霧霾來襲，你的肺還好嗎？_風聞

一百多年前的中國，魯迅先生一篇振聾發聵的白話文小説《藥》，讓讀者對“人血饅頭”和“談癆色變”記憶猶新。一百多年來，肺結核、肺炎、肺纖維化、肺癌等肺部疾病在我國發病率頗高。近年來，我國多地頻繁遭遇嚴重霧霾天氣，特別是生活在北京及我國中東部的民眾，每到冬季，霧霾便不期而至，讓人不勝其煩。霧霾天到底對我們的肺健康有多大的影響呢？

（圖片來自網絡）

肺是人體重要的呼吸器官。人正常生存需要吸入氧氣，呼出人體代謝產生的二氧化碳，氧氣通過吸氣從外環境進入肺泡，二氧化碳從肺泡通過呼氣排除體外，這一系列的過程即肺的通氣功能。實現正常肺通氣功能依賴於肺的結構：1型和2型肺泡上皮細胞組成的肺泡是肺部氣體交換功能的基本保障。

一個小的肺泡單元就像是一個芝麻麻薯，內部呈空心結構，外表皮由1型肺泡上皮代表的麻薯皮和2型肺泡上皮代表的芝麻構成。1型肺泡上皮細胞扁而薄，表面積大，參與構成氣血屏障，行使氣體交換的功能；2型肺泡上皮細胞呈立方形或球形，分泌多種物質覆蓋肺泡，起到調節肺泡水分，維持肺泡正常舒張狀態的作用。此外，2型肺泡上皮細胞還能夠在1型細胞受損後，分化補充受損的1型細胞（圖1）。

圖1 兩種肺泡細胞功能簡圖

肺泡作為氣體交換的主要場所，會直接受到外環境的影響。肺屬五臟之一，但肺與其他四髒不同，它不但居於胸腔內，還通過口鼻與外界直接相通。肺臟的生理功能，往往因外環境變化而直接受到影響。雖然肺是人體與外界的第一道防線，但肺也是最嬌嫩的器官之一，這對於毒理學研究而言就十分棘手，很難去找到一個能夠恰當的模型來研究外環境對肺的影響。

近期，Environmental Science & Technology在線發表了題為Development of Human Lung Induction Models for Air Pollutants’ Toxicity Assessment 的文章，該研究使用非常貼近人體真實情況的胚胎幹細胞肺分化模型，研究了霧霾對人肺的毒性效應。該研究由中國科學院生態環境研究中心環境化學與生態毒理學國家重點實驗室的Francesco Faiola研究組、劉思金研究組、汪海林研究組和劉倩研究組共同合作完成。

由於肺泡細胞難以從人體中分離，並且即使成功分離也難以在體外增殖，因此不適用於進行體外的毒性研究。為解決以上難題，本研究採用可以無限增殖的人胚胎幹細胞作為肺泡細胞的來源，通過誘導分化，獲得能夠分泌肺表面活性物質二棕櫚酰磷脂酰膽鹼（DPPC）的2型肺泡上皮細胞。基於上述細胞，構建了單層肺細胞模型和類似於肺泡的三維肺細胞模型，檢測了霧霾的三種主要成分——苯並芘、納米二氧化硅和碳納米顆粒的毒性。

經過研究發現，多環芳烴苯並芘在極低劑量時（納摩爾級）即可導致2型肺泡上皮細胞產生氧化應激反應，抑制細胞的生長和分化。與苯並吡不同，較低劑量納米二氧化硅和碳納米顆粒不會導致細胞產生激烈的應激反應，然而，使用透射電鏡和質譜檢測細胞的亞顯微結構和胞漿成分可以發現這兩種納米顆粒均能夠進入肺泡細胞（圖2）。此外，納米二氧化硅暴露還會干擾肺泡的正常功能，導致細胞DPPC分泌量顯著降低。

圖2 納米顆粒會進入肺泡細胞

從以上的研究結果非常直觀的顯示出，霧霾不僅會進入肺泡細胞內部，還會使肺泡細胞產生應激反應，影響肺泡細胞的正常功能。在真實環境中，霧霾中的顆粒物往往還會攜帶致病菌等病原微生物，嚴重威脅人體健康。霧霾的多種危害中，首當其衝是肺部的傷害，顆粒物、致病菌具有很強的穿透力，鼻腔纖毛和呼吸道很難阻擋，會隨着呼吸直達肺泡。長期吸入霧霾，勢必對人體健康造成嚴重損害。

在此，呼籲大家在霧霾污染嚴重的時候，要減少外出，室內開啓淨化設備，出門最好戴上防霾口罩，減少霧霾吸入，保持肺部健康。同時，我們要注意合理飲食，調節我們在霧霾天的情緒，正常機體的生理生化以及免疫機能，是我們抵抗污染物影響的保障。

作者：劉抒羽、楊仁君、Francesco Faiola

來源：中國科學院生態環境研究中心