健康年轻人在暴露于0.07 ppm臭氧6.6小时后的肺功能与炎症反应

《Environmental Research》：Lung Function and Inflammation in Healthy Young Adults After 6.6 Hours of 0.07 ppm Ozone Exposure

臭氧暴露0.07ppm对健康成年人肺功能及炎症的影响研究。38名健康青年志愿者经6.6小时间歇运动暴露于臭氧和清洁空气，结果显示臭氧暴露组FEV1下降1.24±0.92%，FVC下降0.78±0.53%，sputum%PMNs升高至33.4±6.9%，呼吸症状显著增加。研究证实当前NAAQS标准下臭氧暴露对肺功能及中性粒细胞浸润存在明确影响。

　　

爱德华·R·彭宁顿（Edward R. Pennington）| 杰鲁斯·C·普尔钦斯基（Jairus C. Pulczinski）| 马丁·W·凯斯（Martin W. Case）| 雅各布·S·格里芬（Jacob S. Griffin）| 尼尔·E·亚历克西斯（Neil E. Alexis）| 伊洛娜·贾斯珀斯（Ilona Jaspers）| 卡罗尔·罗宾内特（Carole Robinette）| 安·切尔明斯基（Ann Chelminski）| 安德烈亚·戴维斯（Andrea Davis）| 尼娜·米勒（Neena Miller）| 大卫·B·佩登（David B. Peden）| 安德鲁·J·吉奥（Andrew J. Ghio）| 大卫·迪亚兹-桑切斯（David Diaz-Sanchez）| 安娜·G·拉波尔德（Ana G. Rappold）

美国环境保护署（U.S. Environmental Protection Agency）研究与开发办公室公共卫生与环境评估中心（Center for Public Health and Environmental Assessment）公共卫生与综合毒理学部门（Public Health and Integrated Toxicology Division），北卡罗来纳州教堂山（Chapel Hill, North Carolina, USA）

摘要

控制性人体暴露研究提供了强有力的证据，表明臭氧暴露对健康成年人有负面影响。然而，在国家环境空气质量标准（NAAQS）水平上进行的控制性暴露研究非常少。在这项研究中，38名健康成年人（19-34岁）在间歇性中等强度运动的情况下，暴露于清洁空气（CA）和0.07 ppm的臭氧环境中，持续时间为6.6小时。暴露过程是随机且双盲的。在暴露于清洁空气和0.07 ppm臭氧之前和之后立即测量了肺功能。在暴露后约16-18小时，对14名参与者的痰液中的多形核中性粒细胞（%PMNs）百分比进行了量化。在每次暴露前后以及暴露期间的每个10分钟休息时间，都评估了呼吸系统和非呼吸系统的症状。研究结果显示，与暴露于清洁空气相比，暴露于0.07 ppm臭氧后FEV₁的平均下降幅度为-1.24 ±0.92%（p = 0.017）；FVC的平均下降幅度也为-1.22 ±0.29%（p = 0.148）。此外，与暴露于清洁空气相比，暴露于臭氧后痰液中的%PMNs百分比平均增加了33.4 ±6.9%（p = 0.013），并且在臭氧暴露的第5.6小时和第6.6小时，呼吸系统症状显著加剧。总之，这项研究表明，在当前NAAQS水平（0.07 ppm）的臭氧暴露下，健康受试者的肺功能会受损，并伴有炎症反应。

部分内容摘录

引言

在美国，地面臭氧是《清洁空气法》（Clean Air Act）监管的六种空气污染物之一，当前的国家环境空气质量标准（NAAQS）将每年第四高的8小时平均浓度设定为0.07 ppm（40 CFR 50.19）。臭氧暴露相关的健康影响包括肺功能下降、中央和下部气道中中性粒细胞增多以及其他炎症标志物的变化。

参与者

研究对象为38名年龄在19-34岁之间的健康年轻人，无吸烟史。参与者接受了包括完整病史记录、体格检查以及女性参与者妊娠检测在内的筛查程序。排除标准包括有呼吸系统、心脏、胃肠道、肾脏、内分泌和风湿性疾病史的人；最近4周内有呼吸系统疾病或症状的人以及妊娠检测呈阳性的人也被排除在研究之外。

暴露于0.07 ppm臭氧6.6小时会导致肺功能下降

表1显示了参与者的基本信息及暴露前的肺功能测试结果。表2总结了臭氧暴露与清洁空气相比对进行中等强度运动的健康成年人的影响。暴露于臭氧后，FEV₁平均下降了1.24 ±0.92%，而暴露于清洁空气后略有上升（0.83 ± 0.50%）。因此，与暴露于清洁空气相比，暴露于0.07 ppm臭氧6.6小时后，FEV₁总体下降了2.07 ± 0.83%。

讨论

本研究显示，健康年轻人暴露于0.07 ppm臭氧6.6小时会导致FEV₁显著下降、中性粒细胞引起的肺部炎症增加以及自我报告的呼吸系统症状加重。我们发现，暴露于0.07 ppm臭氧后，FEV₁平均下降了2.07 ± 0.83%，FVC平均下降了0.78 ± 0.53%，同时痰液中的%PMNs百分比和总症状评分也显著升高。

少数研究已经评估了臭氧暴露的影响

结论

总之，这项研究揭示了在当前NAAQS水平（0.07 ppm）下臭氧暴露对年轻健康成年人肺功能的影响，有助于我们更好地了解其影响。具体而言，当健康年轻人暴露于0.07 ppm臭氧6.6小时时，FEV₁显著下降，肺部中性粒细胞炎症增加。此外，某些亚群体的影响更为明显。

作者贡献声明

大卫·B·佩登（David B. Peden）：撰写、审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理。 爱德华·R·彭宁顿（Edward R. Pennington）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、调查、数据分析、数据管理。 安德鲁·J·吉奥（Andrew J. Ghio）：撰写、审稿与编辑、项目管理、调查、数据分析、概念构思。 安德烈亚·戴维斯（Andrea Davis）：项目管理、数据管理。 尼娜·米勒（Neena Miller）：项目管理、数据管理。 卡罗尔·罗宾内特（Carole Robinette）：资源协调、项目管理。

作者披露

所有作者均与本文研究主题无关的商业实体没有财务关系。本研究的所有程序均符合相关法律法规和机构指南，并获得了美国环境保护署人类研究审查委员会（EPA’s Human Studies Review Board）和北卡罗来纳大学IRB（UNC IRB）的批准（批准日期：2022-02-01），研究编号为UNC IRB 21-3193。在整个研究过程中，所有参与者的隐私权得到了尊重，并获得了他们的知情同意。

免责声明

尽管本文所述的研究得到了美国环境保护署的内部研究支持，但这并不一定反映该机构的观点，也不应被视为官方认可。文中提到的商品名称或商业产品并不构成使用推荐。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或可能影响本文研究结果的个人关系。

致谢

作者感谢美国环境保护署、北卡罗来纳大学教堂山分校（University of North Carolina–Chapel Hill）和TRC Environmental Corp.的技术人员提供的宝贵帮助。