抽象的
目前的审查的目的是提供一个最新的概述的生物学和流行病学证据表明氧化应激的作用作为一个主要空气污染物的毒性作用的基本特征,和膳食补充剂的潜在作用增强抗氧化防御系统。
通过PubMed进行书目搜索。搜索中使用的关键字是“空气污染物”,“氧化应激”,“炎症”,“抗氧化多不饱和脂肪酸”和“遗传学”。此外,作者还搜索了氧化应激和营养素的生物标志物。
本文综述了空气污染物氧化应激反应的生物学和流行病学证据;膳食补充剂作为这些影响的调节剂的作用;以及人类反应中个体间差异的因素。将讨论进一步流行病学研究的方法,以提高目前对营养因素如何作用的认识。
有很大的证据表明,空气污染暴露导致氧化应激增加,膳食补充剂可能对空气污染物的急性效应作出调节作用。进一步的流行病学研究应解决补充策略在预防空气污染相关的长期效应中的影响,在人们注定为遥远的未来暴露的地区。
流行病学研究清楚地表明,接触空气污染与一系列呼吸和心血管健康影响以及死亡率增加有关1.最近的研究已经确定了氧化应激作为空气污染物毒性作用的一个潜在特征,这引发了许多氧化还原敏感信号途径,例如炎症反应和细胞因子生产2- - - - - -5.毒性可从生物亲氧化剂和抗氧化剂的过程的不平衡引起6链接以增加暴露于氧化剂或存在受损的抗氧化剂防御7,8.这种不平衡在臭氧(O3.)9,最有效的氧化剂之一,最近的研究是专注于这种特殊的机制假设10..由于饮食是抗氧化剂的主要来源,因此可以通过膳食方法增加抗氧化防御机制,以防止空气污染物,因为这可能具有重大的公共卫生后果11..提供关于氧化应激作为空气污染物毒性作用的主要潜在特征的生物学和流行病学证据的最新概述,以及膳食补充剂作为增强剂的潜在作用11.抗氧化防御,通过PUBMED进行了一项生物假设搜索。搜索中使用的关键字是“空气污染物”,“氧化应激”,“炎症”,“抗氧化剂”(维生素C,维生素E,类胡萝卜素),“多不饱和脂肪酸”(PUFA)和“遗传学”。此外,目前作者搜索了氧化应激的生物标志物,抗氧化剂的生物标志物(硒,黄酮类化合物,类胡萝卜素,维生素C,维生素E)和N-3 PUFA。近期近期点评发表在这些问题上1- - - - - -5,7- - - - - -10.,12.- - - - - -34.因此,本作者指的是这些作者,主要关注最新发现。因此,这个最新概述的目的是五倍。首先,将总结作为环境空气污染物的常见机制的氧化应激的相关性。其次,将简要讨论抗氧化剂在氧化应激中的作用。第三,将审查作为调节由于空气污染引起的不良反应的膳食补充剂的证据。第四,将讨论可能与受试者对外源氧化应激反应相互作用的因素的相关性。最后,需要进一步研究膳食补充作为保护免受空气污染不利影响的方法的相关性。
生物学和流行病学证据
氧化应激和空气污染物
几种空气污染成分与颗粒毒性有关。急性炎症反应的重要决定因素似乎是生物可用的过渡金属(如铜,钒,铬,镍,钴和铁)的剂量,有机化合物(如多环芳烃)和生物级分(如内毒素)35.,36..颗粒物质(PM)介导的氧化应激可能来自于:可溶性化合物表面直接产生活性氧(ROS);线粒体或还原性烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶功能改变;以及能够产生ROS和活性氮物种(RNS)的炎症细胞的激活,以及氧化性DNA损伤37.,38..该颗粒提供了在这些还原和氧化(氧化还原)循环事件中的电子转移到分子氧的模板39..此外,靶细胞,如气道上皮细胞和巨噬细胞,通过发生在细胞膜和线粒体中的生物催化氧化反应,对颗粒摄取产生ROS4,40- - - - - -42..在体外研究表明吸入PM可引起NF-κB相关基因的表达和NF-κB的氧化依赖性激活43.,44..生物可用的过渡金属,而不是颗粒状物质的剂量,可以是急性炎症反应的主要决定因素35.,37.,44..然而,其他研究表明,水溶部分对DNA的氧化损伤负责45..粒子的生物成分似乎也与氧化应激有关46.,以及细菌内毒素诱导的肿瘤坏死因子解放(TNF)-α和白细胞介素(IL)-6巨噬细胞36..
据报道,对环境PM <2.5μm的大型研究报告了强氧化活性和肺衬里流体抗氧化剂的有效消耗(PM2.5)17..为了抵御氧化损伤,细胞使用了一个关键的抗氧化剂,谷胱甘肽他们的商店。谷胱甘肽耗竭可诱导细胞应激的状态,其通过转录因子核因子红细胞2相关因子2的激活触发生产抗氧化酶的增加17..克服氧化应激的失败会导致额外的细胞内信号级联反应的激活,从而调节细胞因子和趋化因子基因的表达15..这些产品在靶组织局部和系统中产生,并导致广泛的促炎作用,远离损伤部位。此外,PM似乎抑制了参与氧化应激反应的保护酶,这取决于它们的毒性(铜/锌超氧化物歧化酶,锰超氧化物歧化酶,谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶)。47..
柴油尾气颗粒(DEPs)含有大量的元素和有机碳,被认为是特别有毒的15..这些颗粒由具有吸附有机化合物的碳核,例如多芳芳烃,醌和氧化还原活性金属,以及诱导氧化应激的AP的能力在很大程度上与这些吸附的组分有关。动物实验模型,细胞培养实验和涉及DEPs的无细胞系统已经显示出氧化应激响应和氧化DNA损伤。人类研究显示了支气管肺泡灌洗液中的中性粒细胞,B细胞和肺泡巨噬细胞的增加和促炎细胞因子,趋化因子和粘附分子的增加量48..暴露于DEPs可增加气道阻力,增加灌洗液中IL-6和IL-8,增加支气管粘膜中IL-8 mRNA表达,上调内皮粘附分子p -选择素和血管细胞粘附分子-149..DEP暴露后,在上皮水平形成的ROS上调IL-10,促进抗原提呈细胞和花粉过敏15..然而,已经显示了对人类受试者的DEP的受控暴露,以肺泡室中的低分子抗氧化剂的增加50..进一步支持氧化应激响应于DEPS和其他颗粒的作用在体外在刺激物或粒子刺激后,通过巨噬细胞,中性粒细胞,eosiniphils和上皮细胞产生ROS的研究15..有趣的是,低硫柴油发动机的过滤器结合阻断以的DEP的范围内的反应,包括在小鼠中氧化应激反应51..
自主功能的改变似乎也与氧化应激部分相关14..长期接触低浓度的可吸入颗粒物2.5已被证明改变血管血管色调,导致血管炎症和具有高脂味在易感小鼠中诱导的血管动脉粥样硬化52..虽然流行病学证据表明,它是罚款(PM2.5)或含有有毒成分的超细(PM <0.1 μm)组分;大范围的疾病终点(从心血管到哮喘发作)表明,可能有不止一个因素在驱动健康影响2.
O3.是一种非常活泼的气体,其摄取取决于衬里流体中抗氧化剂的可用性,其毒性似乎通过通过直接臭氧含量脂质的直接臭氧组织形成的二次ROS传递给呼吸上皮16..细胞膜翻译的改变、脂质过氧化的诱导和氧化还原状态的显著改变已经被观察到53.,以及NF-κB等转录因子的激活,以及一系列促炎细胞因子和粘附基因的表达增加2,6.O3.已被证明容易与抗坏血酸、尿酸和硫醇反应,这些分子物种暴露于O3.导致了它们的快速损耗6.当这些防御机制被淹没时,O3.可能通过诱导脂质过氧化和激活炎症基因表达而损伤底层细胞6,53..像阿3.,二氧化氮(NO2)与肺内衬液腔内的底物反应。由NO和NO之间的反应产生的氧化物质2和衬液负责炎性细胞信号级联到肺54.- - - - - -56..
已经提出了分层氧化应激模型来解释对空气污染物暴露的剂量依赖性反应57..低暴露会导致活性氧的形成激活抗氧化反应,随后是解毒、细胞保护和抗氧化反应中重要的酶的转录。这包括第二阶段酶,其诱导作用是一种解毒机制(例如NAD(P)H:醌氧化还原酶1(NQO1)和谷胱甘肽年代转移酶)。在较高的暴露下,NF-κB和激活蛋白-1的转录反应会被激活。这将导致NF-κB和丝裂原活化蛋白激酶信号转导,改变线粒体或NADPH的功能,并增加促炎细胞因子(如TNF-α、IL-8和IL-6)和编码粘附分子的基因的表达2,6,15.,43.,44..任何增强的炎症反应都会导致额外产生ROS和RNS,以及氧化DNA损伤(图1⇓)15.,37.,38..
抗氧化剂和氧化应激
肺中的抗氧化剂是对抗氧自由基的第一道防线。呼吸道内壁液(RTLF)含有一系列类似于血浆中的低分子量抗氧化剂,包括还原型谷胱甘肽、抗坏血酸(维生素C)、尿酸和α-生殖酚(维生素E)。它们还含有抗氧化酶,如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、硫氧还蛋白还原酶、过氧化氢酶和金属结合蛋白铜蓝蛋白和转铁蛋白2,7.所有这些抗氧化剂都是自由基清除剂,但也用作o的牺牲目标3.(抗坏血酸盐和尿酸盐),并与这种氧化剂快速反应,以限制其与RTLF脂类和蛋白质的相互作用58..RTLF中抗氧化剂的组成和数量可能代表个体对空气污染物反应的一个重要决定因素,但应被认为是上皮细胞和更遥远的血浆池中抗氧化防御的动态平衡59..对照研究表明接触o3.导致RTLF抗氧化剂的耗竭,然后提高抗氧化剂到RTLF的运动60.或增加合成3.,59..同样,健康志愿者低剂量柴油暴露后支气管灌洗炎症标志物增加。肺泡腔内未见炎症反应,但柴油暴露后降低的谷胱甘肽和尿酸浓度均增加,表明在导气管和肺泡区域有不同的抗氧化反应50..
虽然RTLF中抗氧化水平、细胞和血浆水平之间的相互关系还不清楚,似乎肺对氧化损伤的易感性很大程度上取决于其上调保护性ROS-和rns -清除系统的能力,而失去抗氧化防御的速度是一个主要的决定因素58..
由于许多抗氧化剂来自饮食,一些饮食因素已经被涉及;主要是因为它们在炎症反应中的潜在作用。以下部分将主要关注在补充剂研究中用于调节空气污染物影响或可能与免疫反应相互作用的营养素。这些因素包括抗氧化维生素、omega-3脂肪酸和其他可能影响免疫反应的微量营养素。
抗氧化营养素
维生素C
维生素C是一种水溶性维生素,是一种丰富的抗氧化物质,广泛分布于全身,包括肺的细胞外膜液17..抗坏血酸是一种优良的还原剂,清除自由基和氧化剂。在体外有证据表明维生素C在细胞内和细胞外都有化学还原剂的作用。细胞内维生素C可能抑制蛋白质氧化,调控基因表达和mRNA翻译。这与暴露在氧化物质中的肺尤其相关。细胞外维生素C可以防止氧化剂和氧化剂介导的损伤61..它通过清除各种自由基和氧化剂有助于抗氧化活性,在体外,包括超氧自由基(O2−)、过氧自由基、过氧化氢、次氯酸、单线态氧、氧化性空气污染物以及从活化的中性粒细胞和巨噬细胞中泄漏的氧化剂59.,61..而终止产物脱氢抗坏血酸可通过细胞内酶,特别是硫氧还蛋白还原酶,催化其再生为抗坏血酸62.由于缺乏酶,这种再生在RTLF中是不太可能的。因此,RTLF中抗坏血酸的维持需要从细胞来源或血浆中转运59..抗坏血酸也间接作用于防止脂质过氧化59.并有助于膜结合氧化维生素E的再生63..抗坏血酸在免疫功能中起作用,并转运到中性粒细胞和淋巴细胞中18..虽然抗坏血酸有许多抗氧化作用,但它也有能力作为过渡金属存在的促氧化剂64..
维生素E.
维生素E是一种脂溶性维生素,由于其在打破脂质过氧化链反应中的作用,是对抗氧化诱导的人体组织膜损伤的主要防御物质64..它是一种有效的过氧基自由基清除剂,特别是在磷脂生物膜和血浆脂肪素内保护PUFA65..它还能减少前列腺素E的产生2,花生四烯酸的代谢物,由肺细胞脂质过氧化产生3.曝光19..维生素E作为肺泡表面活性剂的重要组成部分,其数量和组成条件正常肺功能66..
β-胡萝卜素
β-胡萝卜素是维生素a和其他类胡萝卜素的前体,在组织膜中积累,清除O2−直接与O3.67..因此,它可以通过其抗氧化特性在控制炎症和免疫反应中发挥作用。然而,最近的研究表明,高剂量类胡萝卜素补充可能导致抗氧化和促氧化反应68.,取决于其作用的生物环境的氧化还原电位69..
其他抗氧化剂,如黄酮类化合物,是超氧阴离子和过氧自由基的清除剂70.除了抗氧化活性外,黄酮族可以调节细胞信号传导途径20..硒,一种在过氧化物中发挥作用的基本痕量元素和自由基67.,也可在预防肺损伤中发挥重要作用21..作为谷胱甘肽过氧化物酶和硫氧还蛋白还原酶的组成部分,硒可能与影响细胞的前氧化剂/抗氧化剂平衡的每一种营养物质相互作用。它似乎还支持维生素E在限制脂质氧化方面的活性71..
欧米伽- 3 PUFA
增加ω-3 PUFA(N-3 PUFA)的摄入量可以通过改变脂膜和其他基材的含量来降低炎症反应,这反过叶片生产的基质72..n-3 PUFA (α-亚油酸)的取代18:3n-3和二十碳五烯酸(EPA);20:5n-3)对n-6脂肪酸(亚油酸;18:2n-6)导致产生效力较弱的炎症介质(前列腺素E3.而不是前列腺素E2,白三烯5代替白三烯4)72..前列腺素E.2已被证明作用于t淋巴细胞,以减少干扰素(IFN)-γ的形成,而不影响IL-4的形成。这可能导致过敏反应的发展,因为IL-4促进免疫球蛋白E的合成,而IFN-γ的作用相反73..白三烯4是一种有效的气道平滑肌细胞刺激剂,增加毛细血管后通透性,并通过血管收缩和粘液分泌介导哮喘。n-6 PUFA和n-3 PUFA之间的竞争互作决定了花生四烯酸和EPA的细胞含量。
N-3 PUFA的摄入量增加出现下降和突然死亡nonsudden从心肌梗死和非致死性心肌梗死的风险74.- - - - - -76..N-3 PUFA的保护作用部分可以部分地与其心脏和心律失常效应相关联,包括增加心率变异性(HRV)22.,74.,77..在健康受试者和冠状动脉疾病患者中,n-3 PUFA基线细胞膜浓度与HRV程度呈正相关23.,78..随着HRV的增加,还描述了N-3 PUFA的其他抗心律失常机制,包括通过调节Sarcolemmal离子通道和电压依赖性钠通道来稳定心肌细胞的电活动的能力24.以及在缺血和再灌注动物模型中降低心肌梗死面积的能力24..N-3 PUFA还可以降低血栓形成的风险;降低血清甘油三酯水平,减缓动脉粥样硬化斑块生长;改善血管内皮功能;降低血压;和减少炎症79..
其他微量营养素和免疫功能
锌、维生素A和叶酸等微量营养素也能影响免疫的几个组成部分,改变巨噬细胞的功能,从而改变它们在先天免疫和炎症中的作用。研究表明,这些微量营养素的缺乏可以显著改变巨噬细胞的吞噬作用和它们产生的细胞因子(IL-1和IL-6, TNF-α和IFN-γ)。这些缺陷也改变了自然杀伤细胞的功能、中性粒细胞的运动和抗菌活性25..
营养补充和空气污染的影响
在动物和人类中研究了对高于生理学所需的营养素补充的空气污染物毒性的影响,并在动物和人类中进行了概述2,11.,17.,80.
实验动物研究
动物研究结果表明,补充维生素C和维生素E可以调节肺部对光氧化剂(如O)的反应3.或没有217.,81.,位于呼吸道衬里流体中的维生素C,尿酸和谷胱甘肽在暴露于O中消耗3.和不216.,82.,83..膳食中维生素C的缺乏似乎会迅速转化为血液和RTLF中维生素C水平的下降84..暂时性维生素E缺乏可能引起促炎标志物表达的可逆变化,减少肺泡II型细胞中表面活性剂脂质合成,促进空气污染损害的发展66..使用抗氧化剂、铁螯合剂或其他物质的进一步实验研究支持ROS作为微粒效应的介质的作用37.,54..氧化应激似乎在NF-κB的激活中发挥着关键作用,并在用抗氧化剂或金属螯合剂处理后防止细胞因子诱导的NF-κB活化54..N- 一种强大的抗氧化剂,对暴露于煤尘的大鼠炎症反应和氧化应激损伤的保护作用85.以及暴露于城市空气颗粒物的大鼠心率变化和HRV下降86..
人类研究
有关抗氧化剂补充对人类空气污染暴露急性影响的影响很少。大多数现有研究都集中在急性肺功能的变化。其他结果包括支气管气道反应性,炎症反应和HRV的变化,但不一致且一致。所有这些研究都是使用补充剂的实验研究。
补充抗氧化剂
肺功能和气道反应性
早期研究使用单一污染物和少量健康成年人的实验方案。O.的水平3.和不2含量非常高(通常接近1000 μg·m−3和> 3000μg·m−3分别为受试者的含量高剂量的维生素C或维生素E(美国推荐的维生素C(60 mg·日)(60 mg·日−1)和维生素E(8毫克·日−1))2,87.- - - - - -89..在一些急性肺功能变化的研究中观察到抗氧化补充剂的调节作用89.和气道反应性87.但在其他地方却不是这样。
最近的实验研究已经解决了O3.水平和补充剂量较低。在对哮喘成年人的研究中,保护的维生素C(500mg)和维生素E(400 UI)的鸡尾酒免受峰值呼气流量的降低2挑战后啊3.曝光90..在另一项研究中91.,受试者首先剥夺维生素C,然后补充了相对低剂量的维生素C(250mg),维生素E(100mg)和蔬菜鸡尾酒。在o之后,补充保护免受肺功能的急性变化(强迫呼气量并强制急转力)3.挑战。但是,在o的营养良好的人中是o的3.,补充维生素C (500 mg)和维生素E (100 mg)对术后炎症反应或肺功能下降无保护作用3.挑战。尽管血浆维生素C(+ 60.1%)和维生素E(+ 51.4%)浓度升高,但在补充后o的血浆维生素C(+ 60.1%)和维生素E(+ 51.4%)浓度增加,且载于呼吸道中的维生素C浓度增加,因此观察到这种缺乏保护。3.曝光92..
在自由生活的健康运动成年人(荷兰)或暴露于高水平空气污染物的成年人(墨西哥)中进行的补充研究支持这样一种假设,即补充抗氧化剂可以防止O3.肺功能。在这些研究中,健康成年人随机接受维生素C(650毫克)、维生素E(75毫克)和β-胡萝卜素(15毫克),持续数周80,93.- - - - - -95..最近,对暴露于墨西哥城市高水平的空气污染物暴露的哮喘儿童的研究还建议使用维生素C(250 mg·日−1)和维生素E(50 mg·日−1)对急性肺功能变化有调节作用96..抗氧化剂补充的积极作用主要是在基因上容易受氧化剂(谷胱甘肽)影响的儿童中发现的年代-转移酶(GST)M1无基因型97..
n - 3 PUFA补充
肺功能与炎症反应
在最近的各种综述研究中,n-3 PUFA补充对哮喘患者的哮喘症状和运动性支气管收缩的影响已被检查12.,34.,99..这些研究大多纳入了一小部分哮喘患者,随机分配接受短时间内高剂量n-3 PUFA (3-4 g EPA)(6-10周);结果是不一致的。干预期较长的研究(从6个月到1年)也导致了与一些显示肺功能改善的研究不一致的结果100.,101.或炎症标记物101.- - - - - -103.,或无效果104..N-3 PUFA补充剂的剂量和持续时间,以及研究之间的哮喘患者的类型,可以解释这些研究之间的差异12.,34..系统评价循证医学数据库确定了22项研究,但只有九是符合入选标准包括在内,得出的结论是数据不足以判断的n-3多不饱和脂肪酸在哮喘的效果。没有这些研究包括对空气污染的信息。
调节个体对氧化应激反应的因子
在氧化应激的生物学模型下,人们希望改变对氧化应激的反应的因素,以改变空气污染的影响。因此,营养状况,慢性疾病和遗传因素是候选人,以确定对空气污染的氧化应激相关影响的敏感性26.由于所有这些条件与抗氧化防御差有关。
营养状况
抗氧化维生素的补充提供了对0的不利影响一些保护3.对这些营养物质轻微缺乏的哮喘儿童肺功能的影响96.,以及维生素C耗尽成人91..相比之下,维生素补充没有防止o3.-导致营养良好的受试者肺功能下降109..
慢性疾病
大多数慢性病都与慢性炎症有关13.,27.,28.,110.- - - - - -112.,这可能会增加对由空气污染暴露引起的额外氧化应激的敏感性。特别是哮喘的受试者29.,慢性阻塞性肺疾病113., 糖尿病114.和心血管疾病115.已被证明具有抗氧化缺乏症13.也更容易受到空气污染的影响108.,115..如在香烟烟雾的情况下观察到的,氧化应激的重要来源,空气污染物会降低抗氧化防御,有害健康后果116.,117..抗氧化剂潜在有益效果的证据可以在患有他汀类药物治疗的老年人的研究中找到108.n-3多不饱和脂肪酸的添加106.对微粒暴露的反应有有益的影响。
遗传易感性
由于氧化应激是激活/涉及空气污染的不利影响的重要途径,所涉及的基因具有主要利益。大多数研究都集中在单一基因多态性上;但是,很可能会有确定易感性的基因层次,而不是驾驶这个过程的一个个体基因15..
GST酶:GSTM1,GSTP1
GST是通过催化与谷胱甘肽的缀合来参与RO的解毒的二噬菌体代谢酶118.,119..共同无效等位基因GSTM1基因导致完全缺乏酶和降低或没有接合活性120..它与暴露在吸烟环境中的儿童哮喘和喘息的增加有关在子宫内,肺功能增长降低121.,122.吸烟者的肺功能也会迅速下降123..此外,多态GSTM1基因已被证明是充当肺部反应的调节剂对火烟124.和O3.125..补充维生素C和E的抗氧化剂似乎可以调节O的作用3.在哮喘儿童纯合GSTM1基因无效等位基因97..低反应基因型的过敏原敏感者对DEP的佐剂效应敏感性增强126..一个GSTM1基因多态性也被证明增加了对PM的敏感性,HRV的更大变化证明了这一点108..此外,戊二酰辅酶A抑制剂即。他汀类药物,具有已知的抗氧化剂和抗炎性能减轻了缺乏缺乏的受试者HRV对HRV的影响GSTM1基因等位基因107.,108..
进一步的流行病学研究
现在有大量证据表明,暴露在空气污染中会导致氧化应激增加、免疫调节改变和重复的炎症反应,这些反应会克服肺防御,扰乱正常的调节和修复过程10.,15..正如前面所总结的,尽管空气污染、氧化应激和饮食补充之间有一个看似合理的机制模型,但证据还不够充分。需要进一步的随机对照试验(rct),以更好地了解营养补充对空气污染对呼吸和心血管功能以及炎症反应的影响的潜在保护作用。
rct提供了一个很好的替代方案,可以最大限度地对比营养摄入量,以评估饮食因素和空气污染物的相互作用,并且应该在控制环境和自由生活人群中进行。控制环境将允许分配空气污染物暴露,因此,提供了对健康的影响和补充的潜在调节作用的准确描述,而在自由生活人群中进行的随机对照试验将具有代表现实生活条件的优势。
易受影响的对象,如患有呼吸道或心脏疾病、微量营养素缺乏或遗传易感性的人,最有可能从营养干预中受益(见回应的修饰部分);因此,随机对照试验应以这些人群亚群为重点。短期和长期影响可以研究;然而,长期影响研究的主要挑战是评估诱发疾病的适当暴露时间范围,从而评估补充的相关期间和持续时间。越来越多的证据表明,在胎儿时期和儿童早期的肺部发育过程中暴露在环境中起着重要作用,就像在母亲吸烟的情况下一样134.- - - - - -136..因此,特定风险(如哮喘或过敏的母亲)的妊娠女性的随机对照试验可能会提供一些深入的抗氧化剂和n-3多不饱和脂肪酸的作用的空气污染影响调制器。在这些研究中,一个主要的挑战是空气污染暴露,氧化应激,营养状况和健康结果的生物标志物的准确评估。内和研究之间的这些因素,标准化是关键,让结果的可比性。在下面的部分的一些问题,以在未来的研究被认为将被讨论。
空气污染暴露
需要最大限度地对比暴露,以便能够区分安慰剂组的效应和补充组的较小或无效应。根据研究设计和测试假设,时间或空间的对比应该很大。多中心研究,包括空气污染水平对比鲜明的地区,以及在每个中心随机抽取参与者样本,可能是一种选择。此外,暴露评估的设计必须考虑到氧化剂污染的测量或可测量的标记物与与假设相关的污染物的个人暴露之间的关系。例如,在O中,室内/室外的比率通常很大3.浓度和这些浓度可以在家中非常异质。个人O.3.在某些地区,浓度与环境水平的相关性可能非常低。测量环境污染物的氧化还原活性或抗氧化剂消耗率可能是有用的,因为这些可能是氧化还原不平衡假说中最相关的特征。各种各样的测定方法已经被开发来测量粒子的氧化还原活性,如OH自由基的形成或抗氧化剂消耗率137..然而,测量方法可能需要进一步发展,以适用于流行病学研究,特别是个人暴露评估。
氧化应激的生物标志物
使用生物标记物的优点是它们整合氧化剂接触的同时效果和全方位的抗氧化保护机制体内30..然而,在处理、处理和分析过程中,样品可能会被氧化,所以在估计氧化标记的基线水平时,有可能存在人工制品。这个问题的严重程度因生物标志物而异31.,138..这些生物标志物中的大多数包括脂质,DNA和蛋白质氧化的测量。最近的评论文章提供了对本主题的广泛覆盖范围30.,139..表1⇓礼物临床和流行病学研究,包括有用的氧化应激的生物标记物的总结:标记的类型;生物介质测量;最常用的实验室技术;其灵敏度和基于文献综述特异性的增值;还有一些其他的评论140.- - - - - -195.
抗氧化营养素和n-3PUFA暴露的生物标记物
这些生化指标具有整合不同的食物来源,并提供内部剂量的更好的估计的优势,即。仔细指示吸收和代谢后可用的营养素的量33..它们也可以用于干预研究,以监测遵守补充剂。但是,它们受测量误差和采样,储存,处理和实验室分析以及临时问题需要仔细考虑30..表2⇓综述了临床和流行病学研究中使用的抗氧化剂和n-3多不饱和脂肪酸的生物标志物,包括:标志物的类型;用于测量的生物介质;最常用的实验室技术;这些营养生物标记物的特征和食物来源;还有一些其他的评论196.- - - - - -218.
健康终点
呼吸系统或心脏疾病症状的有限有效性已被广泛讨论219,220..客观结果,如肺功能、呼出气体中的一氧化氮、颈动脉内膜-中膜厚度、心电图异常或HRV,不容易发生偏置,可能是一个很好的选择,但它们的长期预测价值不确定。生物指标,如促炎标志物(例如IL-6,IL-4,TNF-α,IFN-γ)在血清,呼出气息和鼻灌洗和外周炎症标志物(例如细胞计数,纤维蛋白原,C-反应蛋白,von-willebrand因子,前列腺素E2,纤溶酶原激活剂抑制剂,细胞粘附分子)可以提供有关空气污染物暴露的潜在机制的有用信息。然而,它们受到较大的局部变异性和有限的特异性,因为它们是不同终点的常见;因此,需要在研究期间进行串行测量。另外,需要考虑以任何瞬态端点考虑帧内变异性和时间帧。一种机械方法,包括评估临床和生物水平的几个终点似乎最合适。进一步了解转录因子,DNA甲基化和基因表达的RNA对照的关键作用将为空气污染物和营养因素的复杂相互作用提供新的视角。
结论
氧化应激是空气污染物影响呼吸系统和心血管健康的主要机制之一。短期随机补充试验表明,抗氧化维生素和N-3多不饱和脂肪酸可能会保护这些污染物的急性效果,特别是在脆弱的亚组中80,96.,106..然而,由于大多数研究样本量小,缺乏对基线营养状况和氧化应激反应的全面评估,证据仍然有限。未来的研究应该包括易感人群中抗氧化剂或n-3多不饱和脂肪酸补充的随机对照试验,并测量临床和中间结果,氧化应激和营养摄入的生物标志物,考虑因素,如重现性、间性与这些标记物在人体内的变异性、检测限度、特异性和敏感性。剂量和持续时间仍在争论中,但为了便于比较,研究之间的协调是可取的。
致谢
作者要感谢G. Evans对手稿英文部分的审阅。
- 已收到2006年10月2日。
- 接受2007年8月20日。
- ©ERS期刊有限公司
参考文献
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