空气污染对慢性阻塞性肺疾病患者影响的研究进展

程亚星，李琳，喻昌利，王晓波，张芳

（华北理工大学附属医院 呼吸与危重症医学科，河北 唐山）

0 引言

随着我国经济社会的极速发展，空气污染愈演愈烈。空气污染对公众健康的负面影响所带来的经济和社会危害已被广泛讨论[1]。研究证实，暴露于空气污染会增加健康风险，包括心血管、呼吸和其他系统的危害。我国，空气污染主要源于城市地区工业排放的废气、汽车尾气及工地扬尘和农村地区燃烧生物质产生的烟雾。空气污染物主要有颗粒污染物如直径≤2.5 μm的颗粒物（PM2.5）、直径≤10 μm的颗粒物（PM10），污染性气体如NO2、SO2、CO等。此外，气象的变化也会影响大气中各类污染物，特别是颗粒物的扩散，并加剧二次污染物的形成。总之，空气污染在呼吸系统疾病的恶化和发病中起着显著的作用。

目前，COPD是工业化国家和发展中国家发病率和死亡率的主要原因之一。根据世界卫生组织的预测，到2020年，COPD将成为全球第三大死亡原因和第五大残疾原因。COPD是一种气流受限的疾病，呈进行性发展，主要累及肺部，是呼吸系统的常见疾病。COPD是由许多不同的危险因素的作用决定的，其中最主要的是吸烟，但室外和室内空气污染物的影响越来越受到重视。如近地面的臭氧，它是一种强氧化剂，具有多种与COPD相关的效应，包括肺部炎症、肺泡上皮损伤和肺灌洗液的化学成分变化。空气污染对COPD患者的影响是多层面的，同时不同的污染物对其的影响也是有差异的。

1 室外空气污染对COPD患者的影响

1.1 室外空气污染对COPD患者肺功能的影响

室外空气污染对COPD患者的肺功能有着长期的影响，可以肯定的是，大气颗粒物PM2.5、PM10浓度的增加，与用力肺活量（FVC）数值的下降相关，也预示着COPD的进行性加重。相关研究中，证实了多种污染物对COPD患者FVC的负面作用，但对一秒用力呼气容积（FEV1）无影响，在美国的一项研究中，也得到了同样的结论。

空气污染对除FVC外其他肺功能参数，如FEV1、PEF等的影响有待进一步证实，其差异可能归因于研究设计的异质性、相对较小的样本量（少于40名参与者）、较短的随访期（6个月以内）、空间和时间的变异性以及复杂的地区、气象因素等。

1.2 室外空气污染对COPD患者炎症反应的影响

许多流行病学研究均在探讨室外污染与COPD患者炎症反应的关系，深入地揭示暴露于空气污染物导致COPD患病率增加的潜在途径。目前国内常用的检测局部炎症反应的标志物多为FeNO，FeH2S作为一种新的生物标志物可能将应用到检测空气污染对呼吸系统的不良影响中来。Wu S等[2]2014年1～9月，将23名稳定期COPD患者组成一个小组，反复测量反映气道炎症的生物标志物，结果显示，PM2.5、PM10、SO2分别以IOR增加（76.5 μg/m3，5 d）、（75.0 μg/m3，5 d）、（45.7 μg/m3，6 d），FeNO分别最多增加13.6%、9.2%、34.2%。以同样的四分位范围增加量，PM2.5为6 d，PM10为6 d，SO2为7 d，FeH2S分别最多增加11.4%、7.8%、18.1%。SO2与气道炎症标志物的相关性最为显著。同时，也发现了空气污染物水平的增加与患者咽痛、咳嗽、咳痰和呼吸困难的比率增加有关。呼吸冷凝液（EBC）中部分物质可以反应气道的氧化应激和炎症，COPD患者受空气污染的影响后，也会引起其相应的增加。

上述研究证实了室外空气污染与局部气道炎症反应存在相关性，有研究发现，COPD患者全身氧化应激反应的加剧也与空气暴露有关，特别是受超细颗粒（UFP）和多环芳羟（PAHs）组分的影响。

1.3 室外空气污染对COPD患者住院率、患病率的影响

空气污染的暴露会诱发COPD患者的急性加重，增加患者的就诊次数以及住院率。Tian Y等[3]选取2010年1月至2012年6月，北京市职工医疗数据的COPD患者门诊和住院就诊次数，采用广义相加泊松模型，发现当日PM2.5浓度每IOR值的增加，日门诊量增加2.38%，住院量增加6.03%。一项大型纵向流行病学的研究，调查了35年以来NO2的年平均水平，发现57000多名受试者的COPD发病率与污染物的累积暴露有关。然而，在英格兰的一项队列研究中，Atkinson RW等[4]对812063名已患COPD的病人进行随访，发现空气污染与COPD的发病率的联系没有确凿的证据。另外，在Schikowski T等[5]的一项Meta分析中，仅NO2、PM10和交通污染指标与COPD患病率呈正相关，但相关性并不显著，且仅在女性患者中有统计学意义。

1.4 室外空气污染对COPD患者影响的影响因素

1.4.1 室外空气污染对不同人群的影响

在探讨空气污染对COPD患者的影响中，得到的结论在不同的人群中有所差异。就此，我们对年龄、性别、受教育水平及婚姻状况四个方面分别进行赘述。

李国兴等人[6]收集了2011～2015年宁波市的气象资料和18472例COPD患者死亡病例，发现环境细颗粒物PM2.5对COPD患者寿命损失的影响可以持续5 d（滞后0～4 d），且这种影响在老年人中（≥75岁）明显高于青年人。在上海浦东地区，陈亦晨等[7]通过从居民死亡监测数据库收集2013年1月至2017年12月COPD疾病死亡资料，于上海市环境监测中心收集同时期大气污染物数据及气象资料，分析了空气颗粒物与该地区居民COPD疾病死亡的相关性。结果表明，PM2.5与PM10浓度的上升对浦东地区居民死亡有显著影响，且高龄与低学历人群对颗粒物浓度的变化更加敏感。这种差异从生物学角度来看是合理的，因为随着机体的衰老，机体免疫功能下降，肺功能下降，使他们更容易受到颗粒污染物暴露的不利影响。

然而，年龄与性别的差异对COPD患者的影响仍存在争议。研究结果显示颗粒物对年轻人的影响程度较高。这种差异可能归因于各个城市颗粒污染物水平的不同。研究发现，中国盐城PM2.5的暴露与COPD的急性加重的发生在女性中关联更大。此外，婚姻状况的潜在影响在颗粒物和寿命损失的关系中未发现统计学意义。

1.4.2 气候因素对室外空气污染的影响

目前主要围绕气温和气压两个方面进行研究。发现在暖季和冷季，不同空气污染物对COPD的影响是有差异的。颗粒污染物，如PM2.5、PM10的浓度主要在寒冷季节引起COPD的急性加重。而CO、O3等气体污染物大多在暖季呈现显著的相关性，但不是绝对的。例如，Ming-Tai等人[8]研究了空气污染物浓度的气象因素对COPD患者急性加重的综合影响。以入院前7 d的平均空气污染物浓度、温度和相对湿度作为病例组，并以入院前4周和8周的如上数据作为对照组，发现，在降温季节，PM10浓度的变化对COPD加重的影响显著。在暖季，空气污染物CO和O3的浓度的增加可引起COPD的急性加重。而NO2对COPD的加重在暖季和冷季均有显著影响，尤其是在存在合并症的患者中。O3的影响仅在暖季显著，可能归因于O3是唯一一种暖季浓度高于冷季的污染物。

2 室内空气污染对COPD患者的影响

目前有大量研究表明室外空气污染物影响COPD的发展和发病率，但室内污染物对COPD的影响证据少见。室内空气污染物主要包括二手烟以及生物质燃料的燃烧。尽管吸烟仍被认为是该疾病发展的主要危险因素，但估计表明25%～33%的COPD患者不吸烟。在可能增加患慢性阻塞性肺病风险的因素中，生物量烟雾被认为是最重要的因素之一，尤其影响到发展中国家的妇女和儿童。

2.1 室内PM2.5对COPD患者的影响

在苏格兰的一项横断面研究中显示，室内PM2.5的浓度与生活质量变差相关。吸烟者家中的PM2.5浓度较高，对生活质量的不良影响也较大，表明这一人群中PM2.5的不良影响可能部分是由于主动吸烟和二手烟的接触所致。有研究表明，接触二手烟与COPD的发生有关，还会增加心脏病、肺癌和哮喘的发病率，并导致生活质量的下降、呼吸困难和疾病进行性加重。在一项健康调查中，发现二手烟影响室内颗粒物的沉积，且和呼吸症状之间存在显著的剂量反应关系，即便是在从未吸烟者中也观察到相类似的结果。Eisner MD等[9]的研究结果表明，暴露在二手烟的浓度越高，COPD的呼吸困难程度越重。

室内PM2.5浓度每增加10 μg/m3，夜间症状发生率和COPD加重发生率分别升高44%和38%。即使在调整了空气和头发中尼古丁的浓度后，这些不良的健康影响仍然可见，这表明通过接触二手烟所致的室内颗粒物对的呼吸健康有独立的影响。此外，即使家中颗粒物平均水平相对较低，也会对健康产生不良影响。随后对这项研究进行的事后分析表明，COPD患者对颗粒物暴露的易感性增加可能不是唯一的，肥胖（体重指数≥30 kg/m2）已经被证明与COPD患者对室内颗粒物暴露的过度反应有关。

一些研究发现，室内颗粒物的暴露与肺功能的变化没有一致的联系。室内颗粒物对COPD患者的影响并不能通过测量FEV1来充分捕捉。另外，研究该影响的受试者较少，相关文献尚少，两者之间的关系仍有待进一步探究。

2.2 室内NO2对COPD患者的影响

NO2是一种常见的室内污染物，是室内生物质（包括燃气用具）燃烧的副产品，通过气道上皮损伤或降低对病毒的抵抗力，导致呼吸健康的恶化[10]。一项研究表明，NO2浓度可能与肺活量测定评估的阻塞性气道疾病风险增加有关。并且，卧室内的NO2浓度与夜间症状的加重风险较高相关。然而，没有发现NO2与COPD患者生活质量之间存在显著的关系。重要的是，NO2的这种不良反应与颗粒物暴露无关。

3 展望

目前文献表明，室外空气污染和室内空气污染与慢性阻塞性肺疾病的发展有关，但没有足够的证据证明这一阶段的因果关系。室外空气污染物的暴露与COPD患者肺功能的下降、炎症反应及住院率、患病率等多方面有关。在进行的亚组分析中，人群差异及气候因素对两者的关系存在一定的影响，其他因素如地理、收入水平等研究尚少。室内空气污染对COPD的影响现阶段主要围绕在PM2.5和NO2两者上，其他生物质污染物还有待探究。未来需要采用大规模的队列研究，从而更多、更深入地研究空气污染对COPD患者影响的病理机制。此外，空气污染已经成为一个全球性的环境问题，危害机体健康，对经济及社会的危害也不容小视。改善空气质量的可行干预措施可能是治疗方案有限的疾病的效益高的新型治疗领域。