交通型空气污染急性暴露可能引起机体呼吸系统发生这些代谢改变

(资料图)

近日，复旦大学公共卫生学院菅海东教授、蔡静副教授课题组在国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市公共卫生三年行动计划等项目的资助下，带领博士生诸心蕾招募志愿者 在定量分析交通环境空气污染暴露对成人呼吸系统功能的影响时，56人(均通过伦理审查)进行了随机交叉对照研究，探索其分子生物机制后，证实交通空气污染暴露会对呼吸系统造成损害，急性暴露可能会引起炎症、氧化应激和能量代谢紊乱，进而改变呼吸道代谢，增加呼吸道上皮损伤和渗透性，进而导致肺功能下降和呼吸系统症状。

上述研究为政府主管部门控制交通空气污染和确保公共健康出行提供了有力支持。相关研究结果已发表在最新一期国际环境健康领域著名杂志《环境与健康展望》上（《Environmental Health Perspectives》）上(影响因素 11.3）。

菅海东说，随着车辆所有权的急剧增加，交通空气污染（TRAP）已成为城市地区空气污染的主要来源。其污染主要由发动机排放、轮胎与路面摩擦、制动磨损和运输过程中提升的颗粒产生，其空气污染物包括细颗粒（PM2.5）、超细颗粒物、黑碳等颗粒物污染物，以及一氧化碳、二氧化氮等气体污染物。在日常生活中，人们可能会在通勤、乘车、休闲散步等场景中暴露在高浓度的TRAP中。因此，TRAP对居民健康的影响越来越受到重视。

菅海东进一步表示，呼吸系统是人体暴露在空气污染中的第一道屏障。虽然大量研究报告了TRAP与各种呼吸系统健康损害之间的关系，如TRAP可显著增加哮喘、慢性阻塞性肺疾病等呼吸系统疾病和死亡的风险，但TRAP影响呼吸系统健康的因果关系尚未解释，影响呼吸系统的潜在分子生物学机制仍有待探索。

针对上述问题，菅海东和蔡静研究小组开展了基于现实生活场景的随机交叉比较研究。本研究分别以交通环境（道路）和清洁环境（公园）场景为干预和比较，在控制环境噪声、饮食等可能混合因素的基础上，分析了两种场景暴露前后受试者呼吸系统症状、靶向生物标志物水平和非靶向代谢组的差异。

结果表明，与清洁环境暴露相比，志愿者呼吸系统的总症状在交通空气污染暴露后显著增加，肺功能指数与最大呼气中期流量显著下降。通过比较两种场景暴露前后相关生物标志水平的差异，也发现与清洁环境相比，暴露在交通环境中会导致志愿者反映呼吸道上皮损伤血清指标（标志）显著上升，这些标志的变化与典型的交通空气污染物超细颗粒、黑碳、二氧化氮和一氧化碳暴露有关。

本研究进一步基于呼出气冷凝液的非靶向代谢组检测和通路分析，在阳离子和阴离子模式（液相色谱-质谱联合技术检测仪器的两种运行模式）下，分别富集了23条和32条代谢通路，与交通空气污染的急性暴露有关，并根据代谢通路的富集结果确定了27种显著变化的特征代谢物。这些代谢途径和物质与代谢过程有关，如炎症反应、氧化应激和能量利用。这项研究进一步证实，急性暴露交通空气污染可能会导致呼吸系统的这些代谢变化。