细颗粒物（PM）暴露与不良健康结果之间的关联已得到明确证实[1]。然而，传统的基于质量的监测方法无法全面反映实际的健康风险[2]。目前仍需弥合外部暴露、内部剂量和系统生物学反应之间的关键差距。要推动这一领域的发展，还有四个关键问题尚未解决：准确测量个体暴露量、研究现实世界中的暴露对健康的影响、阐明导致系统毒性的机制，以及识别PM中的关键有毒成分。应对这些挑战需要转向综合性的多学科方法，结合先进的生物监测技术、机制毒理学和特定来源的分析，以制定更有效和有针对性的公共卫生干预措施。
1. 体内颗粒物暴露的测量：从外部暴露到内部剂量
当前风险评估的一个根本局限性在于依赖固定地点的环境PM浓度数据，这些数据无法准确反映个体的吸入暴露量以及实际沉积在肺部的剂量。我们需要从测量空气中的颗粒物转变为量化进入目标器官的颗粒物。
一些有前景的技术正在出现，以填补这一空白。例如，通过检测诱导痰液中的气道巨噬细胞（CCAM）中的碳含量，可以提供一种直接且无创的方法来评估长期吸入的碳质颗粒物的内部负荷[3,4]。这是衡量累积暴露量的一个生物学相关指标。同时，多环芳烃（PAHs）的尿液代谢物也可以作为大气颗粒物内部暴露的生物标志物[5]。这是因为吸附在吸入颗粒物表面的PAHs在体内会被代谢为1-羟基芘和1-羟基萘等化合物，随后可以在尿液中检测到。然而，这些代谢物的来源可能很复杂，并不完全来自大气中的颗粒物[6]。此外，利用可穿戴传感器和生物体征（如心率变异性、皮肤温度）结合机器学习的方法在估计个人PM2.5暴露量方面显示出高精度[7], 为大规模、个性化的暴露评估开辟了新的途径。
2. 现实世界暴露剂量和混合物下的健康影响
多项人群研究一致表明，PM暴露与发病率和死亡率的增加有关，尤其是呼吸系统和心血管疾病的发病率和死亡率[8]。然而，现实世界中典型的低浓度、慢性暴露与毒理学研究中通常使用的高剂量、急性暴露之间存在严重脱节。此外，个体实际暴露的是多种颗粒物和共污染物的混合体（如SO2、NO2、O3），其综合效应可能比各个成分单独作用时更为严重。
例如，吸附在颗粒物上的SO2可以形成酸性硫酸盐，相比于单独的SO2气体，会显著增加呼吸道的刺激[9]。在环境相关水平下，这类混合物的健康影响尚未得到充分量化。未来研究应优先开展具有精细个人暴露指标的纵向队列研究，并探讨“暴露组”（所有环境暴露的总和）中的协同或拮抗作用。这对于定义更准确的剂量-反应关系至关重要，尤其是在较低浓度下，以及识别最容易受到复杂混合物影响的人群。以暴露组为导向的队列设计提供了一种实用的方法：在人们实际生活和活动的微观环境中进行重复的高分辨率个人暴露评估，结合纵向生物样本和混合物-反应模型，可以估计联合效应，并在低环境相关剂量下正式检测这些效应。结合自然实验（如政策驱动的排放减少、空气净化干预或污染源的季节性变化）有助于进一步打破共污染物之间的共线性，从而区分协同效应和拮抗效应。
3. 系统毒性的机制：连接肺部与远端器官
PM2.5和更小的颗粒物不会仅限于肺部[10]。当它们沉积在肺泡区域时，可溶性成分可以进入血液，颗粒物本身也可能迁移，从而引发系统性毒性。
目前主要的机制假说集中在氧化应激和系统炎症上。吸入的颗粒物，特别是那些具有反应性表面或含有金属的颗粒物，可能在肺细胞中产生活性氧[11]。这会触发一系列局部和系统的炎症反应，由释放到循环系统中的细胞因子和其他信号分子介导。这种系统炎症状态是PM暴露与动脉粥样硬化、心律失常、神经炎症甚至不良出生结果之间关联的合理途径。要更深入地理解这一过程，需要整合分子流行病学、先进的体外模型（如连接到其他器官系统的肺芯片）和动物研究的见解，这些研究可以追踪颗粒物的命运以及炎症信号从沉积部位传播到心脏和大脑等远端器官的过程。其他替代性和补充性假说也应得到同等关注：超细颗粒物及其不溶性成分直接进入血液循环及其以外的途径；可能在暴露窗口之外持续存在的表观遗传重编程；以及影响细胞修复的线粒体功能障碍和溶酶体过载；还有绕过血液循环的神经途径，包括嗅觉转运和下丘脑-垂体-肾上腺轴的激活。总体而言，PM的系统性效应是由相互作用的各种途径共同作用的结果，其相对贡献可能因颗粒物的组成、剂量和暴露时间而异。
4. PM中的关键有毒成分
PM是一种复杂的混合物，包含无机离子、金属、有机化合物（如多环芳烃）和生物物质。其毒性并不均匀，很大程度上取决于其物理特性（大小、表面积）以及化学组成。一个关键挑战是识别导致毒性的具体成分或来源特征。
较小的颗粒物具有较大的表面积与体积比，因此能够将更多的有毒物质携带到肺部更深处[12。流行病学证据表明，来自特定燃烧源的成分尤其具有危害性。未来的监管毒理学研究必须超越对总质量的监管，采用从源头到结果的综合性方法，结合不同来源（交通、煤炭燃烧、生物质燃烧）的PM的详细化学分析、对这些特定混合物的先进体外毒性测试，以及将健康风险归因于特定来源或成分的流行病学研究。这对于制定旨在最大化公共卫生效益的针对性排放控制策略至关重要。
本特刊的文章探讨了五个代表性成分类别——烟草烟雾、消毒剂气溶胶、结晶二氧化硅、交通相关排放颗粒物和新兴的微塑料——共同说明了不同的化学成分如何产生不同的、特定于器官的效应。在燃烧产生的成分中，香烟烟雾提取物能够失调四种常变化的miRNAs及其目标基因，表明TGF-β和PI3K-Akt信号通路与吸烟相关COPD的发病机制有关（贡献1）。对于与交通相关的PM，其特征是含有碳质核心和多环芳烃及金属的颗粒物，柴油废气会下调上皮细胞中的CXCL17，扰乱颗粒物清除机制，导致气道炎症和重塑（贡献4）。室内和职业暴露增加了额外的成分特异性危害：单次吸入氯己定消毒剂气溶胶会导致剂量依赖性的早期死亡、类似纤维化的肺泡重塑、限制性肺功能缺陷以及肺黏膜基因的上调（贡献2），而结晶二氧化硅则会引起肺部炎症、胶原蛋白沉积和自噬通量的阻断（贡献3）。除了这些经典成分外，长期暴露于聚苯乙烯纳米塑料会导致剂量依赖性的抑郁样行为，并伴随前额叶皮层中lncRNA–miRNA–mRNA网络的失调，从而将毒性影响从肺部扩展到大脑（贡献5）。
5. 结论
总之，要解决上述问题，需要跨学科的协同合作，并将研究重点放在这些关键问题上，这将有助于我们将颗粒物从一种广泛的环境危害转变为一系列明确的毒理学实体。这种知识对于制定精确、有效和公平的公共卫生政策和干预措施至关重要，以应对全球空气污染问题。
