综述:空气污染在特应性皮炎发病机制中的作用——聚焦氧化应激

【字体: 时间:2025年09月17日 来源:Clinical and Translational Allergy 4

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  本综述系统探讨了空气污染物(PM2.5/PM10、O3、NO2、VOCs等)通过诱导氧化应激、皮肤屏障损伤(如丝聚蛋白FLG下调)、免疫失调(Th2反应、IgE升高)及微生物群紊乱等机制加剧特应性皮炎(AD)的病理进程,并提出针对AhR、NF-κB等靶点的干预策略,为AD防治提供环境与临床协同治理新视角。

  

背景

特应性皮炎(Atopic Dermatitis, AD)是一种慢性炎症性皮肤疾病,以剧烈瘙痒、湿疹样病变和皮肤干燥为特征。近年来工业化国家AD患病率显著上升,流行病学研究提示空气污染是AD发生与发展的重要环境因素。主要空气污染物包括颗粒物(PM2.5和PM10)、臭氧(O3)、二氧化氮(NO2)、挥发性有机化合物(VOCs)等,其通过氧化应激、屏障功能障碍及免疫调节异常等多途径参与AD病理过程。

空气污染物的来源

空气污染物可分为室外和室内两类。室外污染物源自自然事件(如野火、火山爆发)和人为活动(机动车尾气、工业排放),室内污染物主要来自烟草烟雾、建材和家居产品。美国环境保护署列出的六大污染物包括PM、O3、CO、SO2、NO2和铅,此外多环芳烃(PAH)、VOCs及重金属(如镍、钴)也对AD有显著影响。

AD的流行病学特征

全球儿童AD患病率约20%,成人约10%,且与空气污染暴露显著相关。韩国一项超20万人的队列研究显示,PM2.5和PM10每增加1 μg/m3,AD发病率分别上升42.0%和33.3%,SO2、NO2和CO也均可增加AD风险。污染物如甲苯二异氰酸酯可通过激活TRPV1/TRPA1钙通道诱发瘙痒,并促进IgE介导的过敏反应。

空气污染物在AD发病机制中的作用

皮肤屏障功能障碍

污染物通过诱导活性氧(ROS)过量产生,导致DNA、脂质和蛋白质损伤,破坏皮肤屏障完整性。PM中的金属成分和PAH可通过Fenton反应或醌类氧化还原循环直接生成ROS,并经由AhR或Toll样受体(TLR)通路间接激活氧化应激。线粒体功能紊乱和内质网应激进一步加剧ROS积累,耗竭抗氧化剂(如超氧化物歧化酶),引起脂质过氧化和角质细胞损伤。

丝聚蛋白(Filaggrin, FLG)和紧密连接蛋白(如claudin-1、occludin)的表达受抑制是屏障破坏的关键环节。PM可下调FLG、loricrin、keratin-1等基因表达,增加经皮水分丢失(TEWL),促进过敏原渗透和炎症反应。臭氧暴露可导致皮肤脂质过氧化产物丙二醛形成,并消耗维生素C、尿酸及谷胱甘肽等抗氧化物质。

免疫失衡与炎症反应

污染物激活角质细胞分泌胸腺基质淋巴生成素(TSLP)、IL-4、IL-13等细胞因子,招募树突状细胞并引发Th2型免疫反应,促进B细胞分化和IgE产生。多环芳烃(PAH)通过结合AhR受体,上调CYP1A1、AKR1C3等基因表达,抑制FLG并促进朗格汉斯细胞迁移。NF-κB通路被污染物激活后,促进IL-1β、IL-6、TNF-α等炎症因子释放,并激活NLRP3炎症小体。重金属离子(如镍、钴)可直接结合TLR4组氨酸残基,触发NF-κB信号和细胞因子分泌。

皮肤微生物群紊乱

NO2和O3等污染物破坏皮肤pH和湿度平衡,促进金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)定植,减少表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)等有益菌。糖醛酸等PM成分可直接增强金黄色葡萄球菌毒性,其分泌的肠毒素和蛋白酶进一步破坏屏障功能并放大炎症反应。

表观遗传修饰

污染物通过DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA(如miRNA-146a-5p)调控基因表达。PM2.5可通过AhR介导FOXP3基因超甲基化,抑制Treg细胞分化;烟草烟雾上调miRNA-223表达,影响胎儿免疫发育。产前暴露于污染物还可导致子代IFN-γ基因超甲基化和IL-4低甲基化,促进Th2偏斜和IgE升高。

当前研究的局限性与未来方向

气候因素(温度、湿度、紫外线)与污染物存在交互作用,高温高湿环境可加剧污染物对皮肤屏障的破坏。儿童、孕妇及携带GSTP1GSTM1FLG突变基因的个体更易感。未来研究需结合代谢组学、单细胞测序和多组学整合模型,深入探索污染物混合暴露的协同效应及新型材料(如纳米颗粒、微塑料)的健康风险。

AD的靶向防治策略

个人防护包括减少高危环境暴露、使用含神经酰胺的保湿剂修复屏障、外用抗氧化剂(如迷迭香酸、茶花提取物)及抗炎药物(糖皮质激素、他克莫司)。生物制剂如抗IL-4Rα单抗(dupilumab)和JAK抑制剂可抑制Th2炎症反应。新型AhR激动剂tapinarof及纳米酶催化材料可增强污染物降解和ROS清除能力。政策层面需推动低碳经济、优化城市交通、改善室内通风,并通过公共健康政策降低人群暴露风险。

结论

空气污染物通过氧化应激、屏障破坏、免疫失调和微生物群紊乱等多途径驱动AD发生与发展。结合环境干预、皮肤屏障修复及靶向免疫治疗的综合策略,是减轻AD疾病负担的关键方向。

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