Public Release: 

根据一项小鼠研究称,空气污染可能是终年流鼻涕症状的直接原因

Johns Hopkins Medicine

IMAGE

IMAGE: Sinuses of mice that inhaled filtered air. The sinus surface is an intact barrier as seen by the presence of proteins that hold the cells together such as E-cadherin (red).... view more 

Credit: Ramanathan lab

虽然针对人类人群的研究已经把空气污染和鼻与鼻窦组织的慢性炎症联系在了一起,但是生物学和分子学证据支持的直接因果关系却一直稀缺。如今,美国约翰�霍普金斯大学的科研人员报告说,对于持续暴露在脏空气中的小鼠的实验表明了这种直接的生物效应。

长期以来,科研人员就知道,来自于工业烟囱和其他来源的烟雾、灰和其他颗粒物不仅会污染空气质量,并会让哮喘症状恶化且增加哮喘的发生率,但是对于这些污染物对上呼吸系统产生的类似的破坏,却几乎没有证据。

这些发表在《美国呼吸系统细胞与分子生物学杂志》(American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology)上的新发现对于生活在空气受到污染的大城市以及工业区的人们的健康与福利具有广泛的意义,特别是在发展中国家。

�在美国,管理规定限制了许多空气污染,但是在诸如新德里、开罗或北京这样的地方,人们用烧木头的炉子为房屋取暖,工厂向空气中排放污染物,我们的研究提示,人们面临出现慢性鼻窦问题的更高风险,�美国约翰�霍普金斯大学医学院的耳鼻喉科-头颈外科副教授、医学博士Murray Ramanathan, M.D.说。

根据美国疾病控制与预防中心的数据,美国有超过2900万人,即超过12%的成年人被诊断患有慢性鼻窦炎。慢性鼻窦炎可能导致充血、疼痛、面部压力以及不透气和流鼻涕的鼻子。 许多研究已经报告了慢性鼻窦疾病的严重社会影响,包括抑郁、失去生产效率和长期疲劳。

为了弄清楚污染会如何直接影响上呼吸道的生物机能,这组科研人员让38只8周大的雄性小鼠暴露在美国巴尔的摩的经过过滤的空气或者经过浓缩的空气,浓缩空气中的颗粒直径小于等于2.5微米,这就排除了诸如尘埃和花粉等多数过敏原。尽管这些气溶胶化的颗粒经过了浓缩,它们的浓度比新德里、开罗和北京等类似规模的城市的平均颗粒物浓度要低30%到60%。

19只小鼠呼吸了经过过滤的空气,另外19只小鼠每天呼吸了6小时受污染的空气,这一过程持续了16周,每周5天。 这组科研人员用水冲洗了这些小鼠的鼻和鼻窦,然后在显微镜下检查了冲洗出的液体中的炎症和其他细胞。

与呼吸经过过滤的空气的小鼠相比,他们在呼吸被污染的空气的小鼠中看到了表明炎症的更多的白细胞,包括巨噬细胞、嗜中性粒细胞和嗜酸性粒细胞。例如,呼吸被污染空气的小鼠的巨噬细胞几乎是呼吸经过过滤的空气的小鼠的4倍。

为了弄清楚这些被冲洗出鼻和鼻窦通道的细胞是否开启了一般化的炎症应答,这组科研人员比较了来自呼吸被污染空气的小鼠和呼吸经过过滤的空气的小鼠的免疫系统细胞所使用的特定基因。他们发现,在呼吸了被污染空气的小鼠的鼻液中,白细胞间介素1b(interleukin 1b)、白细胞间介素13(interleukin 13)、抑瘤素M(oncostatin M)和嗜酸性粒细胞趋化因子1(eotaxin-1)基因的信使RNA的浓度更高(这些信使RNA是制造蛋白质所需的DNA的蓝图)。所有这些蛋白质都被认为是炎症的直接生物标记物。

这组科研人员测量了白细胞间介素1b、白细胞间介素13和嗜酸性粒细胞趋化因子1的蛋白质浓度,它们是被称为细胞因子的化学信使,能导致一场免疫应答。他们发现,与呼吸经过过滤的空气的小鼠相比,呼吸被污染空气的小鼠的这些参与炎症的细胞因子的浓度是前者的5到10倍。白细胞间介素1b是促进炎症的一种化学信使,而白细胞间介素13和嗜酸性粒细胞趋化因子1都是吸引嗜酸性粒细胞的化学信使。 Ramanathan说�吸引嗜酸性粒细胞的炎症出现在患哮喘的人们的肺里,因此,基本上小鼠长期暴露在空气污染中正在让它们的鼻子出现哮喘症状,�。

接下来,这组科研人员在显微镜下研究了沿着鼻通道和鼻窦的细胞层,结果发现呼吸被污染空气的小鼠比呼吸经过过滤的空气的小鼠的表面层即上皮细胞层厚30%到40%。Ramanathan说,更厚的上皮细胞层是人类和其它动物出现炎症的另一个体征。

这组作者接下来使用了与紧密连接蛋白1(claudin-1)以及上皮细胞钙粘蛋白(E-cadherin)结合的发光抗体,这些蛋白见于上皮细胞层的细胞之间,用于帮助把这些细胞连接在一起。他们报告说,与呼吸经过过滤的空气的小鼠相比,呼吸被污染空气的小鼠的这两种蛋白都远远更少,而上皮细胞钙粘蛋白结合减少了至多80% 。

这组科研人员还说,他们发现了呼吸被污染空气的小鼠的血清白蛋白的浓度远远更高。高浓度的血清白蛋白表明了鼻通道和鼻窦的屏障被突破了。

�我们发现了许多证据表明呼吸脏空气直接导致了小鼠的鼻窦和鼻气道完整性的破坏,� Ramanathan说,�保持这个屏障的完整,是保护这些组织的细胞不受来自包括花粉或细菌在内的其它来源的刺激或感染的关键。�

Ramanathan说他的研究组将继续研究当鼻窦和鼻屏障由于空气污染被破坏的时候出现的具体分子变化,还将研究修复它们的可能方法。 该研究的其他作者包括美国约翰�霍普金斯大学的Nyall London、Anuj Tharakan、Nitya Surya、Thomas Sussan、Xiaoquan Rao、Sandra Lin、Sanjay Rajagopalan 和 Shyam Biswal,以及美国天普大学的Elina Toskala。

该研究受到了美国国立环境健康科学研究所(ES020859 和 U01 ES026721)以及航空乘务员医学研究所的资助资金支持。 利益冲突(COI):London拥有一个授权给Navigen制药公司的治疗血管屏障机能障碍的专利,他还拥有该公司的一些股票。

###

Disclaimer: AAAS and EurekAlert! are not responsible for the accuracy of news releases posted to EurekAlert! by contributing institutions or for the use of any information through the EurekAlert system.