陈仁杰、徐燕意课题组揭示臭氧引起哮喘加重的机制

（供稿：方欣怡）

近日，复旦大学公共卫生学院陈仁杰教授、徐燕意副教授课题组，以“关联—因果—机制—干预”为研究框架，深入探讨了短期臭氧暴露对哮喘加重的影响和作用机制。研究结果以“Mechanistic Insights into Ozone-Induced Asthma Exacerbation: Role of Oxidative Stress and IL-33”为题发表于《Journal of Hazardous Materials》。

随着城市化进程的加速和全球气候变暖的趋势，臭氧污染问题日益凸显。臭氧作为一种强氧化性气态污染物，对呼吸系统的危害尤为显著。既往研究发现，臭氧暴露与多种不良健康结局相关，包括增加呼吸系统疾病的发病和死亡风险以及加重呼吸道刺激症状等。哮喘作为重要的呼吸系统疾病之一，受遗传和环境因素的共同调控。哮喘易受外界环境刺激而急性发作，哮喘急性加重甚至可以危及生命。

近年来，臭氧对哮喘加重的影响逐渐引起人们的关注。虽然大量研究提示臭氧暴露与哮喘加重密切相关，但以往多数研究范围局限在欧美地区。更重要的是，既往流行病学研究多以哮喘死亡结局或住院、急诊就诊作为哮喘加重的指标，容易忽视无症状或轻微症状的哮喘加重。用力肺活量（Forced vital capacity，FVC）、1秒用力呼气容积（Forced expiratory volume in 1 second，FEV₁）和呼气峰流量（Peak expiratory flow，PEF）是诊断哮喘和早期识别哮喘加重的重要指标。目前，短期臭氧暴露与哮喘加重的关系，尤其是准确识别哮喘加重早期变化的研究较少，且其潜在机制尚不明确。

为深入探讨短期臭氧暴露对哮喘加重的影响，本团队开展三部分研究：首先，利用多城市的纵向随访数据开展环境流行病学研究，旨在探究短期臭氧暴露与我国哮喘患者个体肺功能指标之间的关联；随后，利用哮喘动物模型，探究短期臭氧暴露对哮喘小鼠病理生理的影响；最后，利用干预实验进一步探讨短期臭氧暴露对哮喘加重的潜在机制。

研究结果显示（图1），短期臭氧暴露可显著降低哮喘患者的肺功能指标，且对男性患者的肺功能损害更为显著；动物实验进一步证实，臭氧暴露会诱导肺组织氧化应激反应，加重哮喘模型小鼠的肺组织损伤和功能障碍；机制研究发现，IL-33的过度释放以及ILC2、Th2和Th17细胞的免疫失衡在这一过程中发挥了关键作用。本研究通过人群流行病学调查与动物实验相结合的方式，系统探讨了臭氧作为环境污染物调控肺部免疫微环境、进而恶化气道高反应性的潜在机制，为理解环境因素诱发哮喘急性加重的病理生理过程提供了重要实验依据。

图1：短期臭氧暴露对哮喘加重的影响及其潜在机制

本研究以人群研究结果为线索，从功能、组织病理、细胞、蛋白及基因水平比较系统识别了短期臭氧暴露对哮喘加重的影响，为深化对臭氧暴露与哮喘关系的理解提供了实验性证据。本研究基于哮喘小鼠模型，结合干预实验，利用流式细胞术，聚焦于肺内免疫细胞平衡，并进一步探索了氧化应激、IL-33在“臭氧暴露—免疫失衡—哮喘加重”中的作用。研究结果为优化臭氧空气污染防控策略和相关疾病的防治提供了重要的科学依据。

复旦大学公共卫生学院2024级博士生方欣怡为该论文的第一作者，陈仁杰教授与徐燕意副教授为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目(82030103)、上海市公共卫生三年行动计划（GWVI-11.1-39）和国家重点研发计划(2023YFC3709403)的支持。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389425016760?via%3Dihub

文章引用：Xinyi Fang, Bin Pan, Yuanting Xie, Wenpu Shao, Jingyu Li, Dongyang Han, Xiaoqing Hong, Wenyue Tu, Yifan Zhao, Jiaojiao Wu, Yaning Zhu, Yubin Zhang, Weihua Li, Yanyi Xu, Haidong Kan and Renjie Chen. Mechanistic insights into ozone-induced asthma exacerbation: Role of oxidative stress and IL-33. Journal of Hazardous Materials, (2025), doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.138760