综述：连接PM2.5暴露、阻塞性睡眠呼吸暂停和肥胖的共同机制

《Frontiers in Sleep》：Shared mechanisms linking PM2.5 exposure, obstructive sleep apnea and obesity

　　

肥胖和阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）是高度流行且相互关联的疾病，它们共同导致了全球慢性非传染性疾病的负担。细颗粒物（PM2.5）作为空气污染的主要成分，已成为与代谢功能障碍和睡眠障碍相关的重要因素。慢性PM2.5暴露与较高的体重指数（BMI）、中心性脂肪沉积、代谢综合征以及OSA风险和严重程度的增加有关。肥胖仍然是OSA的主要可改变危险因素，而间歇性缺氧和睡眠碎片化可能加剧与体重增加相关的激素、炎症和代谢紊乱。PM2.5暴露和OSA通过涉及系统性炎症、氧化应激、神经内分泌失调和肠道菌群改变的途径相互重叠。这些汇聚的机制突显了环境污染和睡眠中断在肥胖病理生理学中的潜在作用，尤其是在长期暴露于不良环境条件的城市人群中。本综述综合了目前的流行病学和机制证据，识别了重要的知识空白，并提出了共享的生物学通路，这些通路可能为未来关于PM2.5暴露、OSA和肥胖之间相互作用的研究提供信息。

**Introduction**
全球慢性非传染性疾病的上升已成为现代社会的重大公共卫生挑战。肥胖、糖尿病、肿瘤、慢性呼吸系统疾病和心血管疾病主导着全球健康负担，反映了行为、生物和环境因素之间的复杂相互作用。空气污染已成为主要健康威胁，每年导致约900万人过早死亡。肥胖因其广泛流行及与多种代谢和生理紊乱（包括睡眠障碍）的密切关联而成为关键疾病驱动因素。与此同时，睡眠障碍日益普遍，阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）是最常见但未被充分认识的疾病之一，受多余体脂的强烈影响。肥胖与睡眠的关系本质上是双向的：多余脂肪通过颈部脂肪沉积、舌体增大和肺容积减少影响上气道塌陷性，从而易患OSA；而睡眠碎片化与剥夺则通过调节食欲的激素改变、热量摄入增加、体力活动减少和系统性炎症促进体重增加。生活方式的决定因素固然重要，但环境暴露（尤其是细颗粒物PM_2.5）作为补充因素日益受到关注。流行病学数据将PM_2.5暴露与肥胖指标（如较高的BMI、全身性和腹部肥胖）以及睡眠健康恶化联系起来，引发环境条件可能同时影响代谢和睡眠的思考。新发现表明，PM_2.5暴露和OSA可能通过共享通路促进肥胖发展，这在空气污染水平高、肥胖率显著且OSA患病率上升的大城市尤为令人担忧。本综述总结了PM_2.5、OSA和肥胖之间关联的当前证据，并侧重探讨共享机制。

**Literature search strategy**
本文设计为叙述性综述，旨在总结PM_2.5暴露、OSA和肥胖之间关系的当前证据，重点强调肥胖病理生理学中的共享生物学机制。在PubMed和Google Scholar中检索截至2026年6月发表的文章，优先考虑2000年1月以后的研究。检索词包括“空气污染”、“PM_2.5”、“细颗粒物”、“肥胖”、“脂肪堆积”、“代谢功能障碍”、“阻塞性睡眠呼吸暂停”以及机制相关术语如“炎症”、“氧化应激”、“肠道菌群”、“肠道菌群失调”、“脂多糖”、“瘦素抵抗”和“神经内分泌调节”。仅纳入英文发表的文章。纳入流行病学、临床、实验、机制和综述文章，通过手动筛选参考文献列表补充研究。优先关注近期系统综述、荟萃分析、大型人群研究和机制研究。作为叙述性综述，未遵循预定义系统综述方案，因此综合结果反映了作者对现有文献的解读，可能存在选择偏倚。

**Fine particulate matter: an overview**
除已确立的呼吸和心血管后果外，空气污染近期与代谢和睡眠状况相关。在PM组分中，PM_2.5（空气动力学直径≤2.5 μm）因能深入呼吸道、到达肺泡并影响多种参与代谢调节的生物学系统而特别令人关注。PM_2.5构成复杂的异质性混合物，其成分和毒性因排放源、地理区域、季节和大气条件而异，包含黑碳、多环芳烃、颗粒结合有机化合物、芳烃、重金属、无机离子、矿物质、多种有机化合物和生物活性成分，包括脂多糖（LPS）。肺部沉积后，PM_2.5可通过肺部炎症、氧化应激、可溶性成分的转运以及少量直接颗粒转运触发系统性效应，从而在肺部以外引起代谢和炎症紊乱。流行病学证据表明，慢性PM_2.5暴露与较高的BMI、中心性肥胖、代谢综合征以及OSA更高的患病率和严重程度相关。

**Fine particulate matter and obesity**
越来越多的研究将PM_2.5暴露与肥胖联系起来，超越了传统行为决定因素。一项伞式综述整合了多项系统综述和荟萃分析，得出结论：PM_2.5通常与不同人群和年龄组的更大肥胖风险相关。近期一项针对成人的荟萃分析发现，PM_2.5与较高的BMI、腰围和腰臀比显著相关，强化了其不仅与总体重，还与中心性脂肪堆积和心血管风险的关联。早期生命脆弱性已成为关键问题：一项14年纵向队列研究显示，PM_2.5的增量升高与儿童超重或肥胖风险增加超过5%相关，表明慢性污染物暴露可能影响从早期发育阶段开始的体重轨迹。童年和青春期可能是特别脆弱的发育窗口。采用因果推断方法的研究进一步强化了关联，表明PM_2.5可导致甘油三酯、糖化血红蛋白、内脏脂肪组织和胰腺脂肪沉积增加。社会经济差异可能修正这一联系：社会经济地位较低的人群通常承受不成比例的污染物负担，同时保护性资源减少，可能加剧肥胖易感性。这些发现支持慢性PM_2.5暴露与肥胖之间的一致关联，尽管关联强度在不同研究中存在差异。

**Fine particulate matter and obstructive sleep apnea**
除与肥胖的关联外，证据表明PM_2.5暴露也可能促进OSA的发生和进展。在多民族动脉粥样硬化研究中，年PM_2.5浓度每增加5 μg/m³，中度至重度OSA的几率增加约60%。近期系统综述和荟萃分析发现，PM_2.5每增加10 μg/m³，短期暴露（<24小时至3周）使呼吸暂停低通气指数（AHI）升高2.25%，长期暴露（≥1年）使AHI升高13.33%，强化了急性和慢性关系。这些发现尤令人担忧，因为世界卫生组织建议年均PM_2.5浓度不超过5 μg/m³，而全球超过50%的人口超标。近期人群研究进一步表明，较高的30天和1年环境PM_2.5水平与OSA风险增加相关。并非所有研究均报告一致性结果：在台湾城市队列中，对于轻度疾病患者（AHI<15次/小时），PM_2.5与身体成分变化或OSA严重程度无显著关联，而二氧化氮（NO₂）显示出更强关联。儿童早期即可受影响：6至12岁儿童中，较高的室内PM_2.5浓度增加了睡眠呼吸障碍的几率。总体而言，流行病学证据支持PM_2.5暴露与OSA的关联，但效应量因暴露持续时间、污染物成分和研究人群而异。

**Obesity in individuals with obstructive sleep apnea**
肥胖和OSA是深度相互关联且相互强化的疾病。肥胖仍然是OSA最强的可改变危险因素，多余脂肪显著影响疾病风险和严重程度。近期数据显示，OSA常在超重和肥胖个体中被诊断，强化了代谢功能障碍与这种呼吸睡眠障碍的重叠。肥胖对OSA的影响不仅限于体重：颈部脂肪堆积、舌体增大和中心性肥胖可促进上气道狭窄和塌陷。同时，OSA通过睡眠碎片化、间歇性缺氧和日间功能下降促进体重增加，涉及炎症、氧化应激和代谢紊乱等通路，这些通路与慢性PM_2.5暴露相关的通路重叠，提示空气污染和OSA可能通过共享机制相互作用，进一步放大肥胖风险。

**Shared biological pathways linking fine particulate matter and obstructive sleep apnea to obesity**
**Systemic inflammation and oxidative stress**
进入循环后，PM_2.5可触发系统性炎症和氧化应激，表现为促炎细胞因子（包括白细胞介素-6（IL-6）、IL-8、IL-1β和肿瘤坏死因子α（TNF-α））表达和释放增加，以及活性氧和活性氮（ROS和RNS）产生增强。这些反应可由先天免疫信号级联反应（如Toll样受体4（TLR4）和下游核因子κB（NF-κB））的激活介导。OSA导致持续性促炎状态，受影响的个体中IL-6和TNF-α水平升高，主要由睡眠期间反复的间歇性缺氧和再氧合驱动，并伴随睡眠碎片化和交感神经系统激活。低度全身性炎症和氧化应激是肥胖病理生理学的核心特征：多余脂肪组织以促炎标志物（包括C反应蛋白（CRP）、IL-6和TNF-α）产生增加为特征，导致胰岛素抵抗和代谢功能障碍；同时ROS生成增强加剧线粒体损伤并进一步放大炎症信号，形成自我维持的代谢紊乱循环。

**Neuroendocrine dysregulation and appetite control**
实验证据表明，PM_2.5暴露可能通过中枢代谢紊乱直接影响肥胖发展。在受控小鼠模型中，慢性PM_2.5暴露导致体重增加、脂肪堆积和代谢稳态受损，即使饮食未改变。这些效应与下丘脑炎症相关，表现为促炎介质表达增加和TLR4依赖性机制激活；同时PM_2.5暴露破坏瘦素信号，促进瘦素抵抗（肥胖病理生理学中损害食欲调节和能量平衡的关键特征）。OSA中也有类似的神经内分泌紊乱：慢性间歇性缺氧和睡眠碎片化可破坏涉及食欲调节和能量稳态的激素通路，改变瘦素和饥饿素信号，刺激能量摄入并增加对高能量密度食物的偏好，从而促进肥胖进展。

**Gut dysbiosis**
肠道菌群组成改变是连接PM_2.5暴露和OSA与肥胖发展的另一共同过程。两种状况均与肠道菌群失调相关，表现为微生物多样性降低、细菌组成改变和肠道屏障完整性受损。PM_2.5本身可能含有LPS，在进入循环后可直接促进系统性炎症反应。实验研究表明，PM_2.5可改变肠道微生物组成，降低有益菌群丰度，改变微生物代谢产物产生，破坏上皮屏障完整性，并增加肠道氧化应激和炎症。这些变化可能促进细菌易位和内毒素血症，导致超出呼吸道的系统性代谢功能障碍。类似地，OSA与肠道菌群改变和肠道屏障功能受损相关；间歇性缺氧可能降低微生物多样性并促进参与炎症和代谢通路的细菌群体转变，同时损害肠道屏障完整性，有利于代谢性内毒素血症和系统性炎症。肠道菌群在宿主代谢和能量稳态中发挥重要作用：肥胖与肠道微生物组成和多样性改变相关，可能影响营养吸收、能量获取和储存。菌群失调与短链脂肪酸（SCFAs）等微生物代谢物变化相关，肥胖个体中SCFAs产量升高，提供更多能量。肠道屏障通透性增加促进LPS等细菌成分进入循环，导致代谢性内毒素血症和低度慢性炎症，从而促进胰岛素抵抗、脂肪组织扩张和肥胖发展。此外，PM_2.5暴露可能通过微生物-肠内分泌相互作用影响内源性胰高血糖素样肽-1（GLP-1）分泌或信号，但这一通路目前仍属假设，需进一步机制和临床研究。

**Discussion**
近期发现强调了肥胖病理生理学的复杂性，并提示需将环境和睡眠相关因素与传统行为决定因素一并考虑。流行病学研究一致将慢性PM_2.5暴露与更高的肥胖程度、代谢功能障碍和OSA负担增加相关联。机制发现表明，空气污染和OSA均可通过系统性炎症、氧化应激、神经内分泌失调和肠道菌群失调等汇聚通路促进肥胖。睡眠持续时间和质量可能是连接空气污染暴露与肥胖的重要中介因素。肠道菌群失调是另一潜在通路，但直接证据仍有限，大部分来自临床前研究。证据强度在提出的不同关系中存在差异：肥胖作为OSA主要危险因素的角色已确立，而OSA对体重增加的独立贡献及PM_2.5对肥胖和OSA的影响仍处于积极研究阶段。局限性包括：大多数研究为观察性，因果推断有限；污染物成分和暴露评估方法存在异质性；OSA在某些人群中显著未被诊断；机制数据主要来自实验和动物研究。潜在混杂因素和效应修饰因子包括社会经济地位、交通噪声、环境温度、吸烟、饮食模式、体力活动、城市化、绿地可达性以及室内外污染物暴露差异。环境健康不平等提供了重要框架：社会经济弱势社区通常承受更高的空气污染暴露，同时缺乏健康食品、安全运动环境、预防性医疗和睡眠医学服务，可能加剧代谢脆弱性。尽管存在局限性，这些发现具有公共卫生意义，尤其在高度城市化的地区。应将环境暴露评估纳入肥胖和睡眠健康研究，以改善风险分层，识别脆弱人群，并为减少代谢和睡眠疾病综合负担的策略提供信息。未来需要纵向研究同时量化PM_2.5暴露、客观睡眠参数、身体成分、炎症生物标志物和肠道菌群谱，以确定这些因素是否在肥胖发展中协同作用。

**Conceptual framework**
本综述的证据支持一个概念框架：PM_2.5暴露、OSA和肥胖不应被视为独立状况，而是可能相互强化。肥胖增加OSA发生可能性，而OSA促进炎症、神经内分泌和代谢紊乱，可能进一步促进体重增加。慢性PM_2.5暴露激活许多相同的生物学通路，可能放大代谢功能障碍。尽管当前数据未确定这些相互作用是协同还是单纯的相加，但流行病学观察和共享机制的汇聚表明，同时暴露于高PM_2.5水平和OSA的个体可能经历比任一种情况单独预期更大的代谢脆弱性。需要专门设计纵向研究来探索这些相互作用。

**Strengths and limitations of the current evidence**
支持所提出关系的证据强度在讨论的通路中差异显著。肥胖与OSA的关联得到大型流行病学研究、荟萃分析和充分描述的生理机制的有力支持。相比之下，尽管近期研究将长期PM_2.5暴露与肥胖和OSA联系起来，但这些关联主要来自观察性研究，因果推断因社会经济地位、生活方式、城市化、体力活动、饮食、吸烟及与其他环境因素共同暴露等潜在混杂因素而面临挑战。报告关联的效应量通常较小，且污染物成分、暴露评估和研究人群之间存在显著异质性。机制发现方面，实验研究一致表明PM_2.5可诱导系统性炎症、氧化应激、下丘脑功能障碍和代谢改变，但多数来自动物或细胞模型，其转化相关性需在良好设计的人体研究中进一步确认。尽管OSA患者中已一致描述肠道菌群改变，但直接连接PM_2.5暴露与人类肠道菌群失调的证据仍然有限，因此该通路虽具生物学合理性，但仍属初步阶段。

**Conclusions**
当前数据表明，PM_2.5暴露不仅可能促进呼吸和心血管疾病，还可能参与与肥胖相关的代谢功能障碍和睡眠障碍。空气污染暴露与OSA的重叠高度相关，因为两者均涉及系统性炎症、氧化应激、神经内分泌失调和肠道菌群改变等肥胖发展中的生物学过程。这些发现强调了将环境暴露纳入肥胖和睡眠健康框架的重要性，尤其是在长期暴露于高污染物水平的城市人群中。旨在减少PM_2.5暴露、改善城市环境条件以及扩大OSA识别和治疗的公共卫生策略，可能有助于在人群层面促进代谢健康。综合考虑环境、代谢和睡眠相关因素的整合方法，可能有助于改进肥胖及其并发症的预防和管理策略。