室外空氣污染物對兒童哮喘的影響

任蕾，張蓉芳,，那飛揚，秦夢瑤

1.甘肅中醫(yī)藥大學第一臨床學院，甘肅蘭州 730000；2.甘肅省婦幼保健院過敏反應科，甘肅蘭州 730000

隨著城市化進程持續(xù)加快，由工業(yè)、交通、生產(chǎn)生活等方式產(chǎn)生的空氣污染物臭氧（ozone,O3）、二氧化氮（nitrogen dioxide,NO2）、一氧化碳（carbon monoxide,CO）、二氧化硫（sulfur dioxide,SO2）、細顆粒物（fine particulate matter,PM2.5）、可吸入顆粒（inhalable particulate matter,PM10）等已成為誘發(fā)兒童呼吸系統(tǒng)疾病的主要因素。大量流行病學研究表明兒童O3、NO2、CO、SO2、PM2.5 和PM10 暴露與其哮喘惡化，門急診就診及住院率上升顯著相關[1-4]。近期薈萃分析也發(fā)現(xiàn)，城市兒童哮喘發(fā)病率與空氣污染之間具有顯著關聯(lián)性[5]。兒童由于呼吸系統(tǒng)尚未發(fā)育完善，對各類空氣污染物的抵御能力更弱，暴露后更易加重其肺炎、哮喘等呼吸疾病的癥狀。了解室外空氣污染對兒童哮喘的影響用以防治兒童哮喘十分重要。

本文基于各類室外空氣污染物對兒童哮喘發(fā)病、加重及預后影響研究的最新數(shù)據(jù)，分析空氣污染物對兒童哮喘控制、藥物使用、門急診就診、加重、住院及死亡的影響。闡明了室外空氣污染對兒童哮喘的負面效應，幫助醫(yī)生針對性詢問呼吸道癥狀的可能誘因，為政府部門改善環(huán)境提供依據(jù)。同時從個人、社區(qū)、政府3 個層面提出減少兒童室外空氣污染暴露風險的建議，促進全民建立規(guī)避空氣污染暴露風險的意識，從而降低兒童呼吸道疾病發(fā)生率，保護兒童的肺部健康。

1 室外空氣污染與哮喘風險的研究現(xiàn)狀

空氣污染在加重兒童哮喘癥狀的同時，會引起新發(fā)哮喘。2019 年NO2引發(fā)全球約1 850 萬新發(fā)兒童哮喘病例[6]。歐洲在實施了世界衛(wèi)生組織對PM2.5 的空氣質量指標后，每年可預防11%的兒童哮喘病例[7]。在加拿大，兒童哮喘發(fā)病率與兒童時期室外PM2.5 濃度增加有關，且PM2.5 及其成分聯(lián)合作用比單純PM2.5 作用高24%[8]。在南加州，環(huán)境NO2和PM2.5 濃度下降與哮喘發(fā)病率降低顯著相關[9]。在國內，大氣PM2.5 濃度每上升10 μg/m3,兒童哮喘住院人數(shù)平均上升7%[10]。但某些前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境暴露與哮喘臨床結果之間不存在關聯(lián)性[11]。這可能與暴露水平、研究時長及樣本量有關，需要在未來的研究中進一步證實。

2 室外空氣污染對兒童哮喘發(fā)展影響的研究現(xiàn)狀

室外空氣污染物組分隨季節(jié)、人類活動和氣象事件不斷變化[12]。根據(jù)顆粒大小，污染物可分為氣體和顆粒物（particulate matter,PM）。主要氣體污染物包括無機成分，如臭氧、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等。

2.1 臭氧

臭氧是氧氣在高壓放電時在對流層形成的一種二次污染物[13]。由于其較低的水溶性，會經(jīng)上呼吸道深入人體肺部造成污染[14]。兒童呼吸頻率較高、氣道狹窄、肺部和免疫系統(tǒng)發(fā)育不完善，長時間暴露戶外或交通污染物濃度較高區(qū)域后，更易接觸到臭氧污染[15]。

人體短期接觸O3可導致哮喘惡化[16]。近期薈萃分析以急診室、住院治療數(shù)據(jù)為衡量指標，證實了短期O3暴露與哮喘急性發(fā)作之間存在關聯(lián)，并且暖季和環(huán)境O3濃度較高的地區(qū)關聯(lián)更為顯著[17]。流行病學研究也發(fā)現(xiàn)，環(huán)境O3濃度升高會增加哮喘門、急診就診率[18-20]，在南得克薩斯州，O3水平的升高與住院時間的延長有關，并且PM2.5 濃度與5～11 歲兒童住院時間呈正相關[21]。但在中國重慶市并未發(fā)現(xiàn)O3與兒童哮喘發(fā)病的關聯(lián)性[22]。表明O3暴露對兒童哮喘發(fā)生、發(fā)展的影響存在地域性差異，與采樣地區(qū)、季節(jié)變化及評價暴露時長不同有關[18]。

2.2 二氧化氮

二氧化氮是地面臭氧及PM2.5 的前體，是一種主要交通污染產(chǎn)物[23]，其可引起呼吸道炎癥和重塑。當NO2吸入量超過閾值時，會深入人體肺部，引發(fā)咳嗽、呼吸困難、支氣管痙攣乃至于肺水腫癥狀。

NO2暴露是新發(fā)哮喘的危險因素，同時也是哮喘加重的重要因素。在美國，NO2暴露引發(fā)了17.6%的兒童哮喘病例[24]。在加拿大，出生時接觸O3和NO2會使兒童罹患哮喘的風險增加17%[25]。最新研究表明，哮喘惡化與氮氧化物相關，其中NO2與哮喘患者急診室就診量呈正相關，且男性更敏感[26]。同時，在波蘭西里西亞的研究發(fā)現(xiàn)，日常接觸環(huán)境氮氧化物濃度升高與哮喘患者就診量增加有關[27]。但近期薈萃分析發(fā)現(xiàn)包括NO2在內的空氣污染物與8 歲以下兒童哮喘的患病率并無關聯(lián)[28]。這可能與NO2濃度及研究人群的地域性差異相關。

2.3 一氧化碳

化石燃料不完全燃燒會產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳，大氣中CO2濃度過高會延長植物揚粉期，增加花粉與免疫球蛋白E（immunoglobulin E，IgE）的結合強度，增加過敏性哮喘發(fā)作率[29]。

在我國，一項關于26 個大型城市的研究中發(fā)現(xiàn)環(huán)境CO 濃度每增加1 mg/m3，同一時段呼吸道炎癥入院人數(shù)增加4.44%[30]，嬰幼兒哮喘發(fā)作期間，CO 呼出水平顯著高于無癥狀哮喘患者和健康兒童[29]。CO 也與哮喘住院風險增加有關，近期廣西研究發(fā)現(xiàn)CO 濃度升高與哮喘住院率升高有顯著相關性[31]，值得強調的是，CO 暴露與成人中重度哮喘惡化之間存在關聯(lián)[OR 值：1.045；95%置信區(qū)間（95%CI）：（1.005～1.086）]，但該關聯(lián)性在兒童群體中尚未得到證實[32]?？赡苁且驗閮和彝獗┞稌r長較短，未來需要更多大樣本、長期的隊列研究證實。

2.4 二氧化硫

二氧化硫主要來自含硫煤和石油的燃燒。SO2作為一種刺激物，會深入人體肺部，轉化為亞硫酸鹽，并與支氣管表面受體作用使支氣管異常收縮[33]，導致哮喘發(fā)病。

過敏性哮喘患兒對SO2尤其敏感，SO2濃度每增加10 μg/m3，哮喘患病相對危險度增加4.1%[34]。近期研究顯示SO2暴露與兒童哮喘患病率及急性發(fā)作有關[1]。同時研究發(fā)現(xiàn)，SO2暴露與哮喘急診就診及住院有關[2,4]。一項系統(tǒng)綜述顯示，SO2暴露與0～18 歲兒童中重度哮喘發(fā)作之間存在顯著關系[OR：1.047；95%CI：（1.009～1.086）][32]。近年來隨著全球向新能源使用逐漸轉變，未來SO2暴露值對兒童哮喘發(fā)病的影響可能會逐漸降低。

2.5 顆粒物

顆粒物是一種復雜的異質混合物，由自然和人為產(chǎn)生的灰塵、煙塵、煙霧和液滴組成，根據(jù)空氣動力學直徑中值可將其分為粗PM10（2.5～10 μm）、細PM2.5（0.1～2.5 μm）及超細PM0.1（＜0.1 μm）3 類。

據(jù)估計，每年PM2.5 導致約1 600 萬兒童哮喘新發(fā)病例，同時導致哮喘惡化。美國費城研究表明，PM2.5 濃度升高與兒童哮喘惡化概率增加有關[35]。近期研究也證實PM2.5 與哮喘的急診就診率相關，PM2.5 濃度每四分位數(shù)間距（IQR）增加一次，哮喘急診患兒相應增加4.5%[95%CI：（2.2%～6.8%）][36]。在上海，PM10 和PM2.5 水平升高對兒童哮喘就診有顯著影響，其中PM2.5 對兒童哮喘就診的影響比PM10 更強、更嚴重[37-38]，長期暴露于PM2.5 組分更易增加哮喘患兒住院治療的風險[39]?？偠灾?，關于PM2.5 及PM10 會導致兒童新發(fā)哮喘及哮喘研究已相對成熟，但關于PM0.1 與哮喘及呼吸系統(tǒng)相關性的研究還相對較少，未來需要更多的研究。

3 室外空氣污染與哮喘結果

據(jù)統(tǒng)計，空氣污染每年會導致約50 萬名5 歲以下兒童和5 萬名5～15 歲兒童死亡。大量研究表明，兒童室外空氣污染物暴露與哮喘結果之間存在聯(lián)系，包括哮喘控制、哮喘藥物使用、門急診就診、哮喘加重、住院率及住院時間、死亡等。

一些研究稱即使低于美國環(huán)境保護署濃度標準的短期O3暴露，也使哮喘患兒短效β2受體激動劑的使用增加[40]。在上海，PM2.5、NO2、SO2和O3濃度每增加10 mg/m3，兒童哮喘就診的相對危險度分別增加1.011[95%CI：（1.002～1.021）]、1.030[95%CI：（1.017～1.043）]、1.106[95%CI：（1.041～1.174）]和1.009[95%CI：（1.001～1.017）][41]。在新疆和田，哮喘住院與PM10、PM2.5、CO、NO2、O3濃度呈正相關[42]。而近期研究發(fā)現(xiàn)，PM 濃度與6 歲以下的兒童哮喘就診相關性更強[43]，如芝加哥的一項研究發(fā)現(xiàn)，年平均PM2.5 濃度每增加1 μg/m3，0～4 歲兒童因哮喘就診的次數(shù)增加11.6%[44]。室外空氣污染在對兒童哮喘加重及死亡方面具亦有負面效應，有研究稱短期暴露于PM2.5，NO2和O3會增加哮喘致死風險[45]，隨著死亡前3 d 患者接觸的PM2.5 和O3暴露的增加，哮喘病死率分別增加了7%和9%[46]。

4 室外空氣污染與哮喘管理

室外空氣污染既是新發(fā)哮喘的引發(fā)因素，也是關系確診哮喘患兒臨床管理和預后的決定性因素。尤其是兒童人群，由于其單位體質量肺表面積較大，在接觸室外空氣污染后，更易使O3，NO2和PM2.5 等污染物吸入，并沉積在肺部促使哮喘發(fā)病[47]。實行空氣質量改善措施可以在減少哮喘新發(fā)病例的同時，改善當前哮喘患者的臨床管理和預后。

根據(jù)對前期研究的總結分析，現(xiàn)行措施主要包括個人防護、社區(qū)和政府干預，以及對影響因素的針對性管控[48]。在個人防護方面，教育哮喘患兒父母認識哮喘、避免長時間空氣污染物暴露的同時，按照權威預防指南進行哮喘控制治療。一項歐洲兒科研究表明，遵守世界衛(wèi)生組織PM2.5 的空氣質量指標可以預防11%的哮喘病例，而在NO2和PM2.5 的最低空氣污染水平下，分別可減少23%和33%的兒童哮喘發(fā)病[7]。因此，在空氣污染水平較高時佩戴口罩，減少機動車出行，增加自行車、步行等低碳出行方式，或者選擇低流量、空間開闊的出行路線，在駕駛時關閉車窗，定期維護汽車空氣過濾和內部循環(huán)系統(tǒng)可有效減少空氣污染暴露風險。

在發(fā)展中國家，生產(chǎn)生活對一次能源煤炭的依賴性較高，能源生產(chǎn)成為空氣污染排放最嚴重的活動，其中燃煤電廠是空氣污染物的重要來源。因此，政府可通過及時公布當日空氣質量監(jiān)測數(shù)據(jù)，向普通民眾提供的關于空氣污染高峰的出行提醒，并提倡民眾在空氣質量較差日期減少戶外活動等方式進行預防管理。

交通空氣污染物控制在哮喘發(fā)病過程中尤為重要，其排放的PM2.5、NO2增加了兒童哮喘發(fā)病的風險。在亞洲，交通相關無機空氣污染物（PM2.5 和NO2）對兒童哮喘發(fā)病風險的影響顯著高于歐洲和北美[4-9]?；诖?，政府部門可以在經(jīng)濟增長和空氣質量中做出平衡，監(jiān)測空氣質量、加強健康教育、發(fā)展醫(yī)療保健系統(tǒng)、改善公共交通基礎設施、加快轉變能源生產(chǎn)結構（例如水能、風能、太陽能等）以減少空氣污染物的排放，從而改善空氣質量，降低兒童哮喘發(fā)病率。

5 結論

室外空氣污染對兒童肺部健康產(chǎn)生嚴重的負面影響，是導致兒童哮喘發(fā)病、惡化的主要因素。應該重視這種潛在的、易被忽視的暴露風險。明確室外空氣污染造成兒童哮喘發(fā)病及惡化的影響機制和后果，通過個人、社區(qū)、政府三級綜合管理措施，教育父母增強防護意識，減少室外污染物的排放，采取更強有力的醫(yī)學對策和防護手段。進一步深入研究室外空氣污染物對兒童新發(fā)哮喘的作用機制，以期為室外環(huán)境污染管控和兒童哮喘預后提供思路。