研究背景

细颗粒物（PM_2.5）和臭氧（O₃）是造成全球疾病负担的主要空气污染物，同时也是我国当前面临的主要空气污染问题。慢性阻塞性肺疾病作为全球最为常见的慢性呼吸系统疾病之一，因其高患病率、发病率和死亡率，已成为我国和全球重要的公共卫生问题。研究表明，慢阻肺是一种异质性的炎症疾病，这种炎症异质性与患者临床预后密切相关。然而，环境因素对慢阻肺患者炎症异质性的影响及其作用特征仍不清楚，这直接影响到有效的精准防控策略的制定和实施。

北京大学公共卫生学院邓芙蓉教授和北京大学第三医院陈亚红教授合作在Journal of Hazardous Materials期刊在线发表了题为“Personal exposure to PM_2.5 and O₃ induced heterogeneous inflammatory responses and modifying effects of smoking: A prospective panel study in COPD patients”的研究论文。该研究调查了PM_2.5和O₃短期暴露对慢阻肺患者气道和系统性中性粒细胞和嗜酸性粒细胞炎症标志物的影响，分析了PM_2.5和O₃与慢阻肺的主要行为危险因素—吸烟之间的交互作用，并进一步基于T1/T2和T17/Treg免疫失衡探讨了慢阻肺患者的免疫状态对PM_2.5和O₃所诱导炎症反应强度的影响。

研究方法

该研究采用定组研究设计，于2021年3月至2023年9月对107名稳定期慢阻肺患者进行了共372人次的重复随访调查。在每次随访期间，对患者进行连续24小时的PM_2.5和O₃个体暴露监测。采用呼出气和血液生物标志物分别对气道和系统性中性粒细胞和嗜酸性粒细胞炎症进行评估。采用线性混合效应模型分析PM_2.5和O₃短期暴露与慢阻肺患者炎症标志物的关联，通过构建交互作用模型评估PM_2.5和O₃、吸烟及免疫失衡对炎症标志物影响的交互作用。

研究结果

关联分析结果（表1）显示，PM_2.5短期暴露主要与气道中性粒细胞炎症标志物（FeH2S）升高显著相关，O3暴露则与鼻腔和血液嗜酸性粒细胞炎症标志物增加显著相关，表明PM_2.5和O₃在驱动慢阻肺患者炎症异质性中发挥重要作用。

表1. PM_2.5和O₃短期暴露与慢阻肺患者嗜酸性粒细胞和中性粒细胞型炎症标志物的关联

交互作用分析显示，PM_2.5和O₃所诱导的炎症反应特征和强度在吸烟者和非吸烟者中存在明显差异（图1）。具体而言，PM_2.5所诱导的气道中性粒细胞型炎症反应在非吸烟者中更强，而系统性中性粒细胞炎症反应在吸烟者中更为明显（图1A）；而O₃相关的气道和系统性嗜酸性粒细胞炎症反应均主要发生在非吸烟者中（图1B）。

图1. PM_2.5和O₃短期暴露与吸烟对慢阻肺患者炎症标志物的交互作用

鉴于T1/T2和T17/Treg免疫平衡在调控嗜酸性和中性粒细胞型炎症反应中的关键作用，研究进一步分析发现，在T1/T2和T17/Treg平衡中 ，T1或T17免疫优势会放大PM_2.5所诱导的中性粒细胞炎症反应（图3），而T2或Treg免疫优势则会加重O₃所诱导的嗜酸性粒细胞炎症反应（图4）。

图2. T17/Treg和T1/T2免疫失衡对PM_2.5与炎症标志物关联的修饰效应

图3. T17/Treg和T1/T2免疫失衡对O₃与炎症标志物关联的修饰效应

研究亮点及意义

该研究揭示PM_2.5和O₃短期暴露可诱导慢阻肺患者体内不同特征的炎症反应，提示PM_2.5和O₃可能是慢阻肺患者炎症异质性的重要环境因素，并且发现在不同吸烟和免疫状态下，PM_2.5和O₃暴露所诱导的炎症反应特征和强度存在显著差异。研究结果不仅为阐明驱动慢阻肺患者炎症异质性的环境病因提供了新的科学证据，而且对于制定更加个性化的预防和治疗策略，有效减轻空气污染等不良环境因素对慢阻肺患者的健康影响，改善患者临床预后，具有十分重要的公共卫生学意义和临床价值。

* 北京大学公共卫生学院2021级博士生张文楼为论文第一作者，北京大学公共卫生学院邓芙蓉教授和北京大学第三医院陈亚红教授共同指导该研究的完成。该研究获得国家自然科学基金（22376005、22076006、82090014、91543112）和首都卫生发展科研专项（2020-2Z-40917）的资助。

参考文献：Wenlou Zhang, Baiqi Chen, Chen Zhao, Di Yang, Masayuki Shima, Weiwei Fan, Yoshiko Yoda, Shurun Li, Chenxia Guo, Yahong Chen, Xinbiao Guo, Furong Deng. Personal Exposure to PM_2.5 and O₃ Induced Heterogeneous Inflammatory Responses and Modifying Effects of Smoking: A Prospective Panel Study in COPD Patients. J Hazard Mater, 2025, 494: 138471. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2025.138471.

学者简介

邓芙蓉

本研究通讯作者，《环境与职业医学》编委，北京大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系教授，博士生导师，主要研究领域为环境因素的健康影响及其机制，在国内外高水平期刊发表论著300余篇，主编或参编教材、学术专著和科普专著20余部，并多次荣获北京市科技进步奖、北京市自然科学奖、国家环境保护科技奖等。

陈亚红

本研究通讯作者，北京大学第三医院主任医师、教授、博士生导师，博士后合作导师，呼吸与危重症医学科副主任，北京大学医学部慢性气道疾病中心副主任，主要研究方向为气道慢性炎症疾病，承担多项国家级和省部级科研基金，获得北京市科技新星计划支持和教育部新世纪优秀人才支持计划。

张文楼

本研究第一作者，北京大学公共卫生学院博士研究生，主要研究方向为环境因素与易感人群健康，在Environ Sci Technol, J Hazard Mater，《科学通报》，《中华预防医学杂志》等国内外高水平期刊共发表学术论文41篇，其中第一作者论文19篇。曾获国家奖学金、北京市三好学生、北京大学校长奖学金、北京大学三好学生标兵等荣誉。

* 文章仅供医疗卫生相关从业者阅读参考

本文完

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