刘维婕 唐 伟 王 威

(大连大学附属中山医院神经内科，辽宁 大连 116001)

空气污染是多方面的环境毒素，一直以来空气污染被认为与肺部〔1〕和心血管疾病〔2〕相关，而现在更多和中枢神经系统疾病联系在一起，包括老年痴呆、帕金森综合征和脑卒中，并且通过多种途径损害中枢神经系统。空气污染的化学和物理特性多样，激活方式也有很多，目前，空气污染所导致的大脑神经性疾病的病理还不被广泛知晓。但是炎症和氧化应激已经被认为是空气污染导致各种损伤的基本病理机制〔2〕，包括对于中枢神经系统的各种疾病影响。本文以空气污染对中枢神经系统致病性及可能机制研究现状进行综述。

1 空气污染的定义

空气污染又称为大气污染，按照国际标准化组织(ISO)的定义，空气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。空气污染物质是颗粒物(PM)、气体(例如地表臭氧，一氧化碳，硫氧化物，氮氧化物等)和金属(如钒，镍和锰)的混合体〔3〕。在这些成分当中细颗粒物和地表臭氧是最大的健康威胁，并且已经以疾病的形式体现出来〔2,4〕。事实上，全世界已经有数以百万计的人长期处于超出公布安全标准的空气污染中〔3〕。

PM和中枢神经系统紧密相关，并且在城市空气中最常见，以固体微粒和液态微滴的混合物形式存在。不论PM大小，是随风漂浮的颗粒还是微尘都对人类生理造成影响。粗糙颗粒的直径为2.5～10.0 μm，微粒的直径<2.5 μm，而微尘的直径小于0.1 μm。PM10、PM2.5分别是指直径10.0 μm和2.5 μm以下的空气悬浮颗粒。PM10主要是来自于街道、农业尘土、尾气排放、木材燃烧、建筑和拆除工作及矿场的可以吸入的物质〔4〕。PM2.5的主要来源为原油提炼、金属加工、尾气排放、居民燃料燃烧、发电站和森林野火，既有有机物质也有无机物质，包括硫酸盐、硝酸盐、碳、铵离子、氢离子、脂多糖，金属和水,所有这些物质都与其毒性直接相关〔4〕。

2 空气污染和中枢神经疾病

对于中枢神经系统影响最为显著的是PM2.5，被吸入后对肺部和心血管组织损伤最为明显〔5〕,能够穿过肺部的气血屏障最终到达末梢神经和大脑〔6〕。事实上，越来越多的报道显示PM2.5可以侵入大脑并且和神经组织退化有关〔7～11〕。然而，对于PM2.5侵入大脑后的病理变化讨论从未停止，主要围绕着神经元活性迁移、血脑屏障和嗅觉神经到大脑嗅球的迁移展开〔12〕。空气污染对肺部和心脑血管系统损害的典型病理表现是炎症和氧化应激〔1,2,5,6〕。研究表明炎症和氧化应激不仅是神经和中枢神经疾病的共同特性，并且提供了大量证据证明空气污染直接对中枢神经系统损伤〔13〕。

2.1空气污染和神经退化 空气污染是一种对于中枢神经系统的广泛炎性刺激，它对于神经退化疾病的危险一直以来被人们所忽略。在美国，大约2 900万人长期处于PM10中，约8 800万人处于PM2.5中〔14〕。另外，更多的人因为职业原因长期接触PM或者因为战争、大火或者类似于对世贸组织的恐怖袭击一类的灾难〔15〕。由空气污染所引发的疾病，如老年痴呆症或帕金森病也是很常见的。作为最常见的神经退化疾病〔16〕，老年痴呆症在美国约400万人，全世界则高达2 700万人〔17〕。帕金森病是运动障碍疾病，第二位最常见的神经退化疾病〔16〕，50岁以上的人口发病率为1%～2%〔18〕。最开始发现此联系一系列研究是在动物(犬)身上进行的，在高污染区域生活的犬表现出进行性加重的脑组织氧化损伤、过早的血小板沉淀、嗅球部位基因改变的明显增多、额叶皮质和海马萎缩〔8,9〕。此外，处于更大强度污染环境下的狗则表现出组织退化和大脑局部区域的金属堆积(镍和钒)，其中金属含量顺序为嗅觉黏膜>嗅球>额皮质,暗示了鼻腔是吸入的主要渠道〔8〕。极其相似的是，老年痴呆和帕金森病都有同样的嗅球、细胞核和相关早期神经病变，嗅觉退化是两种病最早的表现〔19〕。这个实验提供了空气污染和神经退化疾病相关性证据。

这些发现最近又被再次确认并且进一步延伸到人类及其他动物身上。在高度污染地区的人类大脑组织中，CD68、CD163、炎症标志物白细胞介素(IL)-1β,环氧化酶(COX)2、血脑屏障损伤、内皮细胞激活〔15〕和前额叶的大脑损伤〔20〕都在增加。值得关注的是，像COX2类炎症标志物及内部免疫细胞CD14在前额皮质、黑质和迷走神经区域增多〔15〕，表明了空气污染对中枢神经有影响。

研究表明PM在童年时期就可能影响中枢神经系统〔20〕。例如，磁共振成像(MRI)分析显示处于高度污染区域的儿童在额皮质区域有结构损伤(即高信号白质损伤)，并且会潜在地影响他们的认知功能〔20〕。值得注意的是，同样强度的空气污染中的犬额叶皮质也出现了与神经炎症有关病理改变〔20〕。因此，年纪小的人类和动物可能对于空气污染的炎症影响尤其敏感脆弱，这些影响会贯穿其一生。

2.2其他疾病 众所周知空气污染影响着人类健康，体现在心脑血管和呼吸系统的发病率和死亡率方面，然而，直到最近才有证据指出这些有害影响可以延伸到大脑。空气污染对于大脑的影响被注意到首先是因为长期处于室内煤烟的人们患缺血性脑卒中发病率的上升〔21〕。在美国，脑卒中是导致成年人残疾的第一杀手并且是导致死亡的第三个原因，仅次于癌症和心脏病〔22〕。尽管关于脑血管疾病和周围空气污染的关联的数据很有限，处于各类空气污染物中(如PM，臭氧，一氧化碳，二氧化氮等)与缺血性脑血管疾病的上升概率仍被广泛认为是直接相关的〔23～25〕。事实上，当今报道阐释了缺血性脑卒中的上升概率与空气污染的相关性，甚至在污染物相对较低，低于国际环保组织污染标准的地区都有体现〔24,25〕。至今导致神经性疾病的病理尚未清楚，但是臭氧和PM可能会改变大脑血管调节通道的基因表达〔7〕。多发性硬化(暴露于二手烟增加其风险)〔26〕也是与空气污染相关的主要中枢神经疾病，因为遗传的易感体质对于空气污染可能更脆弱，更容易引发的中枢神经疾病，如载脂蛋白(APO)E4基因携带者〔15〕和APOE基因的小鼠〔27〕暴露空气污染中更易患多发性硬化。进一步研究空气污染中枢神经系统损害机制,降低发病的风险对于人类健康至关重要。

综上，空气污染对中枢神经系统损害所引发的负性健康效应是多方面的，不容忽视，炎症反应和氧化损伤可能是主要机制。空气污染侵及中枢神经系统途径有待深入研究。