張文樓，鄧芙蓉

（北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院勞動(dòng)衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學(xué)系，北京 100191）

顆粒物污染是全球主要的環(huán)境問(wèn)題之一，而人的一生中約有80%以上的時(shí)間是在室內(nèi)度過(guò)的，老年人、兒童及患有慢性疾病的人群在室內(nèi)度過(guò)的時(shí)間可能更長(zhǎng)［1－3］，更多地暴露于室內(nèi)顆粒物，因此，室內(nèi)顆粒物污染與人群健康關(guān)聯(lián)密切。近年來(lái)，我國(guó)的大氣顆粒物污染防治已取得了顯著成效，然而，室內(nèi)顆粒物污染狀況仍不容樂(lè)觀。盡管我國(guó)室內(nèi)細(xì)顆粒物（fine particulate matter，PM2.5）的濃度也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但其下降速率（平均每年2.3 μg／m3）尚不及室外（平均每年5.3 μg／m3）的一半［4］。

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）是全球主要的慢性呼吸系統(tǒng)疾病之一，其特征在于持續(xù)的呼吸道癥狀和氣流受限，通常是由于長(zhǎng)期暴露于有害顆?；驓怏w所引起［5］。據(jù)估計(jì)，全球COPD患者已近3億［6］；在我國(guó)，20歲及以上人群中COPD患者已將近1億，40歲及以上人群中COPD患病率高達(dá)13.7%［7］?？諝馕廴九cCOPD的不良預(yù)后有關(guān)［8］，在室內(nèi)空氣污染導(dǎo)致的過(guò)早死亡中COPD患者占比達(dá)17%［9］。

顆粒物污染已被認(rèn)為是COPD發(fā)病的重要危險(xiǎn)因素［7，10］。顆粒物是一種包含數(shù)百種化學(xué)物質(zhì)的復(fù)雜混合物，室內(nèi)顆粒物不僅來(lái)源于室外滲透，還存在烹飪等重要的室內(nèi)來(lái)源，其組成成分不同于室外顆粒物，對(duì)人群心肺健康的影響特征也可能有別于室外顆粒物。本文將對(duì)室內(nèi)顆粒物污染特征（包括質(zhì)量濃度、粒徑、化學(xué)組成和來(lái)源）與COPD患者心肺健康關(guān)聯(lián)的研究證據(jù)進(jìn)行總結(jié)，以期為開(kāi)展進(jìn)一步的相關(guān)研究提供依據(jù)與思路。

1 室內(nèi)顆粒物污染對(duì)COPD患者呼吸系統(tǒng)的影響

空氣中懸浮的顆粒物可直接被人體吸入并沉積于呼吸系統(tǒng)的各個(gè)部位，從而引發(fā)和加重呼吸系統(tǒng)疾病。迄今為止，室內(nèi)顆粒物污染與COPD患者呼吸健康相關(guān)的研究主要開(kāi)展于污染水平更低的發(fā)達(dá)國(guó)家，而在室內(nèi)顆粒物污染較為嚴(yán)重的發(fā)展中國(guó)家［11］，相關(guān)研究證據(jù)十分有限。

1.1 室內(nèi)顆粒物污染與肺功能 肺功能是COPD診斷以及反映COPD患者呼吸功能受損最為重要的指標(biāo)之一。Chi等［12］在北京開(kāi)展的定組研究發(fā)現(xiàn)，采暖期室內(nèi)PM2.5的2 d滑動(dòng)平均濃度每增加一個(gè) 四分位數(shù)區(qū) 間 （interquartile range，IQR，102.4 μg／m3），患者第1秒用力呼氣量（forced expiratory volume in the first second，F(xiàn)EV1）降低1.7%。然而，在室內(nèi)污染水平更低的發(fā)達(dá)國(guó)家，Hart等［13］在125例COPD患者中開(kāi)展的研究觀察到，室內(nèi)PM2.5濃度每升高一個(gè)IQR（5.80 μg／m3），使用支氣管擴(kuò)張劑后用力肺活量（forced vital capacity，F(xiàn)VC）降低23.49 ml；其他研究均未觀察到室內(nèi)顆粒物短期暴露與COPD患者肺功能改變之間的關(guān)聯(lián)［14－17］。

顆粒物的某些組分可能與COPD患者肺功能受損的關(guān)聯(lián)更為密切。研究發(fā)現(xiàn)低水平室內(nèi)黑炭（black carbon，BC） ［平均濃度（0.24±0.28）μg／m3］濃度 每升高 一個(gè)IQR（0.22 μg／m3），COPD患 者FEV1、FVC和FEV1／FVC分 別 降 低17.87 ml、7.53 ml和0.35%［13］，BC被 認(rèn) 為 是PM2.5中交通來(lái)源的成分。不過(guò)，室內(nèi)顆粒物的其他成分（比如無(wú)機(jī)元素）與COPD患者肺功能受損的關(guān)聯(lián)尚待進(jìn)一步探討［18－19］。

室內(nèi)顆粒物存在室內(nèi)和室外來(lái)源，國(guó)內(nèi)外研究多采用示蹤元素對(duì)室內(nèi)PM2.5的來(lái)源進(jìn)行拆分，歐美國(guó)家常選取硫或鎳等作為示蹤元素，然而，由于室內(nèi)PM2.5來(lái)源的差異，鐵元素被認(rèn)為是更適用于我國(guó)的示蹤元素［20］。Chi等［12］的研究觀察到采暖期室內(nèi)源PM2.5與COPD患者FEV1下降有關(guān)；而Ebelt等［21］的研究則觀察到室外源PM2.5與FEV1下降之間的關(guān)聯(lián)。這可能與不同地區(qū)顆粒物的室內(nèi)外源譜不同有關(guān)，需要進(jìn)一步明確各類(lèi)來(lái)源的室內(nèi)PM2.5對(duì)COPD患者的健康影響，以?xún)?yōu)化室內(nèi)空氣污染控制策略。

1.2 室內(nèi)顆粒物污染與呼吸道癥狀 持續(xù)的呼吸道癥狀是COPD的重要特征之一，主要包括呼吸困難、咳嗽和（或）咳痰等，COPD伴有呼吸系統(tǒng)癥狀的急性惡化已成為診斷COPD急性加重的重要診斷標(biāo)準(zhǔn)［5］。在我國(guó)臺(tái)灣19例COPD患者中開(kāi)展的定組研究發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)較高的顆粒物水平（PM2.5＞35 μg／m3或PM10＞125 μg／m3）與患者更嚴(yán)重的喘息癥狀和更頻繁的急性加重有關(guān)［22］。Osman等［23］的研究發(fā)現(xiàn)，仍在吸煙的COPD患者中，其室內(nèi)PM2.5暴露水平與其圣喬治呼吸問(wèn)卷（St.George′s Respiratory Questionnaire，SGRQ）癥狀評(píng)分呈正相關(guān)。即使在低水平的室內(nèi)顆粒物暴露下，Hansel等［17］也觀察到室內(nèi)平均濃度（12.2±12.2）μg／m3PM2.5短期暴露與COPD患者喘息癥狀、藥物使用以及重度急性加重（急診或住院）風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)；依據(jù)體重指數(shù)（body mass index，BMI）分層后發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)PM2.5與COPD患者多種不良呼吸結(jié)局的關(guān)聯(lián)在肥胖人群（BMI≥30 kg／m2）中更為顯著［24］。研究者還通過(guò)對(duì)多種過(guò)敏原的血清特異性IgE分析將COPD患者分為特應(yīng)性和非特應(yīng)性組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)室內(nèi)PM2.5與特應(yīng)性組呼吸道癥狀發(fā)生增加和藥物使用關(guān)聯(lián)更為顯著［25］。

2 室內(nèi)顆粒物污染對(duì)COPD患者心血管系統(tǒng)的影響

短期和長(zhǎng)期PM2.5暴露是心血管疾病發(fā)生發(fā)展的最重要的環(huán)境危險(xiǎn)因素［26］。而COPD患者發(fā)生心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加，這會(huì)對(duì)其預(yù)后產(chǎn)生不良影響［27－28］。研究發(fā)現(xiàn)，即使低水平的PM2.5暴露也會(huì)增加COPD患者發(fā)生心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)［29］，因此，室內(nèi)顆粒物污染對(duì)COPD患者心血管健康的影響也不容忽視。

2.1 室內(nèi)顆粒物污染與心臟自主神經(jīng)功能 心率變異性（heart rate variability，HRV）是一種無(wú)創(chuàng)地反映自主神經(jīng)對(duì)心臟節(jié)律調(diào)控的有效指標(biāo)，HRV降低被認(rèn)為與高血壓、心肌梗死等多種心血管疾病發(fā)生發(fā)展有關(guān)［30］，同時(shí)也被認(rèn)為是顆粒物污染介導(dǎo)心血管疾病的潛在機(jī)制之一［26］。Pan等［1］在北京開(kāi)展的定組研究發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)不同粒徑顆粒物（PM0.5、PM1.0、PM2.5、PM5.0和PM10） 和BC均與COPD患者HRV指標(biāo)下降和心率增加有關(guān)，更小粒徑的顆粒物的效應(yīng)更強(qiáng)，并且室內(nèi)顆粒物和BC暴露對(duì)超重患者（BMI≥24 kg／m2）高頻功率（high－frequency power，HF）的效應(yīng)更強(qiáng)；Pan等［31］對(duì)其中8對(duì)穩(wěn)定期COPD患者及其健康配偶的分析發(fā)現(xiàn)，相較于健康老年人，室內(nèi)顆粒物和BC暴露對(duì)COPD患者心臟自主神經(jīng)功能影響存在更強(qiáng)的滯后效應(yīng)。張文樓等［32］的研究還發(fā)現(xiàn)室內(nèi)PM2.5和粗顆粒物（coarse particulate matter，PM2.5－10）的某些金屬組分可能與COPD患者心臟自主神經(jīng)功能失衡有關(guān)。遲銳等［33］的研究發(fā)現(xiàn)，與室外來(lái)源的PM2.5相比，室內(nèi)來(lái)源的PM2.5暴露對(duì)COPD患者心臟自主神經(jīng)功能的影響更為明顯。不過(guò)，Ebelt等［21］的研究并未觀察到室內(nèi)來(lái)源的PM2.5與HRV指標(biāo)的顯著關(guān)聯(lián)，這可能與其樣本量較小、PM2.5濃度較低以及組成成分不同有關(guān)。

2.2 室內(nèi)顆粒物污染與血壓 血壓也是評(píng)估機(jī)體心血管功能最為常見(jiàn)的指標(biāo)之一，一項(xiàng)薈萃分析指出，PM2.5升高10 μg／m3與人群收縮壓和舒張壓分別升高1.393 mmHg（95%CI：0.874～1.912）和0.895 mmHg（95%CI：0.49～1.299）有關(guān)［34］。然而，室內(nèi)顆粒物暴露與COPD患者血壓之間的關(guān)聯(lián)尚缺乏研究證據(jù)支 持，Chi等［12］、Jansen等［16］和Ebelt等［21］的研究均未觀察到室內(nèi)PM2.5短期暴露對(duì)COPD患者血壓的影響。一方面可能與這些研究樣本量較小有關(guān)；另一方面，這些研究均為短期研究。一項(xiàng)薈萃分析結(jié)果表明，PM2.5的長(zhǎng)期暴露與血壓升高的關(guān)聯(lián)最強(qiáng)，而短期暴露在累積滯后5 d時(shí)觀察到較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)［34］，因此，有必要開(kāi)展更長(zhǎng)期的研究探討室內(nèi)顆粒物暴露與COPD患者血壓之間的關(guān)聯(lián)。此外，顆粒物是一種復(fù)雜的混合物，與質(zhì)量濃度相比，顆粒物中的某些成分與血壓的關(guān)聯(lián)可能更為密切，Zhang等［18］的研究觀察到室內(nèi)PM2.5的燃燒源和道路粉塵源及其相關(guān)的無(wú)機(jī)組分與COPD患者血壓升高顯著相關(guān)，并且這些組分的暴露存在正向的聯(lián)合效應(yīng)。因此，未來(lái)的研究需要深入分析不同來(lái)源室內(nèi)顆粒物及其組分與人群健康的關(guān)聯(lián)，為采取針對(duì)性措施控制室內(nèi)顆粒物污染提供科學(xué)依據(jù)。

3 室內(nèi)顆粒物污染對(duì)COPD患者心肺健康影響的潛在機(jī)制

3.1 氧化應(yīng)激 氧化應(yīng)激已被認(rèn)為是顆粒物污染導(dǎo)致不良健康結(jié)局的重要機(jī)制之一，Grady等［35］的研究發(fā)現(xiàn)低水平室內(nèi)BC（濃度中位數(shù)0.18 μg／m3）短期暴露與COPD患者尿液中8－羥基－2′－脫氧鳥(niǎo)苷（8－h(huán)ydroxy－2′－deoxyguanosine，8－OHdG）和丙二醛（malondialdehyde，MDA）呈正相關(guān)，在肥胖（BMI＞30 kg／m2）患者中BC與8－OHdG的相關(guān)性更強(qiáng)，而8－OHdG和MDA分別是DNA氧化損傷和脂質(zhì)過(guò)氧化的常見(jiàn)標(biāo)志物。

3.2 炎癥反應(yīng) 暴露于生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的顆粒物誘導(dǎo)的氣道和系統(tǒng)性炎癥可能是其介導(dǎo)心肺不良健康影響的潛在機(jī)制［36］。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)燃煤產(chǎn)生的PM2.5暴露會(huì)誘導(dǎo)哮喘小鼠呼吸道中性粒細(xì)胞等先天性免疫細(xì)胞浸潤(rùn)并加劇其氣道重塑和支氣管周?chē)装Y［37］。體外實(shí)驗(yàn)表明，相較于室外顆粒物，室內(nèi)顆粒物可能具有更高的生物活性，可引發(fā)更強(qiáng)的炎癥反應(yīng)［38］。研究發(fā)現(xiàn)，低水平室內(nèi)顆粒物暴露可誘導(dǎo)COPD患者的全身炎癥，包括外周血中性粒細(xì)胞、C－反應(yīng)蛋白（C－reactive protein，CRP）和白介素－6（interleukin 6，IL－6）增加，在肥胖組中更為顯著［24］。也有研究發(fā)現(xiàn)，低水平的室內(nèi)BC（濃度中位數(shù)0.19 μg／m3）暴露與COPD患者外周血CRP升高有關(guān)［39］。不過(guò)，既往研究未觀察到室內(nèi)顆粒物暴露與COPD患者氣道炎癥標(biāo)志物（呼出氣一氧化氮和呼出氣硫化氫）之間的顯著關(guān)聯(lián)［16，24，40］。

3.3 代謝組學(xué) 近年來(lái)，組學(xué)技術(shù)被廣泛用于識(shí)別環(huán)境暴露對(duì)健康影響的潛在機(jī)制和生物標(biāo)志物，其中，代謝組學(xué)技術(shù)也已開(kāi)始被用于深入探討室內(nèi)顆粒物暴露介導(dǎo)COPD心肺健康效應(yīng)的潛在生物學(xué)機(jī)制。Huang等［41］的研究首次采用尿液代謝組學(xué)方法鑒定了與室內(nèi)PM2.5暴露和COPD相關(guān)的代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)PM2.5可能通過(guò)降低COPD患者的抗氧化能力和肺部能量的產(chǎn)生對(duì)COPD患者健康產(chǎn)生不良影響，其中，PM2.5的多種組分（如As、Se、Sn、Pb、V等）可能發(fā)揮了重要作用。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，室內(nèi)顆粒物污染對(duì)COPD患者心肺健康的威脅不容忽視，即使低水平的室內(nèi)顆粒物暴露也可能產(chǎn)生不良的心肺健康效應(yīng)（表1）。顆粒物是一種包含數(shù)百種化學(xué)物質(zhì)的復(fù)雜混合物，室內(nèi)顆粒物的來(lái)源更為多樣，其組成成分以及對(duì)人群的心肺健康效應(yīng)可能有別于室外顆粒物。然而，目前對(duì)于室內(nèi)顆粒物污染特征（包括關(guān)鍵毒性組分和來(lái)源）及其健康效應(yīng)的研究仍然有限，這十分不利于采取有效的和針對(duì)性的措施改善室內(nèi)空氣污染，保護(hù)易感人群尤其是COPD患者的健康。

表1 室內(nèi)顆粒物與COPD患者心肺健康的流行病學(xué)研究匯總

此外，關(guān)于室內(nèi)顆粒物污染導(dǎo)致COPD患者心肺健康受損的生物學(xué)機(jī)制研究十分有限，仍有待深入的研究，而轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、微生物組學(xué)等多種組學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展為全面、系統(tǒng)和深入闡明室內(nèi)顆粒物暴露影響COPD 患者健康的生物學(xué)機(jī)制提供了良好的機(jī)遇。