综述:空气污染物对呼吸道病毒感染的增强作用

【字体: 时间:2025年06月19日 来源:Ecotoxicology and Environmental Safety 6.2

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  这篇综述深入探讨了空气污染物(如PM2.5 、NO2 、O3 )如何通过破坏呼吸道上皮屏障、上调病毒受体(如ACE2、ICAM-1)、干扰宿主免疫应答(如抑制IFN-β、诱发细胞因子风暴)及加剧慢性疾病(COPD、T2DM、肥胖),从而增强呼吸道病毒(IAV、SARS-CoV-2、RSV等)的感染与致病性。研究呼吁关注空气污染对公共卫生的长期影响,为未来流行病防控提供科学依据。

  

空气污染物如何加剧呼吸道病毒感染

病毒入侵的“帮凶”:空气污染物的双重作用

空气污染物中的颗粒物(PM10
、PM2.5
)和气体(NO2
、O3
)通过物理和分子机制为病毒打开“方便之门”。PM2.5
破坏呼吸道上皮紧密连接,增加通透性,使病毒更易侵入深层组织。例如,PM2.5
上调血管紧张素转换酶2(ACE2)和跨膜丝氨酸蛋白酶2(TMPRSS2)的表达,促进SARS-CoV-2的附着与内化。而柴油颗粒物(DPM)则通过增加细胞间黏附分子-1(ICAM-1)水平,助推鼻病毒和呼吸道合胞病毒(RSV)感染。

更隐蔽的是,臭氧(O3
)通过抑制分泌型白细胞蛋白酶抑制剂(SLPI),激活流感病毒(IAV)的血凝素(HA)切割蛋白酶,使其更易入侵宿主细胞。此外,PM还能干扰病毒基因组在溶酶体中的降解,帮助病毒逃逸并加速复制。

免疫系统的“混乱制造者”

空气污染物不仅为病毒开路,还直接扰乱宿主的防御系统。PM2.5
通过抑制干扰素调节因子3(IRF-3)磷酸化,降低I型干扰素(IFN-β)的产生,削弱抗病毒免疫。同时,它激活巨噬细胞向促炎M1型极化,释放过量IL-6、TNF-α等细胞因子,引发“细胞因子风暴”。这种过度炎症反应在流感或COVID-19患者中可能导致急性呼吸窘迫综合征(ARDS)。

T细胞平衡也被打破:PM2.5
促进Th1/Th17分化,加剧肺部纤维化和慢性炎症。而中性粒细胞胞外诱捕网(NET)的过度释放,进一步损伤肺组织,形成恶性循环。

慢性疾病的“隐形推手”

长期暴露于空气污染物与肥胖、2型糖尿病(T2DM)和慢性阻塞性肺病(COPD)密切相关。PM2.5
诱发脂肪组织炎症,干扰瘦素信号,导致能量代谢失衡和胰岛素抵抗。肥胖个体的高瘦素和低脂联素状态,创造了慢性炎症环境,使IAV等病毒更易复制甚至加速变异。

COPD患者则因持续暴露于PM2.5
和NO2
,出现肺功能下降和免疫失调。其肺泡巨噬细胞中IFN-β和IRF-7表达降低,而NF-κB信号持续激活,导致控制不住的炎症反应。这类患者感染SARS-CoV-2后,ACE2受体上调更显著,重症风险倍增。

未来挑战与启示

空气污染物与呼吸道病毒的协同作用在流行病期间可能放大灾难。例如,COVID-19大流行期间,高PM2.5
地区患者死亡率显著上升。研究建议通过实时监测污染物、优化室内空气质量、靶向调控免疫通路(如TIPARP-NLRP3轴)等方式减轻风险。此外,探索空气污染对呼吸道菌群的影响,或为新型干预策略提供突破口。

这篇综述揭示了一个紧迫的公共卫生问题:在气候变化与新兴病毒威胁并存的时代,净化空气不仅是环境议题,更是预防下一次大流行的关键防线。

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