【摘 要】
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背景空气污染是全球突出的环境问题和公共卫生问题。呼吸系统是吸入细颗粒物(PM2.5)最初接触和主要影响部位。流行病学研究揭示PM2.5暴露与呼吸道感染风险增加呈正相关。提示PM2.5暴露可能削弱呼吸道先天防御,导致呼吸道感染的增加。目的从呼吸道炎性反应、先天防御蛋白水平和微生物群落结构等三个方面评估短期暴露PM2.5对呼吸道先天免疫功能的影响及潜在机制,为保护公众健康提供新的依据。方法采用定组研究
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背景空气污染是全球突出的环境问题和公共卫生问题。呼吸系统是吸入细颗粒物(PM2.5)最初接触和主要影响部位。流行病学研究揭示PM2.5暴露与呼吸道感染风险增加呈正相关。提示PM2.5暴露可能削弱呼吸道先天防御,导致呼吸道感染的增加。目的从呼吸道炎性反应、先天防御蛋白水平和微生物群落结构等三个方面评估短期暴露PM2.5对呼吸道先天免疫功能的影响及潜在机制,为保护公众健康提供新的依据。方法采用定组研究的方法,招募新乡医学院健康大学生志愿者,并根据纳入排除标准筛选研究对象,于冬季（2020年12月）和春季（2021年4月）各进行一次体检,检测肺功能指标用力肺活量（FVC）、一秒用力肺活量（FEV1）、呼气流速峰（PEF）、每分钟最大通气量（MV）和FVC/FEV1、鼻黏液和诱导痰中炎性因子白介素6（IL-6）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白介素1β（IL-1β）、白介素8（IL-8）、γ干扰素（IFN-γ）、白介素4（IL-4）和白介素17（IL-17）的水平、鼻黏液中先天免疫蛋白溶菌酶（LZM）、乳铁蛋白（LF）和分泌性免疫球蛋白A（SIg A）以及痰液中先天免疫蛋白髓过氧化物酶（MPO）和基质金属蛋白酶9（MMP-9）的水平,与此同时采用16Sr RNA测序检测鼻黏液和痰液微生物菌群的丰富度。根据研究对象体检时间和检测站收集的PM2.5浓度来评估个体暴露量(24小时环境PM2.5平均浓度)。采用线性混合效应模型,以PM2.5暴露浓度为自变量,研究对象各先天免疫效应指标为因变量,引入年龄、性别、身体质量指数（BMI）、季节等作为协变量,评估PM2.5浓度与呼吸道炎症水平、先天免疫蛋白水平及呼吸道微生物相对丰度之间的关系。结果研究纳入的53名健康大学生其中男性8名（15.09%）,女性45名（84.91%）,平均年龄（19.13±0.99）岁,平均BMI（22.61±4.02）Kg/m~2。（1）PM2.5对肺功能的影响:PM2.5与肺功能FEV1、FEV1/FVC和PEF呈显著负相关。PM2.5（lag0）浓度每增加10μg/m~3,FEV1水平降低0.43 L（0.01～0.85）,FEV1/FVC降低0.13（0.05～0.21）,PEF降低1.36 L/s（0.36～2.35）。（2）PM2.5对呼吸道炎性因子水平的影响:PM2.5与呼吸道炎性因子水平呈显著正相关。PM2.5（lag2）浓度每增加10μg/m~3与鼻粘液IL-6水平100.64%（11.27%～190.01%）的升高有关。PM2.5（lag3）浓度每增加10μg/m~3可引起痰液中IL-6、TNF-α、IL-17、IL-4和IFN-γ水平分别升高21.25%（5.40%～37.10%）,26.23%（0.31%～52.13%）,22.41%（0.67%～44.15%）,27.42%（6.55%～48.29%）和18.25%（4.63%～31.86%）。（3）PM2.5对呼吸道先天免疫蛋白水平的影响:PM2.5浓度与先天免疫蛋白水平呈负相关。PM2.5（lag0）每增加10μg/m~3,鼻粘液LF降低66.35%（3.29%～129.40%）。PM2.5（lag0）每增加10μg/m~3,痰液MPO降低5.56%（0.11%～11.00%）,MMP-9降低3.38%（0.00%～6.77%）。（4）PM2.5对呼吸道微生物群落的影响:PM2.5（lag3）浓度与鼻黏液微生物α多样性指数Chao1有显著负相关性。门水平上,仅梭杆菌门与PM2.5（lag3）浓度呈负相关。科水平上,鼻黏液细菌群落中奈瑟氏菌科和巴斯德菌科与PM2.5（lag3）浓度呈显著正相关性。属水平上,发现PM2.5（lag3）浓度的升高可引起奈瑟氏菌属和嗜血杆菌属的升高。PM2.5（lag3）浓度与痰液微生物α多样性指数Chao1和Shannon呈显著负相关关系。此外,痰液中放线菌门、拟杆菌门和梭杆菌门与PM2.5（lag3）浓度呈显著负相关;科水平上,PM2.5（lag3）浓度与痰液中紫单胞菌科、奈瑟氏菌科和巴斯德菌科呈显著负相关;属水平上,PM2.5（lag3）浓度痰液中有6个分类单元存在显著的负相关性。结论PM2.5短期暴露可导致健康大学生肺功能的降低,呼吸道炎性因子水平升高,先天免疫蛋白水平的降低,同时还可降低呼吸道群落多样性。
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