eGastroenterology：空气污染在消化系统造成的应急反应和致病分子机制

导读

空气污染是全球性的健康问题。包括欧美所谓“空气清新”的国家，空气污染，特别是PM_2.5的危害持续存在。虽然目前中国空气污染的情况得到极大的改善。但高浓度PM_2.5对人群整体健康状况的改变和造成的疾病后果依旧是一个现实问题和未来难题。

呼吸暴露在高浓度PM_2.5会对身体产生系统性的负面影响。特别是消化系统，比如肝脏、胰脏和肠道，对PM_2.5污染是很敏感的。近年来大量文献研究证实了PM_2.5对消化代谢疾病的负面影响。PM_2.5对消化系统致病的分子机制也有深入的研究。近期，来自美国韦恩州立大学医学院的Kezhong Zhang教授在eGastroenterology上发表了题为“Environmental PM2.5-triggered stress responses in digestive diseases”的综述，系统深入地总结了目前关于PM2.5污染在消化系统造成的细胞应急反应及致病的分子机制研究的结果 。

PM_2.5包括所有空气动力学直径小于2.5微米的微小颗粒。当我们长期呼吸暴露在高浓度PM_2.5下，其中的极微小颗粒会穿过肺泡，进入循环系统，到达各个脏器（见图）。特别是肝脏，作为一个主要的解毒代谢器官，是PM_2.5的一个主要目标脏器¹。另外，PM_2.5在肺部造成的炎症反应也是对全身系统性影响的主要因素。

图注：PM_2.5吸入暴露对脏器的影响。显示了不同脏器中由PM_2.5污染引起的疾病。CAD，coronary artery disease，冠状动脉疾病；HCC，hepatocellular carcinoma，肝细胞癌；NASH，non-alcoholic steatohepatitis，非酒精性脂肪性肝炎。

来源：原文图1

在细胞水平上，各个脏器、系统的巨噬细胞（microphage）或类巨噬细胞对PM_2.5极为敏感。功能细胞，比如肝细胞（hepatocyte）是第二位或间接性受影响的功能细胞。炎症反应（inflammation）和代谢变化（metabolic modulation）是PM_2.5造成消化系统疾病的主要机制。在亚细胞水平上，有三个主要的细胞器会对PM_2.5产生应急反应：内质网（endoplasmic reticulum，ER），线粒体（mitochondria），和溶酶体（lysosome）。在分子信号转导和应急反应通路上，PM_2.5能够：1）选择性地激活或抑制内质网应急反应（ER stress response）；2）造成线粒体损伤（mitochondrial damage）和氧化应激反应 （oxidative stress response）；3）激活细胞自噬反应（autophagy）。

在特殊情况下，PM_2.5能够“以毒攻毒”，降低高脂或肥胖症状。比如在干净空气环境下因食用高脂高热量食物，营养过剩造成的脂肪肝高脂肥胖症的小鼠中短期暴露在高浓度PM_2.5，它们的高脂肥胖和脂肪肝的症状得到显著改善²。原因是PM_2.5在肝脏激活细胞的自噬反应，从而消耗因营养过剩造成的脂肪累积。

PM_2.5污染对消化系统造成的负面影响和疾病“无药可救”，除非从源头上解决过度消耗环境资源的生产方式和人类过度消耗消费物质的“现代化”生活方式。从短期效果的角度，一些研究证实，饮食添加单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA），维生素C加E（vitamin C plus E），或褪黑素（melatonin）能够在一定程度上抵减PM_2.5引起的炎症反应，细胞器应急反应及代谢失调，从而有益于改善PM_2.5污染下的身体健康。

引证本文

Kezhong Zhang - Environmental PM2.5-triggered stress responses in digestive diseases: eGastroenterology 2024;2:e100063.

https://egastroenterology.bmj.com/content/2/2/e100063

参考文献

1. Laing S, Wang G, Briazova T, et al. Airborne particulate matter selectively activates endoplasmic reticulum stress response in the lung and liver tissues. Am J Physiol Cell Physiol 2010;299:C736-49.

2. Qiu Y, Zheng Z, Kim H, et al. Inhalation Exposure to PM(2.5) Counteracts Hepatic Steatosis in Mice Fed High-fat Diet by Stimulating Hepatic Autophagy. Sci Rep 2017;7:16286.