环境颗粒物与COPD

        关于微生物群在暴露于环境颗粒物后慢性阻塞性肺疾病(COPD)发病机制中的作用迄今仍知之甚少。空气污染是慢性呼吸道疾病的主要环境原因[1,2]。工业活动、车辆排放和家庭生物质燃烧是大气颗粒物的主要来源[2]。COPD的高患病率与生物质燃料的不完全焚烧和生活在交通便利区域相关[4]，而环境颗粒物的减少已被证明可降低COPD的发生风险[5]。因此，阐明环境颗粒物诱发COPD的机制具有重要意义。

        研究纪要

        将54只雄性SD大鼠暴露于清洁空气、生物质燃料(BMF)或机动车尾气(MVE)中4、12和24周，于暴露期间的3个不同时间点对大鼠肺行肺部炎症评估、形态测量和肺功能分析，采用16S rRNA焦磷酸测序评估肺和肠道的微生物组成，测定血清脂多糖(LPS)水平并量化结肠中短链脂肪酸(SCFAs)水平(图1)。

        图 1

        结 果

        暴露于颗粒物24周后，大鼠出现COPD特有的肺部炎症和病理改变，对照组(CON)和颗粒物暴露组(BMF或MVE)大鼠肺中见有相似的微生物多样性和组成;然而，肠道微生物群则呈现出微生物丰富度和多样性降低，总体微生物组成不同，SCFAs水平较低，血清LPS水平较高。

        讨 论

        已有研究发现，BMF和MVE慢性暴露可诱导气道细胞分泌细胞因子，在大鼠中发展为明显的COPD，但关于其作用机制尚不清楚。新出现的证据表明，颗粒物暴露也可能导致微生物生态失调[7,8]。此外，最近的研究也将微生物组的变化与COPD联系起来，微生物组在COPD发展中的作用引起了相当大的关注[9，10]。

        长期暴露于颗粒物会损伤肺实质。BMF和MVE暴露24周后，大鼠肺支气管壁厚度较对照组显著增加(P< 0.01，图2)，提示颗粒物暴露诱导气道重塑;功能残气量的肺功能测试结果显著升高，而呼气峰值流速、FEV20/FVC和FEV100均显著降低(P< 0.01)。这些发现表明，慢性暴露于BMF和MVE可诱导大鼠肺发生慢性阻塞性肺疾病样变化。

        图 2

        最近研究还表明，肠道微生物群在呼吸系统疾病[11]的发展中扮演着一个角色。来自流行病学和动物实验的这些数据表明，长期接触颗粒物会导致肠道微生物群落失调，并可能随之增加188bet在线平台网址 和肥胖的发生风险。颗粒物暴露期间大鼠体重持续增加，总体重增加162.3%(对照组)、135.2% (BMF组)和130.4% (MVE组)。BMF组和MVE组在整个暴露期体重增长速度保持稳定，但4周后体重增长速度低于对照组(P< 0.01，图3)。这表明颗粒物诱导大鼠慢阻肺的肠道微生物菌群失调可能有赖于颗粒物的暴露时间、剂量或来源。

        图 3

        肠道微生物菌群导致细菌或细菌产物(如LPS)从肠腔迁移到肠系膜淋巴结或循环，并伴有炎症反应[11.12]。SCFAs具有抗炎特性，是结肠细胞的能量来源，可改善肠道屏障功能，减少肠道细菌移位[13.14]。高纤维饮食也被认为可以降低COPD的发生风险，主要适用于当前和已戒烟者[15，16]。

        结 论

        长期暴露于环境颗粒物可降低大鼠COPD模型结肠中可溶性细胞间黏附分子的水平、肠道微生物生态失调和代谢物转移。

        点 评

        尽管该研究表明吸入颗粒物对肠道菌群有显著影响，并提示其与COPD的发展有关。但需要注意：首先，在缺乏介入研究的情况下，很难确定肠道微生物菌群失调是COPD的原因还是后果;其次，虽然暴露于颗粒物可改变肠道菌群的组成和功能，但颗粒物吸入如何影响肠道菌群仍有待探究;再者，还不能确定颗粒物对肠道微生物菌群失调的诱导呈时间依赖性还是剂量依赖性;最后，长期暴露于颗粒物环境后，肠道微生物菌群失调的发病机制仍有待于进一步研究。

        参考文献

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        3.Zeki AA, Flayer CH, Haczku A. A burning need to redefine airways disease:biomass smoke exposure identified as a unique risk factor for asthma-chronic obstructive pulmonary disease overlap in low-and middle-income countries. J Allergy Clin Immunol 2019;143(4):1339–1341

        4.Liu S, Zhou Y, Liu S, et al. Association between exposure to ambient particulate matter and chronic obstructive pulmonary disease: results from a cross-sectional study in China. Thorax 2016;0:1–8

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