科学家发现，短期吸入臭氧不仅会损害肺部，还会重塑口腔中的微生物，其中男性面临的风险最大。
研究：臭氧暴露对口腔微生物组的影响：一项受控、随机、交叉试验。图片来源：Marina Demeshko/Shutterstock.com
臭氧是一种有毒的环境污染物，对人体有多方面影响。发表在《环境与健康》杂志上的一项新研究调查了臭氧对口腔微生物组和肺功能的影响。
引言
臭氧是在氮氧化物和挥发性有机化合物的光诱导反应过程中形成的。全球臭氧水平正在上升，主要来自汽车尾气和工业过程。
臭氧是一种能引起呼吸系统、神经系统和心血管系统损伤的毒物。其不良影响可能从缺血性心脏病或慢性阻塞性肺疾病(COPD)到阿尔茨海默病(AD)不等。美国环境保护署(EPA)将臭氧认定为导致肺损伤的因素之一。事实上，臭氧水平每上升10 ppb（十亿分之一），因呼吸系统问题导致的死亡风险相比其他原因增加4%。
由于肺部和口腔位置接近且在咽喉处交汇，它们共享许多常见微生物。口腔微生物组也与从大脑到心脏等身体其他部位共享多种微生物。口腔微生物组的变化与肺炎、慢性阻塞性肺疾病、肺癌和哮喘等肺部疾病，甚至囊性纤维化有关联。
口腔是环境中最先接触臭氧的部位之一。与鼻子相比，它消除臭氧的速度相对较慢，使其更容易受到臭氧的影响。因此，通过口腔吸入的臭氧比通过鼻腔吸入的臭氧更容易渗透到肺部。
关于本研究
本研究是一项随机对照试验，通过比较臭氧暴露与过滤空气，揭示臭氧暴露对健康成人肺功能和口腔微生物组的影响和关系。
该研究采用了随机交叉设计。在每组试验中，29名参与者被随机暴露于过滤空气或280 ppb臭氧中两小时。选择此浓度是因为它接近中国北京每月平均每日最大8小时臭氧浓度286 ppb。然而，实验中的暴露时间比现实条件下要短得多。
在整个两小时的实验过程中，参与者休息十分钟与进行十分钟的运动（以开合跳的形式）交替进行。目的是在运动期间达到每平方米体表面积7-11升/分钟的目标平均分钟通气量(VE)，确保所有参与者暴露程度一致。
暴露后进行了各种肺功能测试：第一秒用力呼气容积(FEV1)、用力肺活量(FVC)和峰值呼气流速(PEF)。同时采集样本进行口腔微生物组分析。两周后，两组交换暴露条件。整个实验在一个月内完成。
参与者的平均年龄为21.97岁，体重指数为21.51 kg/m²（在正常范围内）。其中有19名男性和10名女性。
研究发现
暴露于臭氧时，过滤空气中的测量臭氧浓度稳定在5 ppb，而臭氧组为282 ppb。
肺功能
急性臭氧暴露后，肺功能参数立即且明显下降。用力肺活量(FVC)，即完全吸气后用力呼出的最大空气量，平均下降了12%（410毫升）。
第一秒用力呼气容积(FEV1)也减少了360毫升，下降了12%。峰值呼气流速也下降了0.81升/秒（约14%）。总体下降主要由男性造成，他们显示出FEV1、FVC和PEF的下降幅度为14%至17%。相比之下，女性的肺功能保持不变。这可能是由于臭氧可能触发的炎症途径存在性别特异性差异。
口腔微生物组
臭氧暴露后，口腔微生物组的多样性降低。物种丰富度、丰度和Chao指数下降了21-22%。
臭氧似乎有选择性地抑制微生物多样性，表现为物种数量显著减少。这与总物种数量或分布均匀性的变化无关。
许多受影响的物种与口腔疾病有关，包括龋齿、牙菌斑、牙周炎和鳞状细胞癌。其中一种，嗜血杆菌(Haemophilus sputorum)，在肺部炎症病例中较为突出，通常在患有鼻咽部化脓性感染的人群中发现。
微生物组的改变似乎是由臭氧依赖性变化驱动的，这些变化涉及多种生物分子的生物合成和代谢的特定代谢途径。重要的是，口腔微生物组通过分解有害化合物来应对污染物。此处观察到的变化表明它有助于臭氧对人体生物学的影响。
肺功能的变化与中等密螺旋体(Treponema medium)的介导作用一致，该微生物在男性中增加了约96%，在女性中增加了135%。研究还发现其他微生物发生了显著变化，增加幅度在55%至80%之间，减少幅度在30%至36%之间，反映了臭氧对微生物群落结构的破坏性影响。
受影响的物种在女性中比在男性中少（分别为7种和14种）。中等密螺旋体(Treponema medium)是唯一在两种性别中都表现出与臭氧暴露一致变化的物种。它可能作为臭氧相关肺功能的敏感指标。由于这些分类群和通路的发现都没有通过错误发现率校正（一种在同时测试多个比较时减少假阳性的统计方法），因此它们具有探索性。
结论
该研究强调了臭氧暴露对肺部和口腔微生物组的有害影响，尤其是在男性中。根据这一分析，中等密螺旋体(Treponema medium)的变化与降低的肺功能的介导作用一致，这似乎是臭氧暴露的敏感指标。男性对臭氧比女性更敏感，暴露后表现出较差的肺功能和改变的口腔微生物组。
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