大气细颗粒物污染与慢性阻塞性肺疾病气道炎症和氧化应激关系研究

周玮 姜淑娟

[摘要] 目的 探討分析大气细颗粒物（PM2.5）污染与慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者的气道炎症以及氧化应激的关系。 方法 选取山东省济南市济阳区人民医院以（下简称“我院”）2018年5月～2019年5月收治80例COPD患者，依据患者生活区不同分为市内组（40例）与郊区组（40例），同期纳入我院进行健康体检受检者40例作为对照组。持续监测12周受检者居住环境PM2.5实时监控的数据情况，对比分析三组受检者第1秒用力呼气容积（FEV1）、第一秒用力呼气量占所有呼气量的比例（FEV1/FVC%）、血清丙二醛（MDA）以及超氧化物歧化酶（SOD）指标水平情况。 结果 市内组12周监测PM2.5颗粒比郊区组明显更高，差异有统计意义（P < 0.05）;市内组、郊区组FEV1、FEV1/FVC%指标低于对照组（P < 0.05）;市内组与郊区组FEV1、FEV1/FVC%、MDA及SOD指标比较差异无统计学意义（P > 0.05）;郊区组MDA浓度水平低于市内组、高于对照组（P < 0.05）;三组受检者SOD指标水平比较，差异无统计学意义（P > 0.05）;PM2.5与COPD患者FEV1、FEV1/FVC%指标呈负相关（r = -0.428、-0.807，P < 0.05）;PM2.5与COPD患者SOD、MDA指标呈正相关（r = 0.543、0.502，P < 0.05）。 结论 PM2.5高水平暴露可能使COPD患者肺功能下降，使患者气道炎症以及氧化应激的程度升高，并加重病情;对此，应做好雾霾天气预防工作以保障居民的身体健康，避免PM2.5对人体造成不良影响。

[关键词] 大气细颗粒物污染;慢性阻塞性肺疾病;气道炎症;氧化应激

[中图分类号] R741.253          [文献标识码] A          [文章编号] 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讨论

随着当前雾霾天气的不断增多，大气污染对呼吸系统疾病造成的不良影响也引起了不少学者的关注与重视[10]。相关研究显示，当前人类活动所导致室外空气污染在每年可导致超过200万人死亡，其原因是由于大气当中的PM2.5悬浮颗粒物的浓度水平升高，导致人体肺部损害，进而引发肺癌等多种呼吸系统疾病[11-12]。在当前，PM2.5颗粒污染越来越受到人们的广泛关注。我国当前的PM2.5颗粒污染研究提示，城市内大气细颗粒物污染相比欧美等发达国家程度更高，PM2.5颗粒污染给我国的居民健康造成了严重的威胁[13-15]。因此，分析当前我国PM2.5颗粒污染对居民的健康影响具有重要意义。

大气颗粒污染可引起人们呼吸系统或发生局部氧化应激与炎性反应，从而导致人们呼吸系统疾病患病率以及死亡率升高[16]。COPD是当前临床常见一类多发的慢性、非传染性呼吸疾病，该病的流行病学研究表明，大气颗粒污染水平是导致COPD患者死亡率以及住院率上升的重要原因[17]。分析大气颗粒污染对呼吸系统影响的机制可能包括蛋白酶和抗蛋白酶水平失衡、引发氧化应激损伤、炎性损伤以及导致DNA损伤等，发生COPD患者往往更易存在上述因素。因此，探讨PM2.5颗粒污染对慢性阻塞肺疾病患者的气道炎症以及氧化应激之间的关系具有积极意义[18]。临床针对于呼吸系统疾病患者的评价指标中，肺功能指标FEV1与FEV1/FVC%是临床诊断COPD的一类重要指标[19-21]。研究发现，市内组与郊区组连续12周监测显示，市内组PM2.5颗粒水平更高，导致出现该原因可能是市内交通复杂，汽車流量、人流量过多，且市内绿化相比于郊区更低，导致整体PM2.5颗粒水平相比郊区更高。通过对比不同区域组患者肺功能指标发现，市内组与郊区组患者肺功能指标比对照组明显更低，市内组与郊区组患者肺功能指标差异无统计学意义（P > 0.05），大气PM2.5颗粒水平与COPD患者的FEV1指标呈负相关。研究提示高水平PM2.5颗粒暴露可能使患者肺功能下降，从而加重病情;且市内组MDA浓度水平相比郊区组、对照明显更高，差异有统计意义（P < 0.05），提示市内组患者PM2.5暴露水平更高，提示高水平的PM2.5可能诱发COPD患者的气道氧化应激反应;大气PM2.5颗粒水平与COPD患者的SOD、MDA指标呈正相关。血清中SOD以及MDA均作为人体氧化反应的监测指标，SOD可有效反映患者机体内氧自由基的反应程度，而MDA则可反映出机体细胞受到自由基攻击的程度[22]。本研究提示高水平PM2.5暴露可能导致患者机体内氧自由基的反应增强，市内组患者机体细胞受自由基的攻击程度相对更严重。杨颖等[23]研究针对该院收治的78例COPD患者与健康体检者展开对照分析显示，PM2.5指标水平与COPD患者肺功能存在负相关，环境的PM2.5污染对慢性阻塞性肺疾病患者肺功能造成影响且可能加重此类患者气道炎症与氧化应激反应水平，该研究与本研究结果相似，均提示PM2.5指标对COPD患者气道炎症以及氧化应激具有影响作用。

综上所述，大气细颗粒PM2.5高水平暴露可能使COPD患者肺功能下降，使患者气道炎症以及氧化应激的程度升高，并加重病情。对此，应做好雾霾天气预防工作以保障居民的身体健康，避免PM2.5对人体造成不良影响。

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（收稿日期：2019-09-23  本文编辑：刘永巧）