空气污染物与脓毒症的关系研究进展

陈璟 史菲

深圳市人民医院暨南大学第二临床医学院南方科技大学第一附属医院急诊科，深圳518020

脓毒症是感染引起宿主反应失调而致危及生命的器官功能损害的症候群［1］。脓毒症作为一种高病死率的临床综合征，起病急、临床症状重、病情凶险，已成为全球第3 大死因。据统计，全球每年大约有3150 万人患脓毒症，死亡人数高达530万［2］。脓毒症不仅严重威胁人类健康，也给医疗卫生带来了巨大的经济负担。明确脓毒症发生的危险因素已成为脓毒症预治的一个重要环节。

近年来空气污染作为人类健康的最大环境危险因素，已成为全球心血管和呼吸系统疾病病死率增高的主要原因之一［3-5］。2016年据世界卫生组织保守估计，全球每年约有420 万人死于环境空气污染［6］。当前常见的空气污染物包括大气颗粒物粒PM（PM2.5、PM10）、臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）和一氧化碳（CO）等。有研究表明，长期∕或短期暴露于各类空气污染物中，机体发生感染甚至死亡的概率可随污染物浓度升高而同步上升［7-9］。因此，空气污染物可能是脓毒症发生、进展的重要危险因素。本文现就近年来空气污染物与脓毒症的关系研究进展作一综述。

大气颗粒物粒PM与脓毒症

PM 是大气中各种颗粒状物质的混合体，有着不同的化学组成和生物学成分，其主要来源为汽车尾气、工厂灰尘、煤炭麦秸燃烧等。空气动力学直径小于10 μm 为PM10，直径小于2.5 μm 为PM2.5。颗粒物的直径越小，其表面积越大且可携带、吸收的有毒物质越多，例如重金属、有机化合物和黑碳，从而明显增加健康风险。PM 被人体吸入后沉积在呼吸道、肺泡等部位并通过肺部进入血液引发各种疾病［10］。

Groves 等［11］研究了PM2.5、PM10、NO2水平对重症监护病房脓毒症患者病死率的影响。研究者们从维多利亚环境保护局的62 个监测站取得PM2.5、PM10、NO2的每日污染物浓度的数据，收集了澳大利亚和新西兰重症监护协会数据库（ANZICS-APD）成人患者的资料，在调整了温度、湿度、公众假期和流感病毒期的影响后，采用条件逻辑回归模型对实验数据进行计算，对2008 至2016年急诊心肺、卒中和脓毒症重症监护的住院时间进行了时间序列分析。此研究提示，PM2.5、PM10 均与30 d 内ICU 病死率呈显著正相关，其中入院当天PM2.5 浓度的相关性最强。一项美国研究发现，短期暴露于PM2.5 与脓毒症住院风险之间也呈正相关关系，即使每天的PM2.5 浓度低于世界卫生组织24 h 指南建议时，这种情况仍保持不变［12］。研究者收集了2000年1月1日至2012年12月31日共95277169 例的Medicare 非计划住院患者，根据每个人的居住地，利用卫星的空气污染物数据网络模型，估算出他们所生活地区短期暴露的（滞后0～1 d）PM2.5浓度；随后据疾病类型分类，按每个疾病组创建了1 个病例交叉数据集。通过时间分层、病例交叉分析及条件对数回归模型来估算短期暴露于（滞后0～1 d）PM2.5 与入院风险之间的关联。研究发现（滞后0～1 d）PM2.5 每增加1 μg∕m3，脓毒症组每天入院的相对风险增加百分比约在0.15%，研究还发现PM2.5短期暴露会导致患者的入院次数增加、住院天数延长及医疗保健成本提高。

然而，并非所有临床研究结果都支持上述结论。Sarmiento 等［13］在“卒中的地理和种族差异的原因”（REGARDS）队列中抽取了因脓毒症首次住院的30239 名成年社区居民。根据发病率密度抽样，以按年龄（±5岁）、性别和种族将脓毒症病例与4 个对照进行匹配。对于每个匹配组，计算了脓毒症事件发生前的短期（30 d 内）和长期（1年内）平均每日PM2.5 暴露量。使用条件对数回归评估PM2.5 暴露与脓毒症之间的关联，并根据教育程度、收入、地区、温度、城市化程度、烟草和酒精使用量以及医疗条件进行分层分析，结果发现30 d和1年的PM2.5暴露与脓毒症发生的概率之间并无显著关联。因此，PM2.5 与脓毒症的发病风险关系尚需进一步的研究来明确。

O3与脓毒症

O3是二次空气污染物，是由车辆和工业排放的氮氧化物（NOx）挥发性的有机化合物和大气中的阳光进行光化学反应形成的。O3是已知最强大的氧化剂之一，它通过多种机制对人体造成损害，包括自由基形成、脂质过氧化、酶活性丧失、膜通透性改变以及直接导致器官炎症、氧化应激和损伤［14］。

Rush 等［15］研究表明，脓毒症患者的死亡风险随着暴露于O3水平的增加而升高，而与PM 污染物水平无关。研究者根据安格斯脓毒症定义，将2011年全美约444928 名符合脓毒症标准的住院患者与来自环境保护署的环境空气污染数据进行关联性分析，获取发病8 h的O3暴露量及年平均PM2.5 污染水平，采用管理数据及病情模型来控制脓毒症的严重程度。结论表明，O3空气污染水平的增加与全美脓毒症患者的高病死率呈正相关；其中，肺炎患者更易受到O3污染的影响，这一关联性在非肺源性脓毒症患者中依然显著。然而，PM 污染物的水平与脓毒症病死率增加并无显著相关性。

其他空气污染物与脓毒症

NO2是地面O3的前驱物，并参与PM 的二次形成。人为排放NO2主要来源于燃烧过程，包括机动车尾气、燃料燃烧、工业过程和火灾等。有研究表明，NO2暴露可导致促炎细胞因子产生，这些炎症因子主要作用于深部呼吸道可直接侵入肺泡内巨噬细胞，释放蛋白分解酶，促进炎性反应，引发氧化应激反应，从而破坏肺泡［16］。综合人类、动物和细胞模型的研究结果，NO2能在肺内诱导潜在的促炎和促氧化应激反应，进而导致肺部炎症发生［17］。

SO2是无色气体，具有强烈的气味。它是通过燃烧化石燃料（煤和石油）和冶炼含硫矿物矿石而产生的。SO2的主要人为来源是用于家庭取暖、发电和机动车辆的含硫矿物燃料的燃烧。它易被上呼吸道和支气管的黏液吸收，还可与飘尘产生协同作用进而被吸附于微粒表面，进入呼吸道深部。研究表明，SO2暴露与肺功能降低、气道炎症增加密切相关，可引发严重的肺部炎性反应［18-19］。

西班牙学者Álvaro-Meca 等［20］就2013 全年的西班牙脓毒症患者进行了双向病例交叉研究，采集了西班牙国家气象局的多种环境因素—温度、相对湿度、NO2、SO2、O3、CO 和PM10，对短期接触各类环境因素影响肺源性脓毒症住院情况进行了综合评估。对所有因素使用多变模型调整混杂因素之后，最终确定了253467 位肺源性脓毒症患者，随后采用logistic回归分析来评估环境变量和脓毒症患者之间的联系。研究结果显示，短期暴露于室外空气污染物（NO2、SO2、O3、CO 和PM10）与肺源性脓毒症导致住院之间存在直接关联，尤其是免疫功能较弱的65岁以上老人和5岁以下儿童，更易随空气污染物浓度的升高而罹患肺源性脓毒症。因此，室外空气污染物含量增高可能是导致肺源性脓毒症发生的重要危险因素。

小结与展望

迄今为止，空气污染物对脓毒症发病的影响至今尚未明确。虽然，少数报道认为暴露于空气污染物中对脓毒症影响不大，但大多数的临床数据证实，空气污染物可诱发炎性反应和氧化应激从而引发机体感染，与脓毒症的发生、病情加重之间存在密切联系。然而，目前就空气污染物对肺源性脓毒症风险的影响屈指可数，尤其是我国的相关研究尚处于空白状态。因此，深入分析空气污染物对不同感染来源脓毒症的影响，对于该病的早期防控具有极为重要的意义，并将为制定合理的脓毒症防控措施提供科学依据。