大气细颗粒物对慢性阻塞性肺疾病患者预后的短期影响和效应标志物研究

It has been reported that ambient fine particulate matter (PM2.5) exposure may induce exacerbation of chronic Obstructive Pulmonary Disease(COPD), increase the rates of emergency, hospitalization and mortality in COPD patients, however, the potential mechanism remains unclear. Based on our previous work, this study was designed as a panel study, follow-up a group of COPD patients who experience a real-environment of PM2.5 levels change from low - high - low in three different periods, investigate the correlations between their PM2.5 exposure levels, respiratory and cardiovascular function changes, oxidative stress and inflammation levels, and exacerbation of COPD; Combined with PM2.5 chemical constituents, to recognize and quantify the correlation between short-term effects on COPD patients induced by source-appointed PM2.5 and exacerbations of COPD; And further with the support of metabolomics, to compare the differences of metabolomics in induced exhaled breath condensate and serum between COPD patients and healthy people exposed to PM2.5, find abnormal metabolic pathways, put forward sensitive effect markers, and clarify the potential role of PM2.5 in exacerbation of COPD. The results will be helpful for our government to control air pollution, improve air quality, and protect the health of vulnerable populations in China.

大气细颗粒物（PM2.5）如何引发慢阻肺的急性加重，最终导致患者急诊率、入院率和死亡率的增加一直不很清楚。本研究拟在前期工作的基础上，采用定组研究设计，追踪观察同一组慢阻肺患者在经历实际生活环境中大气PM2.5污染水平从低—高—低的变化的三个不同时期，探讨其PM2.5暴露水平、呼吸和心血管功能改变、机体氧化应激和炎症水平以及慢阻肺急性加重之间的关系；结合M2.5化学组分分析结果，解析并量化不同来源大气PM2.5对慢阻肺患者预后的短期影响及其与急性加重的关系；进一步采用高通量代谢组学方法，比较慢阻肺患者和健康人群大气PM2.5暴露后的呼出气冷凝液和血清的代谢物组差异，发现异常代谢通路，提出敏感效应标志物。以期初步解析不同来源大气PM2.5暴露所致慢阻肺急性加重的潜在作用模式。研究结果将为我国政府采取有针对性的措施，改善空气质量，保障易感人群健康提供科学数据。

研究目的：探讨大气颗粒物短期暴露对慢阻肺患者心肺功能的影响及其有效生物标志。.研究方法：采用定组研究设计，选取慢性阻塞性患者（简称慢阻肺患者）为研究对象，以北京市为研究地点，收集研究对象居室附近固定监测点的大气污染物数据和气象数据，并对患者住宅室内和室外大气颗粒物进行同步采集和化学组分分析。.研究结果：1. 分析了不同污染水平下的不同大气污染物短期暴露对慢阻肺患者心肺功能的影响，提出呼出气硫化氢（eH2S）可作为一种新的指示慢阻肺患者大气污染物短期暴露后的气道炎症的早期稳定的生物标志；2. 探讨了不同颗粒物暴露参数与慢阻肺患者肺功能的关联。结果发现，考虑到建筑物维护结构和门窗等的阻挡和过滤效果，单纯采用室外固定监测点的数据来评估人群短期暴露的健康关联，可能会高估慢阻肺患者大气颗粒物短期暴露的健康风险；3. 比较了室内不同粒径颗粒物和黑碳对慢阻肺患者及其健康配偶自主神经功能的影响。结果发现，颗粒物粒径越小，体质指数（BMI）越高，健康危害越大；与其健康配偶相比，慢阻肺患者在颗粒物暴露后的健康滞后效应更为明显；4. 发现了适合我国国情的室内外颗粒物的示踪元素，成功解析了室内不同来源PM2.5及其对慢阻肺患者和健康配偶心肺功能的贡献和作用特征；5. 采用多元线性回归对PM2.5及其组分的质量浓度与慢阻肺患者及其配偶的尿液代谢物水平的关联进行分析。结果发现，PM2.5及其元素组分（如Ni、V、K等）的暴露可导致不同代谢通路上物质的改变，慢阻肺患者的抗氧化能力和肺部能量产生较其健康配偶降低。.研究结论：室内和室外空气污染物短期暴露可对慢阻肺患者及其健康配偶心肺功能产生不良影响，其作用特征和机制也有所不同。