近些年来,随着全球经济的快速发展,自然生态环境的不断破坏,空气污染的问题也日益严重,空气污染已经是危害人体健康的重要公共问题,因空气污染而出现呼吸系统症状去医院就诊的人数明显增多,其中因空气污染而引发的气流阻塞性疾病的发病率与死亡率也在逐年升高,并且空气污染可以引起一系列环境问题和对全球公共健康的影响。如今,全球的空气污染问题已经是造成人们死亡的主要原因之一[1]。气流阻塞性疾病主要包括两种疾病,为慢性阻塞性肺疾病和支气管哮喘( 简称为慢阻肺和哮喘) 。慢阻肺和哮喘是两种常见的非传染性的气道疾病[2],在本质上慢阻肺和哮喘这两种疾病是有重叠的部分,两种疾病都为气道炎性疾病,且气道中的气流受限,特别是在老年患者中,甚至可以诊断为慢阻肺哮喘重叠[3 - 4]。慢阻肺和哮喘这两种肺部疾病在全世界范围内都具有极高的发病率和死亡率。已有流行病学研究发现城市空气中的颗粒污染物和气流阻塞性疾病的急性加重有密切的关联,吸入污染空气中有害的气体和颗粒可以引起肺部的炎症反应[5]。
对气流阻塞性疾病造成影响的空气中污染物的主要成分
环境中对人类身体健康造成影响的最大危险因素是空气污染[6],空气污染物主要包括三类,分别为室外空气污染、室内空气污染及工作因素造成的空气污染。虽然自然灾害、森林大沙尘暴火等也可以造成室外空气污染,但室外空气污染影响因素最主要的还是生物燃料使用、工业废气、机动车废气排放等,机体的呼吸系统( 气道和肺部) 对空气中污染物的主要敏感成分为 O3、CO、NO2、SO2 和 PM2. 5、 PM10 等,是在机动车和工厂数量骤然增多的发展中国家,上 述 污 染 成 分 在 空 气 中 的 含 量 明 显 增多[7]。在众多的空气污染成分中,颗粒污染物是主要的提升原有肺部疾病人群的疾病加重风险和出现呼吸道症状的原因,暴露于空气污染物细颗粒物 ( PM) 中与慢性阻塞性肺疾病和支气管哮喘的发病率与死亡率有重要关系,包括严重的呼吸系统症状和较差的生活质量,而且使这两种疾病具有较高的恶化率[8 - 10]。近些年最常见并且最受关注的空气污染物是空气中 PM,是一种混合液体飞沫和细小的有机和无机成分的细小颗粒,直径大于 10um( 空气动力学) ,易被人体的鼻腔和气道的正常呼吸运动清除[11]。空气污染物中 PM2. 5 是一种由细小的颗粒组成的直径小于 10um( 空气动力学直径) 的固体颗粒,并且可以直接沉积于机体肺部的肺泡组织[12],PM 可以造成肺部组织炎症,并且使气道上皮细胞分泌粘液,和肺部巨噬细胞一同导致气道重塑[13]。室内的空气污染物主要包括室内装潢、家具等挥发出的气态和颗粒状两大类有害物质,常见的主要污染物成分为甲醛、苯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、三氯甲烷等。人们在利用生物质燃料燃烧来做饭或取暖时,可以产生各种气体及颗粒状污染物,其中可以对机体造成伤害污染物主要成为氮氧化物、 CO、CO2、PM2. 5、PM10、碳氢化合物等物质[14]。而人们吸烟所产生的各种有害物质达 40 余种,所产生的污染物在空气中以气态、气溶胶的形式存在,其中气态污染物质占 90% ,并且能对周围机体造成“二手烟”的损伤。室内空气污染还可能会出现螨虫、发霉、宠物、蟑螂、鼠等因素影响[15]。日常人们在使用计算机、复印机、打印机和传真机等设备进行办公时,设备可产生臭氧、氮氧化物、苯类等有害气体造成工作环境的空气污染并对机体产生伤害。所产生的臭氧通常具有很强的杀菌除臭效果,但是臭氧的强氧化性却对人体健康有危害作用。工作因素污染物常指因工作原因接触生产设备所产生的可吸入的污染物,如醛类、乳胶及异氰酸酯类等化学物质[16]。人们工作时处于的工作环境空气中常含有一定浓度的有害化学物质,这些污染物可以沉积在肺通气及换气部分,引起肺部的氧化应激和炎症反应,导致机体的损伤和功能失调[7]。各种空气污染已经是对机体呼吸系统造成最严重影响的因素[17 - 18]。
空气污染对气流阻塞性疾病的影响
空气污染是由一系列的环境问题造成的,会引发人体的相关疾病,空气污染对多种系统都可以造成影响[19],特别是心血管及肺部疾病[20]。人们经常因吸入受污染的空气而出现相关的呼吸道症状,机体的呼吸道症状主要包括咽喉肿痛、咳嗽、咳痰、呼吸困难[2],已有研究证据表明人体在短时期内暴露于受污染的空气即可造成气流阻塞性疾病发展及急性加重,并且有数据表明雾霾天气出现后,因上述两种疾病而门诊就诊和入住医院的人数明显增加[21]。而气流阻塞性疾病的每一次急性加重,都会给患者带来极其不适的症状,给国家及患者的家庭带来巨大的经济负担,并且会使患者的肺功能加速下降,即使经过治疗好转后出院,但患者出院后的生活质量仍会有所下降,严重者甚至丧失生活自理的能力。我们不能只在急性发病时对患者进行治疗,应在日常生活中治疗逐渐减轻症状,提高生活质量。日常的治疗包括健康教育、心理疏导、药物治疗、吸氧治疗、雾化吸入治疗、物理方式治疗、全身治疗和营养支持治疗等。并且应该从根本治理环境空气污染问题,减少人群对空气污染成分的吸入,从根本减轻患者气流阻塞性疾病的发展及加重。
空气污染对气流阻塞性疾病造成影响的机制
气流阻塞性疾病是通过各种机制发生、发展的,主要包括机体的氧化应激反应、气道炎症反应、气道上皮受损和气道固有免疫系统失调机制[22]。本篇文章主要从机体的炎症反应和氧化应激反应这两方面进行具体地阐述。
一、吸入空气污染物后机体的炎症反应空气中细小的污染物可以被人体吸入肺内,并且作用于组织内的炎症细胞,使其活化,诱发各种炎症因子、化学因子的释放与表达,导致机体内炎症的发生[23 - 24]。现有研究发现人类支气管上皮细胞暴露于空气污染物后,机体组织细胞内的炎症因子如肿瘤坏死因子 α( TNF-α) 、IL-6、IL-8 和氧自由基等物质的数量增多,并且机体组织内的纤维蛋白原、C反应蛋白、粒细胞巨噬细胞和集落刺激因子等促炎性介质也会增多,使肺部上皮细胞的白细胞产生、聚集,并且刺激气道巨噬细胞吞噬吸入的污染物,引起机体肺部组织的炎症反应[25]. 使气流阻塞性疾病进一步发生、发展。
二、吸入空气污染后机体的氧化应激人体内存在着氧化系统和抗氧化两大系统,这两个系统在机体组织中为互相制衡又互相依存的关系。人体组织内的氧化应激反应主要是体内的氧化和抗氧化两者水平的失衡后的综合表现。当人体内的氧化系统增强或是抗氧化系统减弱时,都可以表现为组织氧化应激反应。氧化系统主要是活性氧族 ( reactive oxygen species,ROS) 和活性氮族( reactive nitrogen species,RNS) 等活性自由基[26]。机体在遭受各种有害刺激后,如吸入空气污染物中有害物质,体内会产生过多的高活性分子如 ROS、RNS,当机体的氧化程度超过了机体清除所生的氧化物速度时,即出现体内氧化和抗氧化两大系统的失衡,从而使人体组织受到损伤。机体的氧化系统的主要成分 ROS 是具有较高活性的氧自由基状态,因此 ROS 能对人体的组织产生过度氧化的作用。机体内组织器官的生物膜和亚细胞结构中存在大量的不饱和脂肪酸,ROS 会攻击这些容易被氧化的部位,从而导致组织器官的生物膜的结构和功能受到损伤。在机体过度氧化的过程中,脂质经过过氧化的过程所产生的丙二醛( malonaldehyde,MDA) 能对人体组织直接造成极大的危害[27]。所以当机体吸入有害物质后,造成机体肺部的氧化和抗氧化两者水平失衡,发生氧化应激反应,使气流阻塞性疾病进一步发生、发展。
对空气污染的干预措施及影响
空气污染会诱发机体产生各种疾病,特别是对气流阻塞性疾病的发病和急性加重造成影响,我们需要积极的进行干预来减轻空气污染的程度,不断提升空气质量,有数据表明提升空气质量有利于肺部健康[28]。采取积极的降低空气污染的措施主要包括减少室外、室内及工作环境中污染物向空气中的排放,降低空气中污染物浓度,减少周围环境中人体与空气污染物的接触。减少室外污染物排放的积极措施主要包括提升工厂的设施使其产生的污染物从根本减少,并提升工厂对其产生的废物的处理能力,提高机动车、汽油、燃煤的质量,减少其使用后废气的生成,大力开发新的清洁能源,逐步替代传统的生物质能源,从根本上减少污染物向空气中的排放。政府及相关部门应设立和出台相关的环境保护政策和对工厂设备、其废物处理能力的监管法规并进行指导和监督,政府和相关部门采取相关行动是提高室外空气质量、降低污染物浓度的关键。有实验数据表明居住距离主要街道距离小于 100 米的女士比居住距主要街道距离远的女士患慢性阻塞性肺疾病的机率高[28],因此建议居民区应建立在远离车流辆多的主街道的位置,并且在居民区与行车的街道间种植树木、提升绿化面积,降低居民区内空气中污染物的浓度,减少居民吸入空气污染物的机率。
减少室内空气污染物的浓度的措施主要包括使用绿色环保的装修、装饰材料和家具,在天气适合的时间段充分开窗换气,建议居家及单位安装、使用室内空气净化设备,保证室内空气即使在室外空气污染严重时仍清新,并且不会对人体产生伤害。有研究表明在 269 个每天在厨房烹饪时间大于两小时的家庭主妇中,用生物燃料烹饪的主妇患气道疾病的机率比使用洁净能源的主妇高[29],并且有研究表明提升炉灶性能并安装一个高效的排风扇,可以减少 90% 污染物的生成[30],因此建议家庭厨房中都安装和使用清洁能源和高性能炉灶。吸烟是对气流阻塞性疾病的发生、发展有重要不良影响的因素[31],并且吸烟不仅对吸烟者自身的健康有害,也会对周围人群的健康造成损害,室内二手烟对气流阻塞性疾病的也是有严重的不良影响[15],因此为了自身及周围人的健康考虑,建议人们拒绝吸烟,并且已经开始吸烟的人群可以通过医院相关科室的帮助,努力戒除吸烟。已有研究数据表明老人和孩子对空气污染更加敏感,更容易引发慢性阻塞性肺疾病及支气管哮喘的发生、发展及急性加重[2],通常情况下家里的老人和儿童在室内生活居住的时间更长,建议有老人和儿童居住的家庭,更应该注意室内空气的质量,减低老人和儿童患慢阻肺和哮喘的机率。在空气污染的工作环境中,除了工厂设备的更新升级和放置空气净化设施,人们也应该有自我保护意识及措施,如戴相应的防护用具,脱离工作污染环境后及时清洗和更换衣物等。要在国家、集体、个人的共同努力下,减少空气污染的发生,降低空气污染对人体的损害,减少气流阻塞性疾病的发生和发展。
本文希望通过提升人们对空气污染物成主要分及空气污染物对气流阻塞性疾病影响及相关机制和可采取积极措施的了解,加强人们对空气污染所造成不良后果的认识,促进人们为减轻空气污染、提升空气质量积极行动起来,采取相应的措施,着手于环境保护和增强公共卫生管理也可以减轻空气污染的程度,积极治理环境空气污染的问题,减少机体吸入空气污染物。并且应该让患者认识到气流阻塞性疾病不能只在急性发病时进行治疗,应在日常生活中采取积极的措施,这样既可以有效的降低气流阻塞性疾病的发病、发展及急性加重、甚至死亡,又可以减轻慢性疾病对国家带来的经济负担,延长人们的生存时间,提高人们的生活质量。
参考文献
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