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不只危害肺部 ─ PM 2.5 的危「肌」意識

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文 / Nate Hsu

你知道,只是走在路上呼吸,甚至只是肌膚暴露在城市的空氣中都有可能危害生命安全嗎?許多研究已經證實空氣中的懸浮微粒 (particulate matter; PM),可能與人體特定的疾病發生有關,例如心血管疾病、肺炎、甚至是肺癌等 (註 1)。其中粒徑小於 2.5 微米的微粒 (簡稱 PM2.5) 更已被WHO認定是一級致癌物。這種微米級的懸浮微粒極易由呼吸道進入人體而難以排除,因此,PM2.5 與肺癌的發生率有高度的關聯性。除此之外,越來越多的研究發現,人體最大的器官-皮膚,更是首當其衝的攻擊標的。

為什麼 PM2.5 如此恐怖 ?

其實人體對懸浮微粒有一定程度的防護功能,例如10微米的微粒進入呼吸道時,可以經由咳嗽跟打噴嚏加以排除。但由於 PM2.5 粒徑太小 (約頭髮直徑的 24 分之 1),能直接進入肺泡,隨血液循環遍佈全身。更糟的是,PM2.5 微粒往往負載金屬元素、硝酸鹽與硫酸鹽等物質,進入體內後誘發大量自由基的生成,造成身體處於發炎的狀態而引起相關疾病 (註 3)。另人震驚的是,科學家發現吸入 PM2.5 而誘發的大量自由基會引起細胞膜上 VE-cadherin 與 VEGFR2 複合體的分離,提高細胞通透性,使 PM2.5 更容易進入細胞,形成惡性循環 (註 4)。

全球付出現代化的代價

隨著工業與都市化的發展,工廠與汽機車排放的廢氣是造成 PM2.5 的主因。根據 WHO 的標準,PM2.5 不得超過年平均 10 微克 / 每立方公尺或日平均 25 微克 / 每立方公尺。但 PM2.5 的污染在快速發展中的國家尤為嚴重,以中國的北京為例,西元 2000 至 2010 十年間,PM2.5 年平均濃度至少都在 71.9 微克 / 每立方公尺以上,但同時期美國最高也只到 13.6 微克 / 每立方公尺 (註 4)。台灣地區的現況是如何呢?根據環保署的資料顯示,2014 年台灣的 PM2.5 年平均濃度是 WHO 標準的 2.5 倍,達 25 微克 / 每立方公尺,在南投、雲林、高雄尤為嚴重。台大公衛學院林先和副教授的研究指出,2014 年台灣有 6282 個死亡案例與 PM2.5 有關,死亡的原因包含缺血性心臟病、中風、肺癌與慢性阻塞性肺病等 (註 5)。

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PM2.5 對皮膚的傷害

皮膚是人體的最大器官,隨時都在接觸空氣中的污染物質。PM2.5 輕則造成皮膚發炎性疾病生成,重則導致癌症的發生。PM2.5 進入細胞後會引起大量活性氧化物 (reactive oxygen species; ROS) 生成,進而造成DNA損傷、加速皮膚老化。此外,ROS會 活化轉錄因子 AP-1 與 NF-kB 的表現,刺激發炎相關的細胞激素分泌 (IL-1α、IL-6、IL-8 與 TNF-α),造成粉刺 (acne)、異位性皮膚炎 (atopic dermatitis) 和疥瘡 (psoriasis)。愛美的女性們特別要注意的是,ROS 也會促進基質金屬蛋白酶 (matrix metalloproteinases; MMPs) 的表現,導致膠原蛋白的合成受阻,使肌膚彈性下降 (註 6)。儘管目前大眾對 PM2.5 所造成的心肺影響多有認知,卻仍缺乏對 PM2.5 的「危肌意識」。

懸浮微粒 (PM) 造成皮膚用藥過度吸收?

氧苯酮 (oxybenzone) 與維 A 酸 (tretinoin) 分別是防曬乳與治療青春痘、粉刺產品的成分,但不當使用可能會造成發炎紅腫等現象。長庚大學團隊發表在《Journal of Dermatological Science》的研究,指出懸浮微粒(PM)會破壞細胞的緊密連接 (tight junction),導致皮膚藥物的過度吸收。這個研究使用豬的模式來模擬PM對人類皮膚的影響,發現PM使豬皮對氧苯酮與維A酸的吸收相較於控制組增加 1.5倍 (註 7)。PM 造成藥物過度吸收可能是空氣品質不好時,間接導致皮膚發炎紅腫的原因之一,但仍待更多研究佐證。

防止 PM2.5 對皮膚的傷害

氧化壓力與發炎是 PM2.5 傷害皮膚的主要機制,除了基礎清潔外,目前研究指出具抗氧化或抗發炎活性的成分較能幫助減少 PM2.5 對肌膚造成的傷害。韓國高麗大學醫學院就發現咖啡酸苯乙酯 (caffeic acid phenethyl ester) 能抑制 NOX4 這種氧化酵素的基因表現,來減少柴油廢氣 (富含 PM2.5) 所引起的上皮細胞發炎 (註 8)。長庚大學醫學院利用奈米顆粒包覆之類黃酮 – eupafolin 抑制環氧核酶 2 (cyclooxygenase 2) 與前列腺 E2 (prostaglandin E2),進而降低 PM 對人類角質細胞造成之發炎反應 (註 9),這些研究成果無疑是未來改善 PM2.5 相關皮膚疾病的曙光!

減少 PM2.5 ─ 從政策開始

只要觀察市場上抗 PM2.5 相關產品的蓬勃發展,就能感受到民眾對於 PM2.5 的擔憂與不安。隨著 PM2.5 濃度不降反升,科學界也積極篩選能減少 PM2.5 傷害之活性成分。然而,想解決此問題,勢必還是得從源頭做起,各國政府該如何兼顧產業與環境的發展、減少工廠與汽機車廢氣排放量,才是唯一杜絕根源、減少 PM2.5 的解答。

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參考文獻:
1. Weihental et al., 2013. PM2.5, oxidant defence and cardiorespiratory health: a review. Environmental Health 12:40.
2. Guarnieri and Balmes, 2014. Outdoor air pollution and asthma. Lancet 383: 1581-62.
3. Chao et al, 2012. DEP induction of ROS in capillary-like endothelial tubes leads to VEGF-A expression. Toxicology 297: 34–46.
4. Lang et al., 2013. A monitoring and modeling study to investigate regional transport and characteristics of PM2.5 pollution. Aerosol Air Qual. Res. 13: 943–956.
5. Lo et al., 2016. Burden of disease attributable to ambient fine particulate matter exposure in Taiwan. Journal of the Formosan Medical Association.
6. Kim et al., 2016. Air pollution and skin diseases: Adverse effects of airborne particulate matter on various skin diseases. Life Science 152: 126-134.
7. Pan et al., 2015. The impact of urban particulate pollution on skin barrier function and the subsequent drug absorption. Journal of Dermatological Science 78: 51-60.
8. Jo et al., 2013. Caffeic acid phenethyl ester inhibits diesel exhaust particle-induced inflammation of human middle ear epithelial cells via NOX4 inhibition. Otorhinolaryngology 122: 595-600.
9. Lin et al., 2016. Eupafolin nanoparticles protect HaCaT keratinocytes from particulate matter-induced inflammation and oxidative stress. International Journal of Nanomedicine 11: 3907-3926.

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