張瑜++肖純凌

[摘要]大氣污染物是由自然和人類活動所產(chǎn)生的各種固態(tài)和液態(tài)顆粒狀物質(zhì)的總稱，易于吸附空氣中懸浮的金屬離子、無機成分、有機成分、生物物質(zhì)等。當其進入呼吸道后，吸附在黏膜上，引起呼吸道微生態(tài)的異常改變。甲型鏈球菌等口咽部正常菌群減少或外籍菌入侵，能夠打破微生態(tài)平衡，引起呼吸道感染。應積極探究呼吸道菌群之間的相互拮抗作用，選取有益菌制成微生態(tài)制劑，倡導益生菌治療。本文就大氣污染物的主要組成及其理化性質(zhì)、大氣污染與人群呼吸道疾病的流行病學調(diào)查、機體呼吸道微生態(tài)改變的預測、大氣污染對呼吸道疾病的影響、大氣污染對呼吸系統(tǒng)的影響趨勢、呼吸道菌群益生菌的探索進行綜述。

[關鍵詞]大氣顆粒物；呼吸道微生態(tài)；甲型鏈球菌；呼吸道感染；益生菌

[中圖分類號] R122.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2017）04（c）-0012-04

[Abstract]Air pollutants are varieties of solid and liquid particulate matter generated by natural and human activities.The pollutants are easy to absorb the air suspended metal ions，inorganic components，organic ingredients，biological substances， etc..When entering into respiratory tract and adsorbing on the mucous membrane，it causes abnormal changes in the respiratory tract micro-ecology.A reduction in the normal flora of the mouth，such as Streptococcus type A，or the invasion of foreign bacteria，can break the micro ecological balance，causing respiratory infections.The mutual antagonism between the respiratory tract flora should be beneficial to actively explore，and Probiotics should be selected， Probiotics treatment should be initiated.In this paper，the main atmospheric pollutant composition and physicochemical properties，atmospheric pollution and human respiratory disease epidemiology，the respiratory tract microecology change predictiont，the influence of air pollution on the respiratory system，the influence trend of air pollution on respiratory system and the exploration of respiratory tract flora probiotics were reviewed.

[Key words]Airborne particulate matter；Respiratory microenvironment；Streptococcus type A；Respiratory tract infection；Probiotics

大氣污染物是由自然和人類活動所產(chǎn)生的各種固態(tài)和液態(tài)顆粒狀物質(zhì)的總稱，易于吸附空氣中懸浮的金屬離子、無機成分、有機成分、生物物質(zhì)等。近年來，大氣污染伴隨工業(yè)化的飛速發(fā)展而加劇。本文就大氣污染物的主要組成及其理化性質(zhì)、大氣污染與人群呼吸道疾病的流行病學調(diào)查、機體呼吸道微生態(tài)改變的預測、大氣污染對呼吸道疾病的影響、大氣污染對呼吸系統(tǒng)的影響趨勢以及呼吸道菌群益生菌的探索進行綜述。

1大氣顆粒物組成及理化特性

大氣污染物是由于植被破壞、土質(zhì)疏松形成揚沙天氣肆虐、汽車尾氣、冬季供暖、工業(yè)廢氣隨意排放、秸稈燃燒、建筑粉塵等自然和人類活動作用下形成，是各種固態(tài)和液態(tài)顆粒狀物質(zhì)的總稱。若其懸浮在空中，可使能見度<10 km，導致空氣中普遍存在混濁現(xiàn)象的天氣狀況，且在大中城市呈不斷上升趨勢，已經(jīng)成為嚴重威脅人類健康的環(huán)境問題[1-2]。從2002年開始，世界衛(wèi)生組織在《世界衛(wèi)生報告》中明確指出室內(nèi)空氣污染與糖尿病、膽固醇過高癥、高血壓以及肥胖的發(fā)生等共同列為人類健康的十大危險因素[3]。目前，大氣污染物主要分為大氣顆粒物（PM10、PM2.5）、較大陽離子（Na+、NH4+、K+、Ca2+和Mg2+）、較大陰離子（Cl-、NO3-和SO42-）和揮發(fā)性有機化合物[苯系物、苯并（a）芘]。美國環(huán)境保護署（EPA）將以上幾種污染物定義為常見污染物，也被稱為標準污染物[4]。

影響人類身體健康的主要污染物包括大氣顆粒物（PM2.5、PM10）、SO2、NOX，其中大氣顆粒物化學組成復雜且危害較大，是人體健康、大氣可見度和空氣質(zhì)量的重要影響因子[5]。根據(jù)其存在狀態(tài)也可分為氣態(tài)和氣溶膠兩類，氣態(tài)污染物主要包括SO2、NOX、CO和Oadb。氣溶膠被稱為大氣顆粒物，按照空氣動力學直徑分成4類，總懸浮顆粒物（total suspended particulates，TSP）、可吸入顆粒物（IP；PM10）、細顆粒物（fine particle，fine particulate matter；PM2.5）、超細顆粒物（ultrafine particle；ultrafine particulate matter；PM0.1）[6]。大氣顆粒物中PM10被WHO稱為可入胸部的顆粒物，PM10對健康的風險是由于碳質(zhì)和金屬部分構成，其可溶性無機化學成分的濃度與呼吸和循環(huán)系統(tǒng)疾病而入院的關系密切相關。PM2.5的粒徑小、比表面積大，易于吸附空氣中的有毒有害物質(zhì)，Pooley與Gibbs定義其為可入肺的顆粒物，其組成成分包括金屬鎳，隨人呼吸進入氣管和支氣管，再進入到肺泡上皮細胞和血液中，引起局部炎癥氧化應激反應，導致炎性介質(zhì)（IL-6、IL-8、TNF-α等）釋放入血從而進行全身效應與炎癥，增加心血管疾病發(fā)生的風險[7-8]。大氣污染物對呼吸系統(tǒng)損害主要依靠其表面吸附的化學物質(zhì)。可溶性無機成分暴露與呼吸和心血管疾病引起的死亡之間具有相關性，但不同地區(qū)的顆粒的化學成分也不相同[9]。不同化學成分所引起的生物效應可能是由于顆粒物的各種特性例如質(zhì)量、尺寸、表面積導致，所以在大氣污染顆粒物的研究中要考慮物理和化學性質(zhì)，并且數(shù)據(jù)作用不同的統(tǒng)計方法分析，其結果比較也存在困難，因此不同的健康風險與大氣顆粒物的濃度和化學成分相關，收集并分析其內(nèi)部餾分，有助于建立更具選擇性的污染控制政策以及控制與發(fā)病率、死亡率關系更顯著的化合物的具體排放源的政策。

2呼吸道菌群在大氣污染下的狀態(tài)

正常情況下，健康人呼吸道存在著不同種類和數(shù)量的微生物，其在鼻、咽、喉等部定居，多達21個菌屬200多個菌種，這些菌種成為人體上呼吸道固有“正常菌群”[10]。魯辛辛等[11]查明了健康人口咽黏膜菌群的密集度：常見7～8個菌屬，13～16個菌種，其中以甲型鏈球菌（α-Hemolytic strep-tococcus，簡稱“甲鏈”）為主（占40%～60%），其他分別為奈瑟菌屬（20%～30%）、棒狀桿菌屬（5%～10%）、葡萄球菌屬（4%～8%）、厭氧鏈球菌群和梭桿菌屬（0%～40%）。健康嬰兒口咽部黏膜共有6種菌屬，包括棒狀桿菌屬、葡萄球菌屬、鏈球菌屬、差異球菌屬、嗜血桿菌屬、莫拉菌屬。甲型鏈球菌是口咽部優(yōu)勢菌群，重污染區(qū)低于輕污染區(qū)，而且重污染區(qū)致病菌高于輕污染區(qū)，導致寄居在人體表和外界相通的腔道的微生物與微生物、微生物與人體以及微生物和人體與外界環(huán)境相互依存、相互制約的環(huán)境遭到破壞。正常菌群通過纖毛擺動、相互競爭、上皮細胞不斷更新和刺激局部免疫球蛋白等維持呼吸道健康以及對抗病原體，保護機體免受致病菌侵襲[12]，因此說明大氣污染可使健康人口咽部正常菌群失衡。

隨著微生態(tài)學的研究進展，可以根據(jù)其研究目的選擇不同的動物模型包括無菌動物、基因敲除動物、斑馬魚以及線蟲等，可以分別控制實驗中的遺傳因素和微生物因素，進而有效達到研究菌群對宿主作用的分子機制的目的[13-15]。有實驗顯示，給大鼠染毒染塵后口咽部菌群種類數(shù)量都出現(xiàn)明顯變化[16]，口咽拭子檢查分泌物發(fā)現(xiàn)菌群種類數(shù)量增多，口咽部理化性質(zhì)發(fā)生改變，導致呼吸道菌群失衡，寄生在呼吸道的正常菌群遭到破壞，這使得條件致病菌增多，進而引起呼吸系統(tǒng)疾病，甚至可威脅生命。這些都提示大氣污染可導致呼吸道菌群改變及致病菌豐度和密度的增加；優(yōu)勢菌以致病菌為主，出現(xiàn)定位、定性、定量的改變，也證明長期生活在環(huán)境污染的空氣中會使機體呼吸系統(tǒng)疾病易感性增強[16]。大氣污染對呼吸道確有損傷作用，機體微生物群中原籍菌的優(yōu)勢菌下降或消失，外籍菌超過一定數(shù)量，導致微生態(tài)平衡遭到破壞。人體受致病菌群的感染不僅取決于病原微生物自身的性質(zhì)與特征，更取決于人體內(nèi)環(huán)境的微生態(tài)平衡以及這種平衡對人體免疫系統(tǒng)的激活及應答反應。

3大氣污染與呼吸系統(tǒng)疾病關聯(lián)

每年，我國由于城市大氣污染而引起的呼吸系統(tǒng)門診病例逐年增加，大氣污染造成的環(huán)境破壞與呼吸道疾病的損失在我國GDP指數(shù)中所占的比例已呈現(xiàn)上升狀態(tài)，特別是在對敏感人群，如兒童和老人[17]。呼吸道疾病[如咳嗽、哮喘、呼吸困難、慢性阻塞性肺?。–OPD）、肺功能降低、支氣管炎等]已成為當今危害人類健康的常見且重要的疾病之一，研究其致病機制及影響因素能夠為及時采取有效的科學防治措施奠定理論基礎[18]。大氣顆粒物數(shù)量和濃度的不斷增加，將直接導致大氣能見度不斷降低，誘發(fā)呼吸系統(tǒng)出現(xiàn)微生態(tài)失調(diào)，微生物發(fā)生定位、定性或定量的改變，微生物系統(tǒng)的生物屏障作用被削弱，外籍菌或致病菌入侵、定植、繁殖。呼吸道微生態(tài)系統(tǒng)由生理性作用轉變?yōu)椴±硇宰饔?，形成抗原，啟動機體的免疫系統(tǒng)，刺激機體，產(chǎn)生抗體、免疫復合物等發(fā)生免疫應答。當自身免疫應答不能抵御病原微生物群落的改變時不僅可引起肺損傷，隨血液循環(huán)還可以引起機體免疫變態(tài)反應與氧化應激從而導致呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的系統(tǒng)性炎癥反應及DNA的損傷，介導臟器損傷[19-20]。

呼吸系統(tǒng)疾病是一類影響人類健康的常見疾病，其中COPD的發(fā)病機制與氧化應激有關。有害顆粒和氣體誘發(fā)的肺部炎癥以及促發(fā)氧化應激反應形成COPD。據(jù)估計，到2020年其將成為引起全球總死亡的第三主因和造成身體殘障的第五主因，但其發(fā)病機制尚不完全明確，大氣顆粒物只作為其促發(fā)因素，是否致病與個體差異有關[21]。隨著大氣污染、全球變暖，可吸入顆粒物濃度與呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率和死亡率關系密切且呈正相關，尤其是與呼吸系統(tǒng)疾病和心臟病[22-26]。長期暴露在大氣污染物下，首先會損害人體的呼吸系統(tǒng)，同時影響人體的心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)，甚至引起人體遺傳物質(zhì)的損傷[27]。大氣污染對人體各大系統(tǒng)確實存在危害，但其是通過怎樣的過程致使人體內(nèi)環(huán)境紊亂？這其中存在個體差異。對于不同個體危害嚴重程度不同，對大氣污染顆粒物的吸入敏感程度不同，累計部位亦不盡相同。

4益生菌治療的發(fā)展前景

國家的繁榮富強和工業(yè)化生產(chǎn)總值的提高，一方面切實保障了人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求，但另一方面所帶來的汽車尾氣、霧霾和大氣污染物等已經(jīng)影響了人們的生活健康。如今所提倡的益生菌治療是指益生菌（Probiotics）的協(xié)同有益菌、營養(yǎng)特性以及免疫特性，其存在于呼吸系統(tǒng)、人體腸道、生殖系統(tǒng)內(nèi)，是能產(chǎn)生健康功效，達到改善宿主微生態(tài)平衡、發(fā)揮有益作用的活性微生物[28]?，F(xiàn)如今，腸道益生菌與陰道益生菌的研究已經(jīng)大范圍開展，并且取得了相應的成效。胃腸道炎癥以及抗生素濫用引起的腹瀉、幽門螺桿菌感染均可通過益生菌治療而恢復腸道內(nèi)菌群平衡，增強免疫功能。由此可見，呼吸道中的益生菌也可以發(fā)揮其獨特功效，成為呼吸道菌群平衡的屏障。大氣污染對呼吸道微生態(tài)失衡起著決定性作用，呼吸道優(yōu)勢菌數(shù)的減少導致呼吸系統(tǒng)疾病逐漸嚴重?？谘什筐つさ恼＞阂约仔玩溓蚓鸀橹?，并能有效拮抗一些致病菌或外籍菌的異常定植和繁殖，起到屏障作用，而且作為上呼吸道的益生菌可通過生物奪氧、菌群調(diào)整、生物拮抗達到防治上呼吸道感染的作用[29]。肖純凌等[30]應用微生態(tài)學原理篩選出對呼吸道黏膜有保護作用的生理性優(yōu)勢菌株制成微生態(tài)制劑，為大氣污染對呼吸道的菌群改變及呼吸道感染的防治開辟一條新途徑。但臨床上仍舊存在針對上呼吸道感染患者濫用抗生素的現(xiàn)象，不僅破壞了患者的微生態(tài)平衡，引起耐藥菌株的產(chǎn)生增加，而且患者還可能出現(xiàn)藥物過敏和其他毒副作用，同時也增加了患者的醫(yī)療負擔[31]。有研究顯示，甲型鏈球菌對青霉素所致上呼吸道微生態(tài)失調(diào)以及對實驗中小鼠口咽部菌群有調(diào)節(jié)作用，期望能從微生態(tài)角度闡釋微生態(tài)制劑在防治上呼吸道感染方面的作用機制[32]。有動物實驗顯示，口服某種乳酸桿菌對呼吸道的變態(tài)反應有調(diào)節(jié)作用[33]。通過對使用機械呼吸患者的實驗研究顯示，服用乳酸桿菌組患者較服用安慰劑組患者發(fā)生呼吸機相關性肺炎（ventilator associated pneumonia，VAP）的患病率顯著降低，并且使用抗菌藥物治療VAP時間顯著縮短，而且發(fā)現(xiàn)給予鼻飼乳酸菌制劑組的患者可以延緩呼吸道感染假單胞菌，并未發(fā)現(xiàn)使用益生菌的相關不良反應[34-35]。呼吸道優(yōu)勢菌是否都是益生菌尚未可知，但有些有益于呼吸道的菌群制劑用于動物及人類都取得了相應的療效，因此改善菌群動態(tài)平衡對呼吸道微生態(tài)恒定至關重要。

5展望

研究顯示，當人出生的時候，呼吸道微生物檢測就可以預測有無患支氣管肺發(fā)育不良的風險，可以預防呼吸道疾病并且有益于肺的發(fā)育[36]。在超低出生體重兒中，細菌定植模式如果出現(xiàn)乳酸桿菌數(shù)量的增加，則具有保護性作用；若出現(xiàn)早期的呼吸道菌群失衡則是支氣管肺發(fā)育不良（BDP）的前兆。大氣污染引起的呼吸道菌群失調(diào)可能會引起肺疾病。由于個體差異，疾病的發(fā)病機制是否與菌群失調(diào)有關也是正在研究的問題。我國對呼吸道微生態(tài)的研究尚少，應該加強對大氣環(huán)境的監(jiān)控，微生態(tài)制劑的廣泛應用可以給呼吸道疾病的防治提供新的有效手段。對呼吸道益生菌制劑進行深入研究，有助于及時調(diào)節(jié)對呼吸道微生態(tài)菌群的保護。益生菌的療效也是因人而異，因環(huán)境而異，所處環(huán)境不同，機體內(nèi)環(huán)境狀態(tài)不同對益生菌的吸收或排斥亦不同。不同益生菌效果強弱不同，相同益生菌效果對不同個體調(diào)節(jié)平衡也不盡相同。益生菌之間的協(xié)同作用與拮抗作用也尚需研究。但隨著科學研究與科學技術的深入，分子生物學、免疫熒光標記技術的不斷成熟，其成分可以被標記用于試驗中，以觀察是否具有促進呼吸道菌群平衡的作用，進而達到治療效果。

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（收稿日期：2017-02-28 本文編輯：祁海文）