雷林峰 聶芳菲 李星輝 王楠

【摘要】流行病學(xué)和實驗研究已明確沙塵暴顆粒物為心血管疾病發(fā)生和發(fā)展的新危險因素，其獨立于已知的危險因素，如吸煙、高血壓、高脂血癥和糖尿病等。沙塵暴顆粒物進入人體首先在肺部激發(fā)氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，隨后炎癥因子進入循環(huán)系統(tǒng)，引起心臟毒性損傷，最終導(dǎo)致心血管系統(tǒng)疾病的發(fā)生。本文就沙塵暴顆粒物致心臟毒性的炎癥機制進行闡述。

【關(guān)鍵詞】沙塵暴；顆粒物；心臟毒性；炎癥反應(yīng)

【中圖分類號】R541 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】ISSN.2095-6681.2018.26..02

沙塵暴是由于強風(fēng)將地面塵沙吹起使空氣很混濁，水平能見度常小于1km的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象。沙塵暴中的顆粒物（particulate matter，PM）由于風(fēng)的影響

形成傳播速度快，影響范圍廣的特點。當(dāng)人們暴露于沙塵暴天氣中時，含有各種

有毒化學(xué)物質(zhì)、病菌等的塵土可透過層層防護進入到人體。若這些含有大量有害

物質(zhì)的塵土得不到及時清理，將侵入機體并造成相應(yīng)損害，從而引發(fā)各種疾病[1]。以往的研究主要集中于沙塵暴顆粒物對呼吸系統(tǒng)的危害，但對心血管系統(tǒng)的危害

及其機理人們了解甚少。沙塵暴中對機體危害最大的是PM。PM按其空氣動力學(xué)直徑分為粗顆粒物PM10（≤10 um）、細顆粒物PM2.5（≤2.5 um）、超細顆粒物UFP（≤0.1 um）[2]。PM2.5和UFP除沉積在肺泡外，因直徑很少還可穿透血氣屏障進入血液循環(huán)。因此，沙塵暴PM不僅與呼吸系統(tǒng)疾病有關(guān)，而且還與心血管系統(tǒng)疾病的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)[3]。

1 沙塵暴顆粒物對心血管系統(tǒng)的影響

PM可增加心血管系統(tǒng)疾病的發(fā)病率和死亡率[4]。暴露于PM對心血管系統(tǒng)的不利影響主要通過直接和間接作用機制產(chǎn)生。這兩種機制可以進一步分為以下三種主要途徑：PM直接進入血管、PM沉積在肺泡（間接）、自主神經(jīng)系統(tǒng)的功能失調(diào)（間接）[3]。因PM2.5和UFP微粒直徑很小，可直接進入循環(huán)系統(tǒng)，對心血管

系統(tǒng)疾病產(chǎn)生直接影響。董鳳鳴等[5]對2007～2008年北京市海淀區(qū)居民PM暴露情況進行了監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)短期暴露于PM可升高暴露人群循環(huán)系統(tǒng)疾病的死亡率，

其中PM2.5、PM10每升高10 ug/m3，所關(guān)聯(lián)的循環(huán)系統(tǒng)死亡的超額危險度分別為0.78%、0.36%，且在溫暖季節(jié)（4月～9月）時PM對循環(huán)系統(tǒng)疾病死亡率的影響要大于寒冷季節(jié)（10月～3月），兩季節(jié)循環(huán)系統(tǒng)疾病死亡率相比差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。急性暴露于PM2.5可能會增加心血管系統(tǒng)疾?。ㄈ毖孕呐K病、心律失常和心力衰竭）醫(yī)院急救室就診的風(fēng)險[6]。短期暴露于PM2.5可誘發(fā)與心血管系統(tǒng)疾病相關(guān)的死亡（如心肌缺血和梗死、心力衰竭、猝死），成為心血管系統(tǒng)疾病的確定危險因素之一[7]。且PM2.5暴露濃度每升高10 ug/m3，急性缺血性冠狀動脈事件（不穩(wěn)定型心絞痛和心肌梗死）的風(fēng)險增加4.5%[8]。累積PM2.5暴露對于鋁冶煉廠工人和制造工人發(fā)生缺血性心臟病的風(fēng)險更高[9]。Hoek等[10]對多地區(qū)成年人長期暴露于PM2.5進行研究，發(fā)現(xiàn)長期暴露于PM2.5的人群，其心血管系統(tǒng)疾病的死亡率為11%，而非惡性呼吸系統(tǒng)疾病的死亡率為3%，表明PM2.5對心血管系統(tǒng)疾病死亡率的影響要大于對非惡性呼吸系統(tǒng)疾病死亡率的影響。

2 沙塵暴顆粒物致心臟炎性損傷

PM的炎性效應(yīng)強弱與其化學(xué)成分、粒徑大小、表面面積等關(guān)系密切。大量體內(nèi)、外實驗結(jié)果表明，暴露于PM可引起白介素-1（IL-1）、白介素-6（IL-6）、白介素-8（IL-8）、C反應(yīng)蛋白（CRP）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）及巨噬細胞炎癥蛋白-2（MIP-2）升高。通過敲除小鼠還原型輔酶Ⅱ（NADPH）氧化酶基因及誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）基因，發(fā)現(xiàn)暴露于PM可引起小鼠血清IL-6、TNF-α、MIP-2降低，從而反向證明正常小鼠暴露于PM可引起上述指標(biāo)的升高[11]。另有研究也發(fā)現(xiàn)暴露于PM可引起上述炎性因子的升高，暴露于PM的BALB/c小鼠通過誘導(dǎo)CXC趨化因子表達，增加小鼠血清MIP-2量[12]。體外實驗已證實暴露于PM可引起IL-6、IL-8、MIP-2水平升高[13-14]。

在理化性質(zhì)相似的情況下，PM引起的炎癥反應(yīng)與其粒徑大小、暴露濃度、暴露時間有一定的關(guān)系。與暴露于PM2.5相比，暴露于粗顆粒物（PMc）環(huán)境能引起體內(nèi)IL-1β、TNF-α的量明顯增加[15]。除此之外，也有研究表明長期暴露于PMc的人群，其血清IL-6、CRP量有所升高[16]。在大鼠氣管內(nèi)滴注PM2.5，24和72小時后發(fā)現(xiàn)TNF-αmRNA、MIP-2mRNA有所升高，且TNF-α蛋白、MIP-2蛋白也相應(yīng)升高[17]。

PM引起炎癥反應(yīng)可呈劑量-效應(yīng)關(guān)系，即隨著PM暴露劑量升高，炎癥反應(yīng)效應(yīng)逐漸增強。研究表明暴露于PM2.5的小鼠，其血清IL-1、IL-6、TNF-α量都呈劑量依賴性增高[18]，且2周后IL-6的升高量與PM2.5暴露的劑量呈正相關(guān)關(guān)系[19]。在大鼠實驗中也發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果，暴露于PM2.5的wistar大鼠，24小時后可見IL-6、CRP明顯升高，且高劑量組大鼠升高的量要大于低劑量組大鼠[20]。在經(jīng)氣管滴注PM10的wistar大鼠中發(fā)現(xiàn)其血清IL-6、TNF-α升高，且隨PM10劑量的增加IL-6量逐漸升高[21]。人類SZ95皮脂細胞體外實驗也證實暴露于PM2.5，48小時后IL-1α、IL-6、IL-8呈劑量依賴性升高[22]。

PM引起炎癥反應(yīng)可呈時間-效應(yīng)關(guān)系，即隨著PM暴露時間延長，炎性反應(yīng)效應(yīng)逐漸增強。而且暴露于PM還可引起心肌細胞發(fā)生異常改變。研究發(fā)現(xiàn)暴露于PM的雄性BALB/c小鼠，MIP-2逐漸升高，3小時升高致最大值，且炎癥反應(yīng)在暴露后24小時最強[23]。將小鼠連續(xù)5天進行氣管內(nèi)滴注PM2.5，發(fā)現(xiàn)小鼠心肌細胞肥大及炎性細胞浸潤[24]，且滴注24小時后發(fā)現(xiàn)心臟組織切片有炎性細胞浸潤[25]。除此之外，大鼠經(jīng)氣管內(nèi)滴注PM，24小時后心臟組織切片可觀察到心肌細胞線粒體腫脹、嵴紊亂、分解和消失的現(xiàn)象[26]。由此可見，可吸入顆粒物一次性氣管滴注染毒后可造成心肌細胞肥大及炎性細胞浸潤，對心肌細胞產(chǎn)生一定的毒性效應(yīng)。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，暴露于沙塵暴PM可引起IL-1、IL-6、IL-8、CRP、TNF-α、MIP-2升高，也可引起心肌細胞肥大及炎性細胞浸潤。且沙塵暴PM所致炎性效應(yīng)不僅具有劑量-效應(yīng)關(guān)系，而且具有時間-效應(yīng)關(guān)系。但目前國內(nèi)外實驗對于后者關(guān)系的研究較少。因此，以后的研究不僅要注重沙塵暴PM暴露濃度的影響，更要重視其暴露時間的影響。隨著工業(yè)和經(jīng)濟的快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境的破壞及其惡化日益嚴重，沙塵暴PM對人體的危害也愈加明顯，現(xiàn)在已引起越來越多的人關(guān)注。以后的研究應(yīng)從沙塵暴PM的暴露濃度、暴露時間入手，研究某一地區(qū)沙塵暴PM引起心血管系統(tǒng)毒理學(xué)效應(yīng)的暴露時間及濃度，不僅有助于評價該地區(qū)沙塵暴PM污染嚴重程度，而且有助于為當(dāng)?shù)卣贫ǔ鲚^為合適的對人體健康有損害的沙塵暴PM暴露濃度及時間閾值。有利于人類對沙塵暴PM致心臟炎性損傷的認識及對自我健康的保護。

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本文編輯：李 星