大氣細顆粒物污染與慢性阻塞性肺疾病氣道炎癥和氧化應激關系研究

周瑋 姜淑娟

[摘要] 目的 探討分析大氣細顆粒物（PM2.5）污染與慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者的氣道炎癥以及氧化應激的關系。 方法 選取山東省濟南市濟陽區人民醫院以（下簡稱“我院”）2018年5月～2019年5月收治80例COPD患者，依據患者生活區不同分為市內組（40例）與郊區組（40例），同期納入我院進行健康體檢受檢者40例作為對照組。持續監測12周受檢者居住環境PM2.5實時監控的數據情況，對比分析三組受檢者第1秒用力呼氣容積（FEV1）、第一秒用力呼氣量占所有呼氣量的比例（FEV1/FVC%）、血清丙二醛（MDA）以及超氧化物歧化酶（SOD）指標水平情況。 結果 市內組12周監測PM2.5顆粒比郊區組明顯更高，差異有統計意義（P < 0.05）;市內組、郊區組FEV1、FEV1/FVC%指標低于對照組（P < 0.05）;市內組與郊區組FEV1、FEV1/FVC%、MDA及SOD指標比較差異無統計學意義（P > 0.05）;郊區組MDA濃度水平低于市內組、高于對照組（P < 0.05）;三組受檢者SOD指標水平比較，差異無統計學意義（P > 0.05）;PM2.5與COPD患者FEV1、FEV1/FVC%指標呈負相關（r = -0.428、-0.807，P < 0.05）;PM2.5與COPD患者SOD、MDA指標呈正相關（r = 0.543、0.502，P < 0.05）。 結論 PM2.5高水平暴露可能使COPD患者肺功能下降，使患者氣道炎癥以及氧化應激的程度升高，并加重病情;對此，應做好霧霾天氣預防工作以保障居民的身體健康，避免PM2.5對人體造成不良影響。

[關鍵詞] 大氣細顆粒物污染;慢性阻塞性肺疾病;氣道炎癥;氧化應激

[中圖分類號] R741.253? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）02（b）-0125-04

Relationship between fine particulate matter pollution and airway inflammation and oxidative stress in chronic obstructive pulmonary disease

ZHOU Wei1，2? ?JIANG Shujuan3

1.Department of Respiratory Medicine， Shandong Provincial Hospital Affiliated to Shandong University， Shandong Province， Ji′nan? ?250021， China; 2.Department of Respiratory Medicine， Jiyang People′s Hosipital of Ji′nan City， Shandong Province， Ji′nan? ?251400， China; 3.Department of Critical Care Medicine， Shandong Provincial Hospital Affiliated to Shandong University， Shandong Province， Ji′nan? ?250021， China

[Abstract] Objective To investigate the relationship between air fine particulate matter （PM2.5） pollution and airway inflammation and oxidative stress in patients with chronic obstructive pulmonary disease （COPD）. Methods Eighty patients with chronic obstructive pulmonary disease who admitted to the Jiyang People′s Hospital of Ji′nan City Shandong Province （“our hospital” for short from） May 2018 to May 2019 were divided into the urban group （40 cases） and the suburban group （40 cases） according to the living area of the patients. In the same period， 40 patients who were included in our hospital for healthy physical examination were established as the control group. The real-time monitoring data of PM2.5 in the living environment of the subjects were continuously monitored for 12 weeks， and the forced expiratory volume in the first second （FEV1）， the proportion of forced expiratory volume in the first second （FEV1/FVC%）， serum malondialdehyde （MDA） and superoxide dismutase （SOD） levels of the subjects in the three groups were compared and analyzed. Results PM2.5 particles monitored in the urban group for 12 weeks were significantly higher than those in the suburban group， and the differences were statistically significant （P < 0.05）. FEV1 and FEV1/FVC% in the urban group and the suburban group were lower than those in the control group （P < 0.05）. There was no significant difference in FEV1， FEV1/FVC%， MDA and SOD between the urban group and the suburban group （P > 0.05）. MDA concentration in the suburban group was lower than that in the urban group and was higher than that in the control group （P < 0.05）. There was no significant difference in SOD level between the three groups （P > 0.05）. PM2.5 was negatively correlated with FEV1， FEV1/FVC% in COPD patients （r = -0.428， -0.807， P < 0.05）. PM2.5 was positively correlated with SOD and MDA in COPD patients （r = 0.543， 0.502， P < 0.05）. Conclusion High levels of PM2.5 exposure may reduce lung function in patients with COPD， increase airway inflammation and oxidative stress， and aggravate the disease. In this regard， the prevention of haze weather should be done to protect the health of the residents and avoid the adverse effects of PM2.5 on the human body.

3討論

隨著當前霧霾天氣的不斷增多，大氣污染對呼吸系統疾病造成的不良影響也引起了不少學者的關注與重視[10]。相關研究顯示，當前人類活動所導致室外空氣污染在每年可導致超過200萬人死亡，其原因是由于大氣當中的PM2.5懸浮顆粒物的濃度水平升高，導致人體肺部損害，進而引發肺癌等多種呼吸系統疾病[11-12]。在當前，PM2.5顆粒污染越來越受到人們的廣泛關注。我國當前的PM2.5顆粒污染研究提示，城市內大氣細顆粒物污染相比歐美等發達國家程度更高，PM2.5顆粒污染給我國的居民健康造成了嚴重的威脅[13-15]。因此，分析當前我國PM2.5顆粒污染對居民的健康影響具有重要意義。

大氣顆粒污染可引起人們呼吸系統或發生局部氧化應激與炎性反應，從而導致人們呼吸系統疾病患病率以及死亡率升高[16]。COPD是當前臨床常見一類多發的慢性、非傳染性呼吸疾病，該病的流行病學研究表明，大氣顆粒污染水平是導致COPD患者死亡率以及住院率上升的重要原因[17]。分析大氣顆粒污染對呼吸系統影響的機制可能包括蛋白酶和抗蛋白酶水平失衡、引發氧化應激損傷、炎性損傷以及導致DNA損傷等，發生COPD患者往往更易存在上述因素。因此，探討PM2.5顆粒污染對慢性阻塞肺疾病患者的氣道炎癥以及氧化應激之間的關系具有積極意義[18]。臨床針對于呼吸系統疾病患者的評價指標中，肺功能指標FEV1與FEV1/FVC%是臨床診斷COPD的一類重要指標[19-21]。研究發現，市內組與郊區組連續12周監測顯示，市內組PM2.5顆粒水平更高，導致出現該原因可能是市內交通復雜，汽車流量、人流量過多，且市內綠化相比于郊區更低，導致整體PM2.5顆粒水平相比郊區更高。通過對比不同區域組患者肺功能指標發現，市內組與郊區組患者肺功能指標比對照組明顯更低，市內組與郊區組患者肺功能指標差異無統計學意義（P > 0.05），大氣PM2.5顆粒水平與COPD患者的FEV1指標呈負相關。研究提示高水平PM2.5顆粒暴露可能使患者肺功能下降，從而加重病情;且市內組MDA濃度水平相比郊區組、對照明顯更高，差異有統計意義（P < 0.05），提示市內組患者PM2.5暴露水平更高，提示高水平的PM2.5可能誘發COPD患者的氣道氧化應激反應;大氣PM2.5顆粒水平與COPD患者的SOD、MDA指標呈正相關。血清中SOD以及MDA均作為人體氧化反應的監測指標，SOD可有效反映患者機體內氧自由基的反應程度，而MDA則可反映出機體細胞受到自由基攻擊的程度[22]。本研究提示高水平PM2.5暴露可能導致患者機體內氧自由基的反應增強，市內組患者機體細胞受自由基的攻擊程度相對更嚴重。楊穎等[23]研究針對該院收治的78例COPD患者與健康體檢者展開對照分析顯示，PM2.5指標水平與COPD患者肺功能存在負相關，環境的PM2.5污染對慢性阻塞性肺疾病患者肺功能造成影響且可能加重此類患者氣道炎癥與氧化應激反應水平，該研究與本研究結果相似，均提示PM2.5指標對COPD患者氣道炎癥以及氧化應激具有影響作用。

綜上所述，大氣細顆粒PM2.5高水平暴露可能使COPD患者肺功能下降，使患者氣道炎癥以及氧化應激的程度升高，并加重病情。對此，應做好霧霾天氣預防工作以保障居民的身體健康，避免PM2.5對人體造成不良影響。

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（收稿日期：2019-09-23? 本文編輯：劉永巧）