陈仁杰教授团队合作研究揭示全天候室内空气净化对小学生心血管健康的改善作用及其机制

近日，复旦大学公共卫生学院陈仁杰教授团队联合中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所李湉湉副所长、首都医科大学公共卫生学院段军超教授，在环境科学领域权威期刊《Environmental Science & Technology》上在线发表了题为“Cardiovascular Benefits of Air Purification in Children: Comprehensive Insights from a Randomized, Double-Blind, Crossover Trial”的研究论文。该研究通过一项随机双盲交叉对照试验，首次证实了涵盖“学校+家庭”的全天候室内空气净化干预能显著改善儿童心血管健康，并利用蛋白质组学技术探索了潜在机制。

细颗粒物（PM_2.5）污染是全球疾病负担的最重要危险因素之一。儿童由于其处于关键生长发育阶段，是受空气污染影响的敏感人群。心血管疾病的风险可起源于儿童时期，早期维系健康的心血管功能对终身健康至关重要。尽管已有研究关注室内空气净化对心血管健康的益处，但既往针对儿童群体的干预研究较少。既往研究不仅局限于单一的学校教室环境，干预周期较短，还缺乏对儿童家庭的干预评估，且干预健康益处的潜在分子机制更是尚不明确。

为填补这一研究空白，研究团队在我国北方某城市某小学开展了一项持续两个学期的随机、双盲、交叉对照试验（其中，暑假为洗脱期）。研究在教室内同时安装新风系统和两台空气净化器（放或不放HEPA滤芯作为干预或对照），并相应在儿童家里卧室放置一台空气净化器（放或不放HEPA滤芯），从而实现了对儿童全天主要室内活动场所的空气质量干预（图1）。研究共招募四年级两个班共105名健康儿童参与试验，实时监测教室、家庭和室外的PM_2.5水平，并利用时间-微环境活动模式通过时间加权方法计算儿童在干预期间的个体PM_2.5暴露平均水平。研究在每阶段干预前后分别测量儿童的血压、心率变异性和心电图指标，同时采集血清进行非靶向蛋白质组学分析。

图1 研究设计和干预方案

根据一系列纳排标准，研究最终一共纳入79名儿童。结果显示，室内空气净化显著降低儿童PM_2.5暴露水平（降低约45%）。与对照组相比，空气净化组儿童的收缩压显著降低3.86 (95%CI: 1.06, 6.65) mmHg，脉压降低4.25 (95%CI: 1.44, 7.05) mmHg；代表心脏自主神经功能的心率变异性指标（如SDNN、 rMSSD、VLF、HF）显著升高(9.62–14.89 ms, 26.42–32.11 ms²)；在心电图指标中，QT和QTc间期缩短（7.23–9.17 ms)，RV5和SV1波幅降低(0.11–0.23 mV)（图2）。这些均表明持续的室内空气净化有助于改善儿童的血压、自主神经调节功能和心脏电生理活动。

图2 空气净化干预引起的儿童血压、心率变异性和心电图的绝对变化和相对改变

进一步通过血清非靶向蛋白质组学分析发现，空气净化干预，可降低个体PM_2.5暴露，进而引起50种蛋白的表达水平发生显著变化。生物信息学及通路富集分析表明，空气净化带来的儿童心血管益处主要与氧化应激、炎症反应、内皮损伤、凝血和动脉粥样硬化通路的调节有关。例如，与抗氧化相关的GPX3和SELENOP蛋白表达增加，而与炎症和急性期反应相关的ORM1和HP蛋白表达降低（图3）。

图3 减少细颗粒物暴露促进儿童心血管健康的潜在生物学机制

该研究是目前首个在儿童群体中开展的中长期、全天候、多场景空气净化干预试验。研究结合“环境暴露-临床指标-分子机制”的多层次分析，不仅证实了空气净化干预措施的健康保护作用，还进一步阐释了其生物学合理性，为促进儿童环境健康提供了重要的科学依据。

复旦大学博士生薛晓薇、中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所方建龙主任医师和硕士生李秋彤为该论文的共同第一作者；中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所李湉湉副所长、首都医科大学段军超教授、复旦大学陈仁杰教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(2022YFC3702701)、国家自然科学基金(82373532, 92043301 and 82030103)等项目的资助。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.5c06712

引用格式：Xue X, Fang J, Li Q, et al. Cardiovascular Benefits of Air Purification in Children: Comprehensive Insights from a Randomized, Double-Blind, Crossover Trial. Environmental Science & Technology, 2025.