空气污染已被世界卫生组织认定为全球最大的环境健康风险之一，每年导致数百万人过早死亡。

大量流行病学和实验数据表明，空气污染不仅与呼吸系统疾病密切相关，还与慢性胃肠道疾病、代谢紊乱和免疫失调存在关联。

近年来，随着微生物组学研究的发展，人们逐渐认识到人体内共生的微生物群落——尤其是肺部和肠道微生物——在维持宿主健康中发挥着关键作用。

这些微生物参与调节炎症反应、代谢路径和免疫防御，其平衡状态的破坏，即“微生物失调”，被认为是环境暴露影响宿主健康的重要机制之一。

然而，空气污染如何通过影响不同器官的微生物群落进而加剧疾病，其具体路径尚不清晰。

来自美国西弗吉尼亚大学Salik Hussain博士及其团队在Journal of Xenobiotics 期刊发表了文章，系统综述了空气污染暴露下肺部和肠道微生物的变化，并探讨其在疾病发生发展中的潜在作用及肺-肠-肝轴在这一过程中的意义。

图形摘要

研究内容

该综述首先指出，肺部微生物组的研究在过去被认为不必要，因为健康肺曾被认为是无菌的。

然而，高通量测序技术的发展揭示了健康肺中亦存在丰富多样的微生物群落。

这些微生物的来源主要为上呼吸道和口腔，其组成受微生物迁移、清除和局部生长速率的共同调控。

在疾病状态下，如哮喘、慢阻肺、肺癌和肺纤维化，肺部微生物的组成发生显著变化，提示其可能在病理过程中发挥作用。

在空气污染与肺部微生物的关系方面，研究显示，不同污染物类型和暴露方式会引发不同的微生物变化。

例如，PM2.5和PM10暴露常与微生物多样性下降相关，伴随Actinobacteria和Proteobacteria相对丰度的变化。

臭氧暴露则可导致Moraxellaceae和Pseudomonadaceae增加，而整体多样性降低。

此外，部分研究发现，空气污染暴露后Streptococcus、Neisseria和Haemophilus等属的相对丰度上升，并与肺功能下降相关。

尽管具体结果因研究设计、样本类型和污染物来源不同而有所差异，但一致的是，空气污染确实能显著改变肺部微生物的组成和结构。

类似地，肠道微生物组同样受到空气污染的显著影响。

部分人群研究发现，PM2.5和PM10暴露与肠道微生物多样性下降相关，并伴随Firmicutes、Proteobacteria和Verrucomicrobia等的丰度变化。

动物实验也证实，吸入或摄入空气污染物可诱导肠道微生物失调，并影响短链脂肪酸等代谢产物的生成。

例如，柴油机排放颗粒物暴露可降低Shannon和Simpson多样性指数，增加特定菌属如Roseburia和Helicobacter的丰度。

这些变化与宿主代谢紊乱、炎症反应增强和屏障功能受损密切相关。

在机制层面，该综述总结了空气污染引发微生物失调的几个关键途径。

首先是氧化应激，污染物中的成分可诱导活性氧生成，从而损伤上皮细胞并激活炎症信号通路。

其次是上皮屏障功能的破坏，空气污染物可通过影响紧密连接蛋白和黏附连接蛋白的表达，增加肺部和肠道通透性，为病原体入侵创造条件。

此外，脂质代谢紊乱和系统性炎症也在污染暴露后被激活，进一步放大局部和全身的免疫反应。

这些机制共同作用，促成了微生物群落的结构性改变和功能异常。

该综述特别强调了肺-肠-肝轴在空气污染相关疾病中的潜在角色。

污染物通过吸入或摄入进入体内后，可同时影响肺、肠道和肝脏的微生物及免疫功能。

肠道微生物代谢产物如短链脂肪酸和脂多糖，可通过血液循环影响肺部免疫状态；

反之，肺部炎症也可通过系统性途径影响肠道微生物平衡。

肝脏作为代谢中枢，也参与这一网络，通过胆汁酸等信号分子调节肠道微生物组成。

这一多维交互网络为理解空气污染的全身性健康影响提供了新的视角。

结论与未来展望

综合当前文献，空气污染暴露确实可在肺部和肠道引发微生物失调，并通过免疫、代谢和屏障功能等多条途径影响宿主健康。

然而，目前研究在暴露模型、样本类型和分析方法上仍存在较大异质性，限制了结果的可比性和可重复性。

未来的研究应更加关注机制性探索，尤其是微生物失调是病理变化的“原因”还是“结果”这一关键问题。

此外，标准化实验设计、纳入病毒和真菌组学分析、以及建立暴露与微生物变化的因果关系，都是亟需突破的方向。

随着微生物组学技术的不断进步，基于微生物的干预策略如益生菌、益生元和粪菌移植，或可成为缓解空气污染健康危害的新途径，但这仍需更多高质量的临床前和临床研究加以验证。

Mazumder, M.H.H.; Hussain, S. Air-Pollution-Mediated Microbial Dysbiosis in Health and Disease: Lung–Gut Axis and Beyond. J. Xenobiot. 2024, 14, 1595-1612. https://www.mdpi.com/2039-4713/14/4/86

JoX 期刊介绍

主编：Prof. Dr. François Gagné, Environment and Climate Change Canada, Canada

Journal of Xenobiotics (ISSN 2039-4713)是一个国际性、同行评审、开放获取的期刊，期刊为外源性物质以及其各方面有关的文章提供发表平台。

期刊主题涵盖但不限于：外源毒素、外源药理学、环境外源性物质、内分泌干扰物、氧化应激、抗生素、生物标记物、纳米颗粒、微塑料、农药、除草剂等。

期刊现已被 Scopus、ESCI (Web of Science)、PubMed、PMC等多个数据库收录。

2025 Impact Factor：4.6

2025 CiteScore：5.1

Time to First Decision：14.9 Days

Acceptance to Publication：3.7 Days

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