学科合作攻关研究大气细颗粒物毒理与健康效应-米儿火

2015年，国家自然科学基金委员会基于PM2.5污染治理和区域人群健康保障这一国家重大需求，组织和启动了联合重大研究计划“中国大气复合污染的成因、健康影响与应对机制”之“大气细颗粒物的毒理与健康效应”。

“大气细颗粒物的毒理与健康效应”重大研究计划围绕“大气细颗粒物的毒性组分、毒理机制与健康危害”这一重大科学问题，解析雾霾关键毒性成分及其来源和暴露途径；提出并建立人群长期暴露评估的方法，阐明我国雾霾高发地区典型大气细颗粒物污染的暴露组特征；寻找并利用新型代谢组、遗传和表观遗传生物标志物，解析细颗粒物对关键信号路径的扰动作用，诠释我国特征大气细颗粒物毒性组分的生物学效应与毒理学机制；揭示大气细颗粒物可能诱发的机体应答与机体损伤作用机理，阐明大气细颗粒物污染与慢阻肺等疾病的相关关系及可能影响机制。重大研究计划打破了学科界限，整合化学、环境科学、毒理学、生命科学、生物医学等知识背景的队伍，进行多学科合作攻关，以期在科学研究创新、服务国家目标、保障民众健康三个方面达成预期目标。

重大研究计划整体布局

“大气细颗粒物的毒理与健康效应”重大研究计划目前已资助2项集成项目、22项重点支持项目和62项培育项目，集结了49所高校、科研院所和医院的环境学专家、化学家、毒理学专家和医学专家参与到这一研究工作中。自2015年实施以来，重大研究计划在PM2.5关键毒性组分识别鉴定和溯源、PM2.5的环境流行病学证据和特征、PM2.5污染的健康影响机制探索和暴露人群干预等方面取得一系列重要的原创性成果。

特邀请领域专家和部分资助项目负责人对重大研究计划资助项目的执行情况和阶段性发现进行汇总分析，多学科研究团队共同创作出《大气细颗粒物的毒理与健康效应》。

《大气细颗粒物的毒理与健康效应》一书为国家自然科学基金重大研究计划“大气细颗粒物的毒理与健康效应”阶段性研究成果总结，由多个院士团队共同创作，打破学科界限，携手化学、环境科学、毒理学、生命科学、生物医学等知识背景的研究团队，进行多学科合作攻关。

此书分别从“大气细颗粒物的毒理与健康效应”重大研究计划的布局、定位和资助项目情况，大气细颗粒物毒性组分的来源、演化与甄别，大气细颗粒物的暴露组学，大气细颗粒物健康危害的流行病学研究和细颗粒物组分分子毒理与健康危害机制等方面的研究进行了论述。

作者团队

《大气细颗粒物的毒理与健康效应》在中日友好医院王辰院士、中国科学院大连化学物理研究所张玉奎院士、清华大学郝吉明院士、中国科学院生物物理所张先恩研究员、国家食品安全风险评估中心吴永宁研究员、南京医科大学沈洪兵教授等顾问指导下，由中国科学院生态环境研究中心江桂斌院士、国家自然科学基金委员会化学科学部王春霞主任、中国科学院生态环境研究中心张爱茜研究员主编，复旦大学大气科学研究院陈建民教授、青岛大学公共卫生学院郑玉新教授、复旦大学公共卫生学院阚海东教授、中山大学公共卫生学院陈雯教授、香港理工大学李向东教授和中日友好医院呼吸与危重症医学科杨汀主任医师等专家负责组织撰写。

精彩内容抢先看

此书内容主要聚焦在以PM2.5为代表的的大气细颗粒物组分来源、环境暴露，以及大气细颗粒物引起的流行病学研究（慢性阻塞性肺病、心血管疾病、哮喘等疾病）、健康危害机制上。

NO.1

PM2.5关键毒性组分识别与鉴定方面

不同于传统研究思路，研究人员从已知毒性的污染物结构类型出发，将靶向和非靶向分析相结合，建立基于高效液相色谱—串联高分辨质谱的疑似目标筛查策略以支持毒性导向的大气细颗粒物组分甄别。

北京PM2.5中检出的12种结构类型毒性组分

NO.2

PM2.5关键毒性组分溯源方面

基于稳定同位素分析的方法可在不依赖于目标分析物浓度的前提下，提供含有该元素大气细颗粒物成分来源及过程的特征指纹信息，而被作为一种重要的来源解析与示踪手段应用于大气污染研究中。然而，已有研究主要集中在碳、氮、氧、硫等传统同位素上，培育项目“基于非传统稳定同位素的大气细颗粒物中有害组分来源追踪和环境过程研究”围绕非传统稳定同位素在细颗粒污染物环境过程与来源甄别的应用基础研究开展了创新性工作。

NO.3

大气细颗粒物污染的环境流行病学研究方面

慢阻肺

中日友好医院王辰院士团队基于中国规模最大的呼吸专项队列“中国成人肺部健康队列”研究指出慢阻肺（COPD）已近乎成为中国成年人的流行病，20 和40 岁以上人口COPD 发病率分别高达8.6%和13.8%，有1 亿人口患病，是我国成人第三大死因，而PM2.5等空气污染是除了吸烟之外导致这一公共卫生危机的主要因素。

哮喘

王辰院士团队研究发布了中国成人哮喘大规模流行病学研究结果，明确指出我国20岁及以上人群哮喘患病率高达4.2%，而过敏性鼻炎、吸烟、幼儿期肺炎或支气管炎病史、父母呼吸系统疾病史、教育程度低与哮喘患病风险增加有关。在非吸烟人群中，大气细颗粒污染(PM2.5≥75 μg/m3)和生物质燃料使用导致的室内空气污染可显著增加哮喘的患病风险。

心血管疾病

中国医学科学院阜外医院顾东风院士团队利用中国心血管流行病学多中心协作研究大型前瞻性队列的基线及随访资料，运用基于马尔科夫蒙特卡罗模拟建立的中国心血管疾病政策模型和Cox比例风险回归分析、Meta 分析等方法，得出了PM2.5污染对我国心血管疾病发病和死亡的健康效应的剂量-反应关系。研究发现，PM2.5浓度降低到2008 年奥运会水平，每年将减少3.1 万例冠心病死亡和1.7 万例卒中死亡；PM2.5浓度降低到国家二级空气质量标准35μg/m3或WHO 推荐值10 μg/m3，城市心血管疾病死亡将减少266.5 万或近470 万，远远超过了我国控制25%的高血压患者或者减少30%的吸烟人群所带来的心血管健康获益。

NO.4

PM2.5污染的健康影响机制探索和暴露人群干预基础研究方面

研究发现，线粒体还原型烟尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶基因表达调控失常是PM2.5引发COPD 恶化的一个关键因素，哺乳动物细胞和动物实验证实牛磺酸和3-甲基腺嘌呤可通过调节这一因素缓解肺气肿症状，针对性恢复PM2.5抑制的肺组织细胞NDUFA1 等关键基因表达水平，有望实现污染区域人群干预以减轻污染所致机体损伤。

通过补充B 族维生素可防止PM2.5诱导DNA 甲基化异常，B 族维生素个体干预将有可能成为保护人群少受PM2.5损害的防治手段；膳食补充富含omega-3 多不饱和脂肪酸的深海鱼油对大气PM2.5短期暴露引发的外周血炎症水平升高、凝血和内皮功能异常、氧化应激损伤和应激激素水平紊乱等急性健康影响，与对照组相比均出现不同程度的改善，膳食补充鱼油对大气PM2.5污染导致的心血管损伤具有潜在的保护作用。

本文摘编自江桂斌，王春霞，张爱茜主编《大气细颗粒物的毒理与健康效应》一书，标题为编者所加。