近日，北京大學環境科學與工程學院宮繼成研究員與朱彤教授領銜的科研團隊以“Associations of short-term ozone exposure with hypoxia and arterial stiffness”為題，在國際權威期刊《美國心臟病學會雜志》（Journal of the American College of Cardiology，JACC）發表突破性研究成果。該研究在國際上首次揭示臭氧短期暴露可通過介導機體缺氧反應，引發動脈僵硬度顯著增加。這一發現為闡明臭氧暴露誘發心血管損傷的致病機制提供了重要理論依據。

該研究不僅構建了"臭氧暴露-缺氧應激-動脈硬化"的新型作用通路（圖1），更通過多維度生物標志物分析揭示了分子層面的調控機制。JACC同期發表了編輯評述“The Pathogenetic Link Between Ozone Pollution and Cardiovascular Disease”。

圖1 “臭氧暴露-缺氧應激-動脈硬化”機制通路

當前，由于尚未建立臭氧暴露與心血管結局間明確的因果關聯，導致相關疾病負擔評估存在系統性偏差。這一局限性主要源于兩大學術瓶頸——臭氧暴露對心血管系統的獨立于其他混雜因素的生物學效應尚未完全解析，其病理生理學機制亦缺乏分子層面的實證支持。盡管流行病學研究已證實臭氧暴露與缺血性心臟病、卒中、心力衰竭及動脈粥樣硬化等重大心血管事件的風險升高存在劑量-反應關系，但其內在的致病生物學通路始終未能闡明。值得注意的是，最新證據揭示，缺氧微環境可能作為臭氧相關心血管損傷的關鍵病理樞紐，這為本研究提供了重要突破口。

基于上述科學背景，本研究創新性提出“臭氧暴露通過介導低氧應激誘發心血管損傷”的核心假說，并構建"臭氧暴露-缺氧應激-心血管損傷"的級聯反應理論模型。為克服傳統環境流行病學研究的多污染物混雜效應，科研團隊特別選取青藏高原作為驗證該假說的天然實驗室。該區域兼具高海拔低氧環境特征與臭氧濃度顯著升高（平均濃度達平原地區1.8倍）、細顆粒物等傳統污染物本底值極低（PM2.5年均濃度＜15μg/m³）的獨特優勢，為精準解析臭氧暴露的獨立致病效應提供了理想研究場景。研究采用前瞻性定組研究設計，結合實時個體暴露監測、動態血管功能評估及多組學方法，系統揭示臭氧暴露誘導血管內皮功能障礙的時空演變規律。

該研究納入了210名來自青藏高原林芝市和拉薩市的健康年輕居民，完成了772次訪視。在每次隨訪中，研究人員測量了參與者的血氧飽和度、紅細胞計數、血紅蛋白濃度、紅細胞壓積以及調節機體感知與適應缺氧的核心信號通路——低氧誘導因子-1（HIF-1）信號通路相關的基因和蛋白標志物。通過線性混合效應模型評估臭氧暴露與這些缺氧生物標志物之間的關聯。

此外，本研究使用評估動脈硬化的金標準——頸-股動脈脈搏波速度作為心血管損傷的替代終點指標，進一步分析臭氧暴露對動脈硬化的影響。通過中介分析探討缺氧標志物在臭氧暴露與動脈硬化之間的作用，并進行了分層分析（如海拔差異）和敏感性分析（如調整細顆粒物和二氧化氮等共污染物）以驗證結果的穩健性。

整體而言，本研究具有如下幾大研究亮點：一是具有獨特環境與高效設計：利用青藏高原獨特的高臭氧、低顆粒物濃度環境，避免了共污染物干擾，突出了臭氧暴露獨立的健康效應；采用定組研究設計，詳細分析了210名健康年輕人短期臭氧暴露的心血管效應。二是揭示了缺氧的核心角色：臭氧暴露顯著降低了血氧飽和度（SpO?），同時伴隨紅細胞計數、血紅蛋白濃度、紅細胞壓積的升高，激活了調控機體感知缺氧的關鍵信號通路——HIF-1（低氧誘導因子-1）。這些結果表明，臭氧暴露通過缺氧途徑對機體產生系統性影響。三是加重動脈硬化：短期臭氧暴露導致頸-股動脈脈搏波速度（cfPWV）顯著升高，提示動脈硬化程度增加，進一步分析發現，紅細胞相關指標的變化在臭氧誘導的動脈硬化中起到部分中介作用。

這項工作為明確臭氧暴露與心血管健康的因果關聯提供了關鍵的科學依據。同時，通過監測臨床常用的缺氧生物標志物，例如血氧飽和度和紅細胞指標，能夠實現相關病變的早期預警。此外，改善氧氣輸送、降低血液黏度以及調控HIF-1通路的干預措施，可能為心血管疾病的預防提供新思路。未來研究需進一步驗證這些干預措施的有效性，并探索不同人群的敏感性差異，以支持精準醫學的發展。