第 353 期

健康知識
沙塵暴懸浮微粒成分引發心血管疾病之機制簡介（二）
How dust storm suspension particles cause cardiovascular diseases (part 2 of 2)

沙塵微粒成分對心血管系統的影響機制
美國心臟醫學會污染與預防科學專家團（Expert Panel on Population and Prevention Science of the American Heart Association）在2004年Circulation期刊所發表的文章表示，長期或短期的空氣懸浮微粒對心血管系統的影響可能是經由幾種生物機轉，包括增加血液凝集（coagulation）或血管栓塞（thrombosis）、導致心律不整（arrhythmias）、急速動脈血管收縮（acute arterial vasoconstriction）、產生系統性發炎反應、慢性導致動脈硬化等。

台灣大學職業醫學與工業衛生研究所鄭尊仁教授研究團隊2005年發表的研究顯示（2005年博士學生雷侑蓁畢業論文），肺動脈高血壓大鼠在急性吸入性暴露台北都會區濃縮微粒6小時後即會引發顯著的肺部傷害與發炎，發炎前趨細胞激素與周邊血液白血球亦有增加的趨勢，且這些急性毒性與濃縮微粒的濃度呈現劑量反應關係。研究發現PM2.5微粒引發的心血管效應包括氧化壓力的增加、系統性的發炎反應及血管內皮功能的改變，使得暴露於PM2.5的糖尿病大鼠（易感族群）血中氧化壓力標記8-OHdG增加量是健康大鼠的4倍，血中內皮素（ET-1）增加量是健康大鼠的15倍。其探討奈米粒徑對糖尿病大鼠的心血管效應研究也發現，以氣管灌注方式將奈米碳黑（14nm）施予糖尿病大鼠，會導致其顯著的肺部發炎及傷害，造成明顯的周邊發炎反應增加，血管內皮素升高及血液一氧化氮降低，顯示奈米微粒暴露可能透過糖尿病的病理機制，增加心血管疾病的風險。

台北醫學大學附設醫院醫師張淳昭博士等學者發表於2004及2007年Inhalation Toxicology期刊的研究探討在桃園縣中壢市濃縮的PM2.5懸浮微粒以口鼻部暴露艙重複施予自發性高血壓大鼠（易感族群）的影響，發現暴露濃縮PM2.5懸浮微粒期間會升高大鼠體內自律系統的心跳速率與平均血壓值，代表副交感神經活性的RMSSD也在暴露期間有較小幅度的降低現象，顯示暴露在PM2.5懸浮微粒可能是經由自主神經系統失衡的機轉造成心血管的毒性表現。在毒理學研究部分，張淳昭博士發現濃縮PM2.5懸浮微粒所造成的心血管毒性效應與微粒內容成分有很大的相關性（2005年張淳昭醫師博士論文），不同粒徑大小的碳核心以及過渡金屬成分（特別是鐵和鎳）單獨或交互作用，會導致不同程度的心血管毒性。

台大醫院心臟內科蘇大成醫師等人的研究顯示，PM10以下的都市空氣污染微粒會升高血壓及血液的凝集性，PM1以下的粒子會降低心臟病及高血壓患者的心率變異（HRV），可能因而促使心臟病發作。他與其他學者在2006年European Journal of Cardiovascular Prevention & Rehabilitation發表的研究中發現PM10的都市污染微粒會降低易感族群血漿中纖維蛋白溶解酵素功能（fibrinolytic function），因而促成心血管疾病發作。

台灣大學職業醫學研究所詹長權教授研究團隊莊凱任博士等人發表於2007年Journal of Occupational and Environmental Medicine及American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine的研究發現，台北都會地區含有硫酸鹽（SO42+）、硝酸鹽（NO3+）、有機碳及臭氧（O3）等成分的懸浮微粒PM10以下微粒會增加健康年輕族群血漿中高敏感度C-反應蛋白（hs-CRP）、DNA氧化性破壞產物8-OHdG、纖維蛋白原（fibrinogen）、第一型胞漿素原活化抑制劑（PAI-1）的濃度，降低心率變異，促進發炎反應、氧化壓力、血液凝集及自主神經功能異常，可能因而導致心血管疾病發作，其中又以硫酸鹽的影響最明顯。詹長權教授等人2005年發表於European Journal of Cardiovascular Prevention & Rehabilitation的研究也證實暴露空氣中的污染氣體二氧化氮（NO2）會降低心臟病患者等易感族群的心率變異，促進心血管疾病發作機率。

有關懸浮微粒中有機成分對心血管系統的影響，台灣大學醫學院毒理學研究所康照洲教授研究團隊針對多環芳香碳氫化合物（PAHs）對心血管系統的影響研究發現（鄭幼文博士1998年畢業論文），較低環數的PAHs（如 naphthalene、acenaphthylene、fluorene、fluoranthene）會讓離體大鼠胸主動脈或活體大鼠產生血管鬆弛作用，造成血壓下降。這種作用可能是藉由誘發外鈣內流至內皮細胞，增加細胞內鈣離子之濃度，活化下游訊息傳遞路徑，產生環磷鳥苷（cGMP），進而導致肌肉之放鬆，這種作用以較高環數的benzo(a)pyrene測試則不會發生。研究團隊發表在2007年Toxicology Letters的研究也發現，長期暴露在高濃度（>50μM）的naphthalene、fluoranthene及fluorene會抑制血管內皮細胞生長週期的進展，使細胞週期停頓在G0/G1時期，阻礙血管內皮細胞增生，有可能進而影響血管內皮細胞屏障血管壁之功能。

本院環境衛生與職業醫學研究組（環職組）則針對在職業場所可能受到的空氣奈米微粒傷害進行研究，結果發現暴露於奈米碳管、二氧化鈦、二氧化矽等奈米材料微粒作業環境的工作者相對於對照組明顯受到微粒成分傷害，這些傷害反應在氧化壓力傷害、呼吸道發炎反應、肺功能、心血管疾病、抗氧化酵素活性、基因多型性、腎上腺固醇類荷爾蒙恆定及基因毒性等健康效應指標上（詳細內容請參閱本院344期電子報)，顯示空氣超細微粒成分對生物體的影響還有許多待探索的議題。

結語
沙塵暴事件加強了空氣懸浮微粒的作用，也凸顯了這些微粒在平常時期各種事件（工作環境、工業污染、都市交通污染、季節性區域性污染等）上鮮為大眾所知的危害。隨著生物醫學研究技術的日益精進，科學家將可從更多角度探索空氣懸浮微粒成分對生物體的毒害機制，也會有更明確的科學證據及資料被提出，用來監測、評估、預防與治療這些事件所帶來的傷害。
《文：編輯中心吳萃慧編撰；審校：環職組林嬪嬪研究員》