]。迄今，大量流行病學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，PM2.5會(huì)誘發(fā)炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激，引起葡萄糖代謝紊亂和胰島素抵抗（insulin resistance，IR），誘發(fā)和加重2型糖尿病[8-10]。PM2.5誘導(dǎo)IR的作用原理尚不清楚，現(xiàn)有的主要學(xué)說(shuō)如下：內(nèi)皮功能異常、炎癥因子、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、線粒體應(yīng)激等[11]。

PM2.5亦可損傷免疫系統(tǒng)，當(dāng)人體長(zhǎng)期處于PM2.5環(huán)境下，會(huì)導(dǎo)致其自身免疫功能發(fā)生改變。經(jīng)常在PM2.5環(huán)境中的人體組織的抗菌能力以及免疫活細(xì)胞都會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致肺部一些具備特定性能的淋巴細(xì)胞出現(xiàn)免疫性功能異常，進(jìn)而減弱其免疫能力。細(xì)顆粒物對(duì)巨噬細(xì)胞免疫性能有很大的損傷，不僅破壞其非特異性免疫功能，還損害其特異性免疫功能。PM2.5可與各類相異的免疫細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)，誘導(dǎo)形成不同的信號(hào)，以鈣信號(hào)、細(xì)胞凋亡及氧化損害等形式破壞機(jī)體免疫性能[6]。

3 PM2.5對(duì)泌尿生殖系統(tǒng)的影響

目前，有關(guān)PM2.5暴露與腎臟慢性損傷關(guān)系的認(rèn)識(shí)仍然有限。證據(jù)表明，PM2.5暴露增加慢性腎臟病的風(fēng)險(xiǎn)、加速腎功能下降、增加慢性腎臟病患者合并癥與死亡風(fēng)險(xiǎn)[12]。PM2.5暴露可引起大鼠肝、腎組織的氧化損傷，其作用機(jī)制可能是肝與腎細(xì)胞膜脂質(zhì)發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)，降低組織抗氧化性或是增大氧應(yīng)激反應(yīng)，損壞氧化及抗氧化體系平衡，最終損傷氧化過(guò)程。此外，不同實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果提示：PM2.5暴露影響腎臟發(fā)育，降低腎臟血液灌注，損傷腎臟多種細(xì)胞組分。但是，PM2.5成分復(fù)雜，有季節(jié)和地域差異，尚需更多設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜巳宏?duì)列研究和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)確證PM2.5與腎臟疾病的關(guān)系[12]。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，PM2.5可經(jīng)大鼠血液循環(huán)透過(guò)血睪屏障作用于生殖系統(tǒng)，引起睪丸組織GSH含量及各種氧化酶活性的降低，從而干擾細(xì)胞周期進(jìn)程，對(duì)生殖系統(tǒng)具有一定的毒性作用。亦有研究表明[13]，空氣污染物可經(jīng)由胎盤或是生成活性物質(zhì)進(jìn)而對(duì)妊娠過(guò)程產(chǎn)生影響，特別是以能夠進(jìn)入肺泡并在血液中具有沉積性質(zhì)的PM2.5為主，PM2.5與不良妊娠結(jié)局有關(guān)。秦喆等[14]研究表明，PM2.5一方面損傷人絨毛膜外滋養(yǎng)細(xì)胞HTR8-SVneo，還可借助破壞MMPs/TIMPs的穩(wěn)態(tài)破壞滋養(yǎng)細(xì)胞HTR8-SVneo的侵襲與轉(zhuǎn)移能力，進(jìn)而影響正常妊娠反應(yīng)，而具體信號(hào)機(jī)制有待深入研究。同時(shí)，PM2.5會(huì)導(dǎo)致染色體發(fā)生異變，誘發(fā)生殖毒性，嚴(yán)重的可產(chǎn)生癌變。PM2.5由于存在類雌激素反應(yīng)而和乳腺癌的發(fā)病率有一定的相關(guān)性，所以PM2.5的暴露和乳腺癌發(fā)病率呈顯著相關(guān)。有研究指出：長(zhǎng)期處于煙霧顆粒（以PM2.5為主）環(huán)境中會(huì)誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而破壞DNA（8-oxod G），并與HPV侵染有相似的病癥，這也就解釋了吸煙患者患宮頸癌概率較高的問(wèn)題[15]。

4 PM2.5對(duì)血液系統(tǒng)的影響

近年來(lái)白血病的發(fā)病率不斷上升，其發(fā)生除了遺傳信息發(fā)生改變導(dǎo)致的積累效應(yīng)之外，骨髓造血微環(huán)境的改變也會(huì)導(dǎo)致造血紊亂。環(huán)境污染物PM2.5主要通過(guò)影響骨髓微環(huán)境從而影響白血病的發(fā)生發(fā)展。陽(yáng)靜等研究發(fā)現(xiàn)，高濃度PM2.5對(duì)兒童骨髓基質(zhì)細(xì)胞具有一定的毒性作用，從而對(duì)骨髓造血微環(huán)境均產(chǎn)生影響[16]。Boothe VL等[17]發(fā)現(xiàn)在眾多導(dǎo)致白血病發(fā)展的因素中，空氣污染是一個(gè)關(guān)鍵因子，其作用機(jī)制可能是炎癥損傷和氧化應(yīng)激。有研究表明[18]，PM2.5暴露可導(dǎo)致PT、APTT縮短，誘導(dǎo)產(chǎn)生血液高凝，其作用原理和血管內(nèi)皮損傷及炎癥反應(yīng)有關(guān)。

5 PM2.5對(duì)消化系統(tǒng)的影響

Cave M等[19]對(duì)4582名成年人的調(diào)查顯示，處于PM2.5污染環(huán)境下的成年人血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）明顯偏高，而對(duì)體質(zhì)指數(shù)、年齡、性別、貧困收入比、種族及胰島素抵抗等指標(biāo)校正后，ALT仍處于較高水平，并對(duì)PM2.5劑量具有明顯依賴。李明等[20]研究表明，PM2.5可通過(guò)LXRα和SREBP-lc誘導(dǎo)肝細(xì)胞脂質(zhì)堆積，并誘發(fā)肝細(xì)胞氧化應(yīng)激，這可能是PM2.5引起非酒精性脂肪肝的重要機(jī)制。C57BL/6雄性小鼠長(zhǎng)期處于PM2.5后，其枯否細(xì)胞增殖明顯，由于枯否細(xì)胞被激活可釋放很多細(xì)胞因子，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)炎癥反應(yīng)并與肝星狀細(xì)胞作用產(chǎn)生膠原蛋白，最后引起肝臟纖維化。

6 PM2.5對(duì)皮膚的影響

皮膚是人體最大的器官，直接暴露于PM2.5，作為人體的第一道免疫防御屏障，以抵御環(huán)境污染物進(jìn)入體內(nèi)。流行病學(xué)研究表明，細(xì)顆粒物對(duì)皮膚的毒性取決于暴露者的健康狀態(tài)、經(jīng)皮穿透時(shí)皮膚屏障的完整性、解剖部位以及細(xì)顆粒物上附著的污染物的性質(zhì)等[21]。目前的科學(xué)證據(jù)表明，PM2.5不僅會(huì)加速外源性皮膚老化還會(huì)使皮膚病的發(fā)病率增加。亦有研究表明，PM2.5可抑制角質(zhì)形成細(xì)胞增殖，促進(jìn)其凋亡[22]，且PM2.5能夠?qū)е氯擞郎琴|(zhì)形成細(xì)胞（HaCaT）的氧化應(yīng)激[23]。大氣顆粒物對(duì)皮膚健康造成不利影響的機(jī)制如下：氧化應(yīng)激與炎癥反應(yīng)、芳香烴受體（AhR）的活化、對(duì)皮膚表面微生物的影響等。

7 其他

眼球作為長(zhǎng)期暴露于環(huán)境中的一個(gè)重要器官，同樣也遭受著環(huán)境中PM2.5的侵害。PM2.5成分中的酸性物質(zhì)會(huì)刺激眼睛的球結(jié)膜、角膜。此外，其中還含有大量的細(xì)菌、病毒、微生物，容易在眼睛里迅速繁殖，使眼部刺激癥狀更為嚴(yán)重。李娟等[24]研究發(fā)現(xiàn)，PM2.5會(huì)影響小鼠淚膜功能，損傷小鼠角膜上皮的組織結(jié)構(gòu)，從而造成視力下降。

PM2.5對(duì)骨骼系統(tǒng)的影響，研究報(bào)道不多。PM2.5可刺激破骨細(xì)胞增殖，破壞機(jī)體成骨和破骨的平衡調(diào)節(jié)，或可作為雌激素受體的誘導(dǎo)配體，直接或間接地與轉(zhuǎn)錄因子相互作用，從而干擾基因的轉(zhuǎn)錄，引起或加劇骨質(zhì)疏松癥。PM2.5引發(fā)或加劇骨質(zhì)疏松可能與PM2.5的致癌作用、炎癥因子、芳香烴受體、雌激素受體等相關(guān)[25]。

8總結(jié)

PM2.5形成過(guò)程復(fù)雜，給環(huán)境和人體健康帶來(lái)的危害不容忽視。PM2.5所引發(fā)的健康負(fù)效應(yīng)是多方面的，對(duì)人體的主要影響是通過(guò)對(duì)呼吸道引起肺炎癥反應(yīng)、系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)和自主神經(jīng)功能障礙等一系列氧化應(yīng)激損傷，從而影響呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)及中樞神經(jīng)系統(tǒng)等。PM2.5可不同程度地累及呼吸、循環(huán)、神經(jīng)、免疫、消化、代謝、血液、生殖、眼、皮膚等多個(gè)方面。因此，加強(qiáng)人群保護(hù)和減少大氣顆粒物污染就顯得尤為重要。目前，研究者們雖然取得了一定的科學(xué)成果，但關(guān)于大氣污染對(duì)人體健康影響的認(rèn)識(shí)仍然有限，由于城市化進(jìn)程加快，城市空氣污染日益嚴(yán)重，故尚未形成對(duì)PM2.5健康效應(yīng)機(jī)制的全面認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步研究和了解其影響機(jī)制仍然很有必要。同時(shí)，也為突發(fā)氣候事件給各系統(tǒng)損傷的防治奠定理論基礎(chǔ)和臨床依據(jù)。

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收稿日期：2019-4-21;修回日期：2019-4-29

編輯/王海靜