大氣細顆粒物對機體呼吸系統的影響（綜述）

徐 艷 夏修文 丁維俊

隨著社會經濟的發展，大氣污染引發的健康問題越來越嚴重。在《2010年全球疾病負擔評估》報告[1]中指出，大氣污染是全世界范圍內導致死亡的第九大危險因素，是我國引發過早死亡的第四大風險因素，排在“飲食結構不合理”“高血壓”“吸煙”之后。細顆粒物（fine particulate matter，PM2.5）是最重要的大氣特征污染物[2]，它是WHO在2006年的“全球空氣質量指導值”中新增加的大氣污染特征指標。與較粗顆粒物（PM10）相比，PM2.5由于粒徑小、數量多、活性強、比表面積大、沉降速度慢、傳播距離遠、吸附能力強，可為一些化學物質、細菌、病毒提供載體[3]。因此，PM2.5對人體的危害更為嚴重。本文就PM2.5的化學組成及進入肺泡后對呼吸系統的影響作一綜述。

1 PM2.5的主要組成

研究表明[4]，PM2.5的主要組成包括無機成分如水溶性無機離子、元素碳、金屬元素及有機成分如多環芳烴，其它成分如細菌、病毒、花粉等。水溶性無機離子的主要潛在來源是化石燃料燃燒、交通排放、土壤灰塵、城市建筑、海鹽等。元素碳主要來自含炭物質不完全燃燒或直接排放。調查發現[5～6]，Pb、As 等金屬元素更容易在PM2.5中聚集且 Ni 、Cr對人體還具有一定的致癌作用。

2 PM2.5對呼吸系統的影響

流行病學研究報道[7]，環境PM2.5濃度的上升將導致呼吸系統疾病就診門診量明顯增加。Yang WS 等[8]的一項隊列研究分析表明PM2.5濃度每增加10 μg/m3，肺癌發生率或病死率的風險將增加7.23%。

2.1 PM2.5對肺的危害 PM2.5被吸入后可發生沉積，主要沉積在肺部支氣管和細支氣管及肺泡，降低支氣管通氣功能，從而影響肺泡的換氣功能。長期暴露PM2.5可導致肺功能FEVl及FVC的快速下降[9]，PM2.5濃度每增加10 μg/m3，FEVl降低26 mL，FVC降低28 mL[10]。機體對吸入的大部分PM2.5可通過分布在肺間質內的巨噬細胞吞噬并清除。但此吞噬具有兩面性：雖然一方面限制了PM2.5在體內的擴散，促進某些有害成分的滅活；但另一方面過量PM2.5可引起巨噬細胞損傷、死亡、存活率下降。羅斌等[11]研究證實，大氣PM2.5會對大鼠肺泡巨噬細胞產生毒性作用，使其吞噬功能降低，且PM2.5濃度越高時毒性作用越強。有文獻報道[12～13]，PM2.5可引起吞噬細胞的過度吞噬，從而激發細胞的脂質過氧化反應，使體內氧化—抗氧化的平衡系統失調，引起引起細胞脂質過氧化損傷和發生凋亡。雷豐豐等[14]從另一方面證實PM2.5可加重大鼠暴露沙塵PM2.5中的肺部纖維化，叢魯紅等[15]也通過實驗證實，吸入高濃度PM2.5可引起大鼠肺中炎癥因子和纖維化指標濃度增高，導致大鼠急性肺損傷和肺纖維化。

2.2 PM2.5對肺損傷的機制 PM2.5對呼吸系統的損傷主要有兩種機制：一是免疫炎癥反應，二是氧化應激反應。

2.2.1 免疫炎癥反應 巨噬細胞是機體重要的固有免疫細胞，在外來異物刺激下可被迅速活化，并分化為不同功能亞群。經典激活的M1型巨噬細胞，又叫促炎細胞，具有強大的吞噬殺菌功能，主要分泌IL-6、IL-8、TNF-a等促炎細胞因子；經旁路激活的M2型巨噬細胞，又叫抑炎細胞，具有抑制炎癥，調節免疫平衡的功能[16]。Hiraiwa K等[17]研究認為PM2.5可能會導致M1型肺泡巨噬細胞轉化生成增多，進而釋放出更多的IL-6、TNF-a炎性因子，促進機體炎癥反應發生，從而對機體造成損傷。

2.2.2 氧化應激反應 吞噬細胞的過度吞噬使氧化應激反應加劇，從而刺激肺泡巨噬細胞產生過多氧自由基，讓氧化系統-抗氧化系統失去平衡，從而損害細胞生物膜脂質、DNA與蛋白質及誘導細胞凋亡等。有報道表明[18]，PM2.5作為外來物質，通過呼吸道進入機體后能激發定居在肺支氣管及肺泡里的吞噬細胞發生吞噬，吞噬后的巨噬細胞通過產生大量活性氧（ROS）和活性氮物質（NOS）來清除PM2.5，ROS和NOS是強氧化物，在清除PM2.5的同時造成了細胞膜的氧化應激損傷，從而引起機體氧化與抗氧化防御系統平衡失調，引發相關疾病。Saffari A等[19]研究也證實了PM2.5的在相同的實驗背景下，有明顯促進大鼠肺泡中的巨噬細胞產生大量ROS的作用。Oh S M 等[20]用PM2.5的有機提取物對人支氣管上皮細胞做了毒性實驗，發現PM2.5提取物可導致人支氣管上皮細胞發生脂質過氧化反應而產生炎癥損傷。由此可見，PM2.5及其吸附的金屬元素可作為支氣管及肺泡壁上皮細胞膜上的超氧化成分，激活巨噬細胞發生脂質過氧化反應而產生大量活性氧、活性氮等，這些活性氧、活性氮又可作為自由基而加重細胞膜發生脂質過氧化反應，所以當機體的抗氧化能力下降或清除不夠及時，就會引發機體氧化—抗氧化系統功能失調，造成肺支氣管上皮細胞及肺泡細胞的活力下降，進而細胞膜受到損傷及破壞[21]。另外，PM2.5不但可以作為細菌、病毒等病原微生物的載體而引起人類呼吸系統相關疾病及傳染病的發生，而且可搭載一些氣體（如NO2、SO2）等污染物進入肺的深部，加重對肺的損傷。

3 總結與展望

呼吸道是PM2.5進入機體的唯一通道，而大氣中PM2.5也是客觀存在的，它不會隨著經濟的發展而自行消失，相反它是經濟高速發展、城主加快工業化的必然產物。PM2.5對健康的損傷是多方面的，不僅僅是呼吸系統，其它系統受到的損傷也在陸續報導。我們面對呼吸系統對PM2.5的長驅直入、無能為力才是最擔心而又必須而對的。目前我國的研究多集中在動物實驗與體外細胞實驗兩個方面，未來關于PM2.5對人體健康影響的研究應從多方面入手，既狠抓環境治理、工業生產排放達標，又發揮中醫藥防霧霾、提高免疫力等優勢。不但要研究PM2.5對人體健康影響的機制，而且要探討如何避免機體發生各種不良影響，為提高機體的生命質量而努力奮斗。

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