大气细颗粒物对机体呼吸系统的影响（综述）

徐 艳 夏修文 丁维俊

随着社会经济的发展，大气污染引发的健康问题越来越严重。在《2010年全球疾病负担评估》报告[1]中指出，大气污染是全世界范围内导致死亡的第九大危险因素，是我国引发过早死亡的第四大风险因素，排在“饮食结构不合理”“高血压”“吸烟”之后。细颗粒物（fine particulate matter，PM2.5）是最重要的大气特征污染物[2]，它是WHO在2006年的“全球空气质量指导值”中新增加的大气污染特征指标。与较粗颗粒物（PM10）相比，PM2.5由于粒径小、数量多、活性强、比表面积大、沉降速度慢、传播距离远、吸附能力强，可为一些化学物质、细菌、病毒提供载体[3]。因此，PM2.5对人体的危害更为严重。本文就PM2.5的化学组成及进入肺泡后对呼吸系统的影响作一综述。

1 PM2.5的主要组成

研究表明[4]，PM2.5的主要组成包括无机成分如水溶性无机离子、元素碳、金属元素及有机成分如多环芳烃，其它成分如细菌、病毒、花粉等。水溶性无机离子的主要潜在来源是化石燃料燃烧、交通排放、土壤灰尘、城市建筑、海盐等。元素碳主要来自含炭物质不完全燃烧或直接排放。调查发现[5～6]，Pb、As 等金属元素更容易在PM2.5中聚集且 Ni 、Cr对人体还具有一定的致癌作用。

2 PM2.5对呼吸系统的影响

流行病学研究报道[7]，环境PM2.5浓度的上升将导致呼吸系统疾病就诊门诊量明显增加。Yang WS 等[8]的一项队列研究分析表明PM2.5浓度每增加10 μg/m3，肺癌发生率或病死率的风险将增加7.23%。

2.1 PM2.5对肺的危害 PM2.5被吸入后可发生沉积，主要沉积在肺部支气管和细支气管及肺泡，降低支气管通气功能，从而影响肺泡的换气功能。长期暴露PM2.5可导致肺功能FEVl及FVC的快速下降[9]，PM2.5浓度每增加10 μg/m3，FEVl降低26 mL，FVC降低28 mL[10]。机体对吸入的大部分PM2.5可通过分布在肺间质内的巨噬细胞吞噬并清除。但此吞噬具有两面性：虽然一方面限制了PM2.5在体内的扩散，促进某些有害成分的灭活；但另一方面过量PM2.5可引起巨噬细胞损伤、死亡、存活率下降。罗斌等[11]研究证实，大气PM2.5会对大鼠肺泡巨噬细胞产生毒性作用，使其吞噬功能降低，且PM2.5浓度越高时毒性作用越强。有文献报道[12～13]，PM2.5可引起吞噬细胞的过度吞噬，从而激发细胞的脂质过氧化反应，使体内氧化—抗氧化的平衡系统失调，引起引起细胞脂质过氧化损伤和发生凋亡。雷丰丰等[14]从另一方面证实PM2.5可加重大鼠暴露沙尘PM2.5中的肺部纤维化，丛鲁红等[15]也通过实验证实，吸入高浓度PM2.5可引起大鼠肺中炎症因子和纤维化指标浓度增高，导致大鼠急性肺损伤和肺纤维化。

2.2 PM2.5对肺损伤的机制 PM2.5对呼吸系统的损伤主要有两种机制：一是免疫炎症反应，二是氧化应激反应。

2.2.1 免疫炎症反应 巨噬细胞是机体重要的固有免疫细胞，在外来异物刺激下可被迅速活化，并分化为不同功能亚群。经典激活的M1型巨噬细胞，又叫促炎细胞，具有强大的吞噬杀菌功能，主要分泌IL-6、IL-8、TNF-a等促炎细胞因子；经旁路激活的M2型巨噬细胞，又叫抑炎细胞，具有抑制炎症，调节免疫平衡的功能[16]。Hiraiwa K等[17]研究认为PM2.5可能会导致M1型肺泡巨噬细胞转化生成增多，进而释放出更多的IL-6、TNF-a炎性因子，促进机体炎症反应发生，从而对机体造成损伤。

2.2.2 氧化应激反应 吞噬细胞的过度吞噬使氧化应激反应加剧，从而刺激肺泡巨噬细胞产生过多氧自由基，让氧化系统-抗氧化系统失去平衡，从而损害细胞生物膜脂质、DNA与蛋白质及诱导细胞凋亡等。有报道表明[18]，PM2.5作为外来物质，通过呼吸道进入机体后能激发定居在肺支气管及肺泡里的吞噬细胞发生吞噬，吞噬后的巨噬细胞通过产生大量活性氧（ROS）和活性氮物质（NOS）来清除PM2.5，ROS和NOS是强氧化物，在清除PM2.5的同时造成了细胞膜的氧化应激损伤，从而引起机体氧化与抗氧化防御系统平衡失调，引发相关疾病。Saffari A等[19]研究也证实了PM2.5的在相同的实验背景下，有明显促进大鼠肺泡中的巨噬细胞产生大量ROS的作用。Oh S M 等[20]用PM2.5的有机提取物对人支气管上皮细胞做了毒性实验，发现PM2.5提取物可导致人支气管上皮细胞发生脂质过氧化反应而产生炎症损伤。由此可见，PM2.5及其吸附的金属元素可作为支气管及肺泡壁上皮细胞膜上的超氧化成分，激活巨噬细胞发生脂质过氧化反应而产生大量活性氧、活性氮等，这些活性氧、活性氮又可作为自由基而加重细胞膜发生脂质过氧化反应，所以当机体的抗氧化能力下降或清除不够及时，就会引发机体氧化—抗氧化系统功能失调，造成肺支气管上皮细胞及肺泡细胞的活力下降，进而细胞膜受到损伤及破坏[21]。另外，PM2.5不但可以作为细菌、病毒等病原微生物的载体而引起人类呼吸系统相关疾病及传染病的发生，而且可搭载一些气体（如NO2、SO2）等污染物进入肺的深部，加重对肺的损伤。

3 总结与展望

呼吸道是PM2.5进入机体的唯一通道，而大气中PM2.5也是客观存在的，它不会随着经济的发展而自行消失，相反它是经济高速发展、城主加快工业化的必然产物。PM2.5对健康的损伤是多方面的，不仅仅是呼吸系统，其它系统受到的损伤也在陆续报导。我们面对呼吸系统对PM2.5的长驱直入、无能为力才是最担心而又必须而对的。目前我国的研究多集中在动物实验与体外细胞实验两个方面，未来关于PM2.5对人体健康影响的研究应从多方面入手，既狠抓环境治理、工业生产排放达标，又发挥中医药防雾霾、提高免疫力等优势。不但要研究PM2.5对人体健康影响的机制，而且要探讨如何避免机体发生各种不良影响，为提高机体的生命质量而努力奋斗。

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