室内空气污染与多种呼吸系统疾病密切相关

室内空气污染与多种呼吸系统疾病密切相关 性阻塞性肺疾病（COPD）和哮喘是全球范围内最常见的两种慢性疾病，二者 的全球患病人数分别高达 8 千万和 2.35 亿人。在 2005 年，全世界共有 300 万人死于 COPD，使之成为当年人类的第五大死亡原因。根据 2012 年的全球 疾病负担（GBD）报告所示，COPD 目前已上升为全球的第三大死亡原因，而 WHO 曾预测这一现象在 2030 前不会发生。 由于 COPD 和哮喘的症状持久，患者常有肺功能降低及间歇性的急性加重，这 使之其成为患者经常处于病态的重要原因。而这 2 种疾病的间歇性急性加重， 更会对患者的功能状态和生活质量产生严重的不利影响。 尽管大多数（90%）COPD 和哮喘患者都生活并死于低收入的国家或地区，但 针对这些疾病的许多研究却一直是在高收入的国家或地区完成的。在填补贫困 地区有关这方面研究的空白方面，诸如阻塞性肺疾病负担行动和儿童哮喘与过 敏症的国际研究等国际研究项目，已经迈出了重要的一步。 但在世界许多地区，特别是亚撒哈拉以南的非洲地区，针对上述疾病的研究还 一直是明显缺乏。尽管 COPD 和哮喘这两种疾病都可以从简单的诊断技术，如 肺功能诊断中获益，但这些方法在许多地方常常是不可用、无法负担、或不可 靠的，致使一些临床医生常常对其做出错误的诊断和治疗决定。 已有良好的证据表明，室内空气污染（HAP）暴露与 COPD 的发生风险增加相 关。由于早已明确用作燃料的植物或动物废弃物以及烟草燃烧产生的烟雾吸入， 是慢性阻塞性肺病发生、发展的驱动因子，所以 HAP 暴露与 COPD 的这种关 联并不足为奇。 烟草或植物燃烧产生的烟雾含有很多包裹着复杂有机化合物的碳基颗粒，这些 有机化合物包括多环碳氢化合物，以及甲醛和丙烯醛等刺激性气体。 简单地说，生物燃料烟雾和烟草烟雾一样，都可以增加一些相同的基质金属蛋 白酶的表达；然而，不同类型烟雾（例如烟草或其他生物燃料所产生的烟雾） 所导致的 COPD，其临床表现及治疗反应是否有差异，甚至他们之间是否存在 关联，目前仍然是有待探讨的问题。 暴露于 HAP 个体发生 COPD 的风险，大约是那些没有 HAP 暴露者的一倍， 这一风险程度基本介入被动吸烟和主动吸烟者的 COPD 发生风险之间。在严重 暴露于固体燃料烟雾，且吸烟率较低的社区里，固体燃料烟雾暴露可能是社区 居民罹患 COPD 的主要原因。确认这种因果关系高质量研究，需要包含对 HAP 暴露量的测量，而这类研究目前正在继续进行之中。 虽然吸烟或固体燃料烟雾曝露所致的慢性阻塞性肺病，在相关的健康风险方面 没有太大的不同；但与前者相比较，后者似乎有更明显的气道疾病表现和更低 的肺气肿发生率。而这种差异的形成是否与患者烟雾暴露量的大小，以及烟雾 成分或遗传背景的不同相关，目前仍不清楚。 此外，在患者的生存率方面，一项为期 7 年的随访研究表明，植物烟雾所致 COPD 女性与烟草相关 COPD 男性之间的生存率无明显差异。 有很强的证据表明，戒烟对于 COPD 患者的健康有益，并能减少其 1 秒钟用 力呼气量（FEV1）的下降速度。而与此不同的是，很少有证据表明停止 HAP 暴露也有同样的效果。Romieu 等在墨西哥所做的一个试验评价了带烟囱柴炉 （Patsari）干预治疗，与传统的开放式火炉对于 552 位女性上呼吸道症状和肺 功能的影响。 尽管受试者对干预措施的依从性很差（50%），但在 12 个月的观察期内，带 烟囱炉灶使用者与开放式火炉的使用者相比较，前者的呼吸道症状和肺功能下 降率均明显减少。其中，2 组受试者针对哮鸣音的下降率比为 0.29；肺功能在 1 年时间内的下降值分别为 31 毫升和 62 毫升。 Smith-Sivertsen 等在危地马拉所做的一项研究，探索了另一种带烟囱柴炉 （plancha）对于幼儿肺炎的影响。而作为一个次要终点事件，该研究还同时 评估了这种柴炉对于所涉及儿童母亲的呼吸道症状和肺功能的影响。 尽管他们注意到，在 12-18 个月的随访期内，受试者的呼吸道症状明显减少， 比值比（OR）达到了 0.7，但其对受试者的肺功能无明显影响。上述这 2 个研 究都是在随机对照的背景下完成的，但其都存在明显的局限性，即研究队列相 对年轻，且随访时间较短等。 在中国进行的一项随访时间长达 9 年的研究显示，与那些不采取干预措施者相 比较，使用沼气代替植物燃料做饭，或改善厨房的通风条件，分别可使受试者 的年度 FEV1 下降量减少 12 毫升和 13 毫升。虽然这项研究克服了 Romieu 和 Smith-Sivertsen 等上述 2 项研究中的局限性，但其又出现了受试者没有随 机分组，且烟草暴露率较高等新的缺陷。 总之，这些研究提供的证据表明，人群 HAP 暴露的减少，可以降低其慢性呼 吸系统症状的发生机率，并可能减少其 COPD 的发生和发展风险。但这些结论 还需要更有力的证据来加以证实。例如，这些证据应来自适当的受试人群（最 好是很少接触烟草烟雾的中年和老年男、女），并有足够长的随访时间。 固体燃料燃烧所产生的刺激性烟雾，可能是患者哮喘发作的一种触发物，但目 前并没有太多的证据表明，HAP 暴露与患者哮喘或原有哮喘的急性加重风险相 关。 2011 年进行的一项系统综述和荟萃分析，曾就固体燃料暴露与哮喘的相关性 进行了汇总研究。结果显示，在儿童和女性人群中，其合并后的 OR 值分别为 0.50 和 1.34。但该荟萃分析所包括研究的质量不高、规模不大，使其缺乏足 够的说服力。 支持使用固体燃料做饭可增加人群哮喘风险的最有力证据，来自儿童哮喘及过 敏的国际研究。该项研究在 1999-2004 年间共对近 51.3 万个孩子进行了问卷 调查。结果显示，开放式火炉烹饪的使用与所有 2 个年龄组受试者在过去一年 中的喘息风险增加相关。其中，幼儿组（6-7 岁）和年龄较大组（ 13-14 岁） 儿童的 OR 值分别为 2.17 和 1.35。 室内燃烧煤和木柴是一种重要的致癌因素 国际癌症研究机构已分别将煤，和其他固体燃料的燃烧排放物列为已知的致癌 物（1 组），和可能的致癌物（2A 组）。据 WHO 全球比较风险评估项目估 计，在 2000 年，东亚地区大约有 2 亿人使用煤进行家庭烹饪（大部分来自中 国），而南亚地区的此类人口约为 2500 万。 在中国，使用固体燃料的人口比例已经显著减少。其已从 1990 年的 64% 下降 至 2010 年的 46%。然而，有大约三分之二的中国农村人口仍然在使用固体燃 料，特别是煤炭，作为其烹饪和取暖的主要能量来源。在中国，人们使用的煤 主要有两种，其中应用最多的是烟煤（生煤），但非烟煤或无烟煤（硬煤）也 有应用。与烟煤相比较，无烟煤是低硫高碳的固体燃料。 而木材等固体燃料的使用在南亚国家（特别是印度，巴基斯坦，孟加拉国，尼 泊尔等国）和撒哈拉以南的非洲国家更为常见。印度的固体燃料使用量约占世 界固体燃料总用量的 30%，而且其用量在各邦之间有很大差异。例如，在奥里 萨邦，85% 的家庭都依靠固体燃料生活，但在旁遮普邦的这一比例只有 40%。 而与使用其他燃料的人相比较，那些长期暴露于较高浓度的煤或木材燃烧烟雾 中的人，具有更大的癌症风险，这似乎也是事实。 煤和木材烟雾的组成成分 在做饭期间，依据炉灶和供氧状况的不同，约 8%-10% 的固体燃料只进行了不 完全燃烧。而木材和煤炭在不完全燃烧时，会向空气中释放出大量的无机化合 物、无机和有机的碳氢化合物、以及一些的金属和非金属物质等。 排入空气中的燃烧排放物之具体成分主要取决于以下几个因素，即：燃料的类 型和亚型（煤与其他类型的固体燃料，木材等）；所使用炉灶的类型（改良炉 灶或传统炉灶）；以及燃料的燃烧速度等，通常闷烧较旺火会产生更多的排放 物。 煤和木材不完全燃烧时的排放物，有很多都是一样的。但也有研究报告，在中 国不同地理位置（矿山）开采的不同类型煤炭，其燃烧排放物的类型（例如其 中的挥发性苯和甲醛水平）也会有差异，而这种排放物差异可能会改变其致癌 力。 举例来说，中国的南方地区以使用烟煤为主，而这种煤倾向于排放更多的多环 芳香族碳氢化合物，硅，镍，以及砷等，所以其要比其他类型的煤（如无烟煤） 等具有更高的致癌力。 煤和木材烟雾在动物研究中显示的毒性 在中国，大多数针对煤烟毒性的研究都是最近才开始的，但针对实验动物模型 的煤烟毒性研究，已进行了好多年。这类研究主要是让实验动物（以大鼠和小 鼠为主）通过以下四种不同的方式进行煤烟暴露，即：吸入和全身暴露；气管 内给药；皮肤暴露；以及皮下注射等。 研究显示，不论采用上述何种暴露方法，实验小鼠和大鼠分别有较高的肺腺癌， 和肺鳞状细胞癌发病率，而且这种相关性具有明显的剂量 - 反应关系。 与针对煤炭烟雾的研究相比较，只有很少的研究评估了木材烟雾暴露对于动物 的毒性。而且除了一项研究发现，来自软木的烟雾提取物比那些来自硬木的烟 雾提取物具有更强的致瘤性外，其他针对动物木材烟雾暴露的这类研究，都没 有发现其间有任何肯定的关联。 煤炭和木材烟雾的致癌机理 在固体燃料不完全燃烧所释放的烟雾中，可能与其致癌机制相关的成分主要是 可吸入性多环芳烃颗粒物，挥发性有机化合物，和一些金属物质。在胸外及胸 内气管区域清除沉积的不溶性微粒，可以通过呼气或黏液纤毛运动等方式清除； 而那些沉积在肺泡区域的不溶性微粒，在其被吞噬细胞和其他细胞摄取后，可 能会诱发一种级联反应，并导致肿瘤的形成。 此外，沉积在关键靶细胞或肺组织内的颗粒，还可能引发的一系列的生物反应， 例如持续的炎症，细胞损伤，细胞增殖，抗氧化剂耗竭或其他防御机制受损， 活性氧分子生成，以及基因突变等。 有关肺癌与煤之间关联的多数证据都来自于针对多环芳香族碳氢化合物的研究， 特别是针对存在于煤炭或烟草排放物中的苯并 (a) 芘的研究。 多环芳香族碳氢化合物可以经呼吸道，消化道，以及皮肤吸收，并广泛分布于 大多数的器官和组织中。这些物质随后被快速代谢为一些可溶性的代谢产物， 如环氧化合物，酚类，二氢化二醇，酚二氢二醇环氧化物，醌类，和四元醇等。 国际癌症研究机构专门成立了一个解释多环芳烃致癌机理的工作组，而且该工 作组已经提出了其可能的两个主要机制，即：通过单氧合作用（mono-