環境污染與眼表疾病的關系研究進展

吳安花，譚鋼，邵毅，李娟(西安市第四醫院，西安70004；南華大學附屬第一醫院；南昌大學第一附屬醫院)

·綜述·

環境污染與眼表疾病的關系研究進展

吳安花1,2，譚鋼2，邵毅3，李娟1
(1西安市第四醫院，西安710004；2南華大學附屬第一醫院；3南昌大學第一附屬醫院)

目前環境污染主要指大氣污染、室內污染、光污染等。眼表疾病是最常見的眼科疾病之一，指損傷眼表結構及功能的疾病。大氣污染物NO2、SO2、O3、PM10與非特異性結膜炎的發病有關，臭氧濃度增高和濕度降低可導致干眼癥，空氣污染與眼表疾病的發生發展有關，但大氣污染物導致眼表疾病的具體作用機制尚不明確。甲醛、丙烯醛和顆粒物質等室內污染物可誘導氧化應激和改變淚膜和眼表的細胞因子含量,可導致眼部不適、淚膜不穩定、眼部炎癥和干眼癥。煙霧對眼表損傷的可能機制是煙霧中的有害物質增加了眼淚蒸發或減少淚膜穩定性及人眼表結膜杯狀細胞的數量和黏蛋白的含量，導致淚膜的質或量的異常，從而減少淚液分泌，引起眼部干澀等不適。光污染主要為紫外線輻射，長期慢性紫外線輻射可導致結膜黃斑、氣候性角膜疾病、角膜炎、翼狀胬肉等眼表疾病發病率升高。

眼表疾病；眼表；環境污染；大氣污染；室內污染；光污染

環境污染指人為因素導致環境構成或狀態發生變化，環境素質下降，擾亂、破壞生態系統及人類正常生產生活條件的現象。環境污染對人體健康的危害是目前的研究熱點。眼球是人體的重要器官，眼表上皮細胞作為眼的首道屏障,其對維持眼表面的健康發揮著關鍵作用。眼表上皮細胞結構異常和/或功能障礙,將導致眼表上皮疾病。眼表直接暴露在外界環境中，僅由7～10 μm淚膜將角結膜上皮細胞與周圍環境因素隔離，有害物質極易進入眼睛造成流淚、干澀、眼癢、眼紅、眼痛、異物感等不適，嚴重影響人們日常工作和生活。眼表疾病概指損傷眼表結構及功能的疾病，是最常見的眼科疾病，臨床上常見的眼表疾病主要有眼表(角膜和結膜)的感染性炎癥(如細菌、病毒、衣原體感染)、干眼癥、過敏性角結膜炎及眼表面外傷等[1]。近年來，眼表疾病的發病率逐年上升，但目前尚缺乏環境污染對眼表疾病的系統認識[2]。環境污染主要包括水型污染、氣型污染、土壤污染，現將從大氣污染、室內污染、光污染等環境污染與眼表疾病的關系研究進展綜述如下。

1 大氣污染與眼表疾病的關系

大氣污染已成為全球公共衛生領域中最重要的問題之一。其中大氣顆粒物(PM)是大氣環境中化學組成最復雜、危害最大的污染物。流行病學研究證實暴露于空氣中的 PM 對人體的健康構成嚴重威脅，與慢性阻塞性肺疾病、哮喘、心血管疾病、自身免疫性疾病、發育損害、表觀遺傳異常等疾病的發生發展有關[3]。眼表直接暴露于外界環境中，直接接觸PM。2012年Chang 等[4]報道空氣污染與臺灣地區非特異性結膜炎門診病人數量呈正相關，原因是空氣污染物NO2、SO2、O3、PM10增加了非特異性結膜炎患者的就診率。Hong 等[5]通過回顧性研究發現環境中溫度和高水平NO2、O3增加了過敏性結膜炎患者門診就診率。Li等[6]通過回歸分析得出空氣質量指數與結膜炎門診病人數量有一個積極的關系，由于秋冬季節煤炭消費取暖、節假日燃放煙花爆竹、低溫導致環境污染物難以播散，PM水平逐漸升高，因此濟南的秋冬季節(10月～次年3月)非特異性結膜炎患者就診人數明顯高于春季(4月)和夏季(9月)。Hwang等[7]研究室外空氣污染和人群干眼癥之間的聯系，研究結果表明干眼癥與臭氧濃度增高和濕度降低有關,而與PM10水平無關。Yongsub等[8]報道發現空氣污染會使眼表損害增加，但PM2.5與過敏性結膜炎的直接關系目前尚未完全得到證實。Malerbi等[9]研究發現環境中顆粒物和一氧化碳的水平增加可能與瞼板腺功能障礙有關。大氣污染對眼表有損傷性，以上研究從流行病學角度探討了環境污染與特定人群眼表疾病(結膜炎)發生的相關性，并且表明大氣污染、溫度變化可能促進了結膜炎的發生發展甚至惡化，但是大氣污染對眼表的影響機制及其與其他眼表疾病如角膜炎、結膜炎、干眼癥等之間的相關性研究尚少。

干眼癥發生的誘因或外因中首要因素為環境因素，主要是指煙塵、風沙、空調等造成淚液蒸發過強。近年來霧霾、空氣污染指數、PM10、PM2.5等環境數據對人體危害的研究日漸成為人們關注的焦點。那么，大氣顆粒物對眼表的影響機制是怎樣的呢？Hong等[10]研究表明煤塵顆粒可通過降低淚液分泌水平、破壞淚膜穩定性、降低淚液溶菌酶水平、促使結膜囊TNF-α生物學活性升高及結膜上皮NF-κB高表達等途徑導致與煤塵密切接觸的煤礦工人及實驗兔干眼的發生。研究[11]發現，眼表系統的功能障礙均可通過影響淚膜高滲透壓、淚膜的不穩定性這兩個關聯的因素出現眼部癥狀。眼表淚膜層僅有7～10 μm，PM極易破壞淚膜穩定性，導致眼表疾病的發生。本研究前期用PM2.5/PM10混懸液點眼建立小鼠眼表損傷模型，結果表明 PM2.5/PM10可導致小鼠淚膜功能和角膜上皮組織結構異常，初步證實了大氣顆粒物可能對眼表產生損害。Gao等[12]研究發現， PM2.5可通過促進氧自由基的生成而導致角膜上皮細胞DNA損傷，促進細胞衰老。大氣顆粒物種類繁多、成分復雜，不同直徑的顆粒物對人體健康影響不同，已有研究表明直徑越小的顆粒物對人體危害越大[13]，但不同成分或不同直徑的大氣顆粒物對眼表的影響及其具體作用機制尚有待于更進一步研究。

2 室內污染與眼表疾病的關系

人類生活離不開大氣環境，也離不開室內環境。據美國等相關環境機構調查，大多數人每天60%～90%的時間于室內度過。因此，室內空氣質量的優劣與人體健康有關。隨美化及改善居室、辦公場所等環境的需求增加，其導致的室內污染日益成為人們關注的對象。甲醛作為室內主要污染物之一，位居我國有毒化學品名單第2位，嚴重威脅人體的健康。有研究表明處于低濃度甲醛環境中，可能導致咳嗽、惡心、頭痛、皮膚過敏等癥狀；若長期暴露低濃度甲醛可以引發呼吸道疾病、老弱病殘等敏感人群體質下降；高濃度甲醛則可損傷免疫系統、神經系統等[13]。同時甲醛有致癌、致畸的作用，國際癌癥研究所已建議將其作為可疑致癌物對待。Wakamatsu等[14]研究發現甲醛、丙烯醛和顆粒物質等室內污染物可誘導氧化應激和改變淚膜和眼表的細胞因子水平,導致眼部炎癥和干眼癥。此外,甲醛與眼部不適的癥狀和(或)淚膜不穩定的發展[15]有關。

吸煙所產生煙霧是室內污染的另一主要來源，煙霧中含有醛類、氮化物和酚類化合物等，其對人體健康危害極大，全球吸煙人數達11億，每年因吸煙死亡的人數約有500萬。而眼表雖有淚膜保護，但淚膜是一個直接暴露在空氣中的復雜的、多層液體,其可以被多種物理過程(如熱、吹氣、濕度)以及氣溶膠和燃燒產物改變。那么，長期或慢性暴露于煙霧中會對眼表產生哪些影響呢？Thomas等[16]研究發現煙霧不僅縮短吸煙者淚膜破裂時間,而且使淚膜脂質層發生變化,角膜和結膜的敏感性降低,淚液溶菌酶濃度下降，從而減少淚液分泌。Ward等[17]研究表明吸入二手煙有類似的效果。Uchino等[18]研究表明吸煙者淚液分泌減少的可能機制是煙霧使結膜杯狀細胞密度和淚液中MUC5AC濃度降低。上述研究表明煙霧對眼表損傷的可能機制是煙霧中的有害物質增加了眼淚蒸發或減少淚膜穩定性及人眼表結膜杯狀細胞的數量和黏蛋白的含量，導致淚膜的質或量的異常，從而減少淚液分泌，引起眼部干澀等不適。

發展中國家欠發達地區人群眼表衛生健康問題也是一個不容忽略的問題。在發展中國家，人們經常使用生物燃料、木材和煤等固體燃料做飯和取暖。做飯時，這些固體燃料燃燒產生的煙霧及烹飪時食物本身釋放的煙霧對人體眼表的損害不容小視。因此，我們在探討室內污染對機體眼表的影響時，應該考慮地域、經濟發展水平、衛生條件、生活環境的不同與眼表疾病發病率及發病類型的差異性。

3 光污染與眼表疾病的關系

光污染是一類新的、尚不完全被人們所認識的環境污染。其對人類健康構成危害,常見的是對眼睛和皮膚的傷害。人眼每天暴露于紫外線輻射中，結膜黃斑、角膜炎、氣候性角膜病變、翼狀胬肉等眼科疾病被認為與暴露于紫外線輻射有關[19]。Covoneo等[20]發現紫外線輻射和翼狀胬肉的患病率呈正相關。Atkinson等[21]研究表明紫外線破壞了角膜緣的屏障功能, 引起結膜上皮向角膜過度增殖。劉祖國等[22]研究發現戶外工作者的眼表組織中p53蛋白表達較戶內工作者顯著上升, 表明紫外線可能通過引起p53 蛋白的異常表達導致翼狀胬肉的發生。長時間暴露與紫外線輻射中，不僅增加了翼狀胬肉的發病率，也導致結膜黃斑、氣候性角膜疾病、角膜炎等眼表疾病發生率升高。Norn等[23]報道生活在紅海地區的阿拉伯人結膜黃斑發病率很高。Klintworth等[24]研究發現在紫外線超閾值的環境中，CDK的發生概率顯著增加。Cullen[25]研究發現急性暴露于紫外線B、紫外線C 6 h后可發生暴露性角膜炎，在暴露8～12 h后可自行緩解。動物實驗[26]表明，閾上劑量的紫外線B輻射通過細胞脫落和細胞凋亡兩種途徑加速角膜上皮生理性丟失,引起眼痛癥狀。

某些特殊工種或活動會增加光污染對機體眼表的損傷。Sekelj等[27]研究發現電焊工人、沖浪運動員、海員、漁民等是翼狀胬肉的高發人群, 可能是由其工作性質決定其接受較多日光照射(紫外線B)所致。當前關于紫外線對眼表的影響多集中在翼狀胬肉這一類眼表疾病上，目前尚缺乏光污染對眼表損傷的廣泛認識及眼表防護的概念。因此，在紫外線強的夏秋季，減少外出活動，特定工作環境(室外建筑、高空作業)、特定人群(電焊工人、沖浪運動員、海員、漁民)適當減少戶外工作時間或者通過穿戴防紫外線服裝、防曬帽、涂抹防曬霜、打遮陽傘、佩戴紫外線屏蔽眼鏡、濕房鏡、太陽眼鏡或隱形眼鏡等有效的防護紫外線輻射措施來減少紫外線對人體及眼表的損害[28～30]。

綜上所述，大氣污染、室內污染、光污染等都會不同程度的影響人體眼表的健康。大氣污染物NO2、SO2、O3、PM10與非特異性結膜炎的發病有關，臭氧濃度增高和濕度降低可導致干眼癥，空氣污染與眼表疾病的發生發展有關，但大氣污染物導致眼表疾病的具體作用機制尚不明確。甲醛、丙烯醛和顆粒物質等室內污染物可誘導氧化應激和改變淚膜和眼表的細胞因子含量,可導致眼部不適、淚膜不穩定、眼部炎癥和干眼癥。煙霧對眼表損傷的可能機制是煙霧中的有害物質增加了眼淚蒸發或減少淚膜穩定性及人眼表結膜杯狀細胞的數量和黏蛋白的含量，導致淚膜的質或量的異常，從而減少淚液分泌，引起眼部干澀等不適。光污染主要為紫外線輻射，長期慢性紫外線輻射可導致結膜黃斑、氣候性角膜疾病、角膜炎、翼狀胬肉等眼表疾病發病率升高。

[1] 劉祖國, 陳家祺.提高我國常見眼表疾病的診斷與治療水平[J].中華眼科雜志, 2004, 40(3):145-146.

[2] Kastelan S, Tomi M, Salopek-Rabat J, et al. Diagnostic procedures and management of dry eye[J]. Biomed Res Int， 2013，2013(2013):309723.

[3] 闡海東，陳秉衡．我國大氣顆粒物暴露與人群健康效應的關系[J]．環境與健康，2002，19(6)：422-424．

[4] Chang CJ,Yang HH, Chang CA, et al. Relationship between air pollution and outpatient visits for nonspecific conjunctivitis[J].Invest Ophtha Vis Sci，2012，53(1):429-433.

[5] Hong J, Zhong T,Li H, et al. Ambient air pollution, weather changes, and outpatient visits for allergic conjunctivitis: A retrospective registry study[J]. Sci Rep， 2016(6)：23858.

[6] Li Z, Bian X, Yin J, et al. The effect of air polution on the occurrence of nonspecific conjunctivitis[J]. J Ophthalmol， 2016，100(37):3628762.

[7] Hwang SH, Choi YH, Paik HJ, et al. Potential Importance of Ozone in the Association Between Outdoor Air Pollution and Dry Eye Disease in South Korea[J]. AMA Ophthalmol, 2016，134(5)：27-59.

[8]EomY, SongJS, LeeY, et al. Effect of titanium dioxide nanoparticle exposure on the ocular surface: an animal study[J]. Ocul Surf， 2016，14(2):224-232.

[9] Malerbi FK, Martins LC, Saldiva PH, et al. Ambient levels of air pollution induce clinical worsening of blepharitis[J]. Environ Res， 2012, 112(1)：199-203.

[10] Matsuda M, Bonatti R,Marquezini MV, et al. Lacrimal cytokines assessment in subjects exposed to different levels of ambient air pollution in a large metropolitan area[J].PLoS One，2015，10(11):e0143131.

[11] Michael A. Lemp G, Gary N, et al. The definition and classification of dry eye disease: report of the definition and classification subcommittee of the international dry eye workShop (2007)[J]. Ocul Surf， 2007，5(2):75-92 .

[12] Gao ZX, Song XL, Li SS, et al. Assessment of DNA damage and cell senescence in corneal epithelial cells exposed to airborne particulate matter (PM2.5) collected in guangzhou, China[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2016,57(7):3093-3102.

[13] Uchino Y, Kawakita T, Miyazawa M, et al. Oxidative stress induced inflammation initiates functional decline of tear production[J]. PLoS One, 2012,7(10):e45805.

[14] Wakamatsu TH，Dogru M，Matsumoto Y，et al. Evaluation of lipid oxidative stress status in sjogren syndrome patients[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2013,54(1):201-210.

[15] Novaes P,Saldiva PH, Matsuda M, et al. The effects of chronic exposure to traffic derived air pollution on the ocular surface[J]. Environ Res, 2010,110(4):372-374.

[16] Thomas J, Jacob GP, Abraham L, et al. The effect of smoking on the ocular surface and the precorneal tear film[J]. Australas Med J, 2012,5(4):221-226.

[17] Ward SK, Dogru M, Wakamatsu T, et al. Passive cigarette smoke exposure and soft contact lens wear[J]. Optom Vis Sci, 2010,87(5):367-372.

[18] Uchino Y, Uchino M, Yokoi N, et al. Impact of cigarette smoking on tear function and correlation between conjunctival goblet cells and tear MUC5AC concentration in office workers[J]. Sci Rep, 2016(6):27699.

[19] Yam JC, Kwok AK. Ultraviolet light and ocular diseases[J]. Int Ophthalmol, 2014,34(2):383-400.

[20] Coroneo MT. Pterygium as an early indicator of ultraviolet insolation: A hypothesis[J] . BrJOphthalmol, 1993,77 (11):734-739.

[21] Atkinson SD, Moore JE, Shah S, et al. P63 expression in conjunctival proliferative diseases:pterygium and laryngo-onycho-cutaneous(LOC)syndrome[J] . Curr Eye Res, 2008,33(7):551-558.

[22] 劉祖國,張梅,李永平,等.翼狀胬肉上皮細胞p53蛋白的表達及其功能狀態的研究[J] .中華眼科雜志,2002,38(2):115-117.

[23] Norn MS. Spheroid degeneration, pinguecula, and pterygium among Arabs in the Red Sea territory, Jordan[J]. Acta Ophthalmol (Copenh), 1982,60(6):949-954.

[24] Klintworth GK. Chronic actinic keratopathy-a condition associated with conjunctival elastosis (pingueculae) and typified by characteristic extracellular concretions[J]. Am Jour Path, 1972，67(2):327-348.

[25] Cullen AP. Photokeratitis and other phototoxic effects on the cornea and conjunctiva[J]. Int J Toxicol，2002，21(6):455-464.

[26] Podskochy A, Gan L, Fagerholm P.Apoptosis in UV-exposed rabbit corneas[J]. Cornea，2000，19(1):99-103.

[27] Sekelj S, Dekaris I, Kondza-Krstonijevi E, et al. Ultravioletlight-andpterygium[J] .Coll Antropol，2007，31( Suppl 1):45-47.

[28] Taylor HR, West SK, Rosenthal FS, et al. Corneal changes associated with chronic UV irradiation[J]. Arch Ophthalmol，1989，107(10):1481-1484.

[29] Ajayi Iyiade A, Omotoye Olusola J. Pattern of eye diseases among welders in a Nigeria community[J].Afr Health Sci，2012，12(2):210.

[30] Karai I, Horiguchi S. Related pterygium in welders[J]. Br J Ophthalmol，1984，68(5):347-349.

國家自然科學基金資助項目(81100648；81160118；81400372；81400424)；陜西省科學技術研究發展計劃項目(2014K11-03-07-04) ； 陜西省創新人才推進計劃；湖南省教育廳優秀青年基金項目(15B210)；江西省遠航工程(2014022)；江西省自然科學基金重大項目(2016ACB21017)；江西省青年科學基金資助項目(20151BAB215016)；江西省科技支撐計劃項目(20151BBG70223)。

李娟(E-mail: cornea@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.07.033

R77

A

1002-266X(2017)07-0101-04

2016-09-21)