第三章　尘肺病的发病机制

粉尘飘浮于空气中，无时无刻不环绕在我们周围。众所周知，呼吸道是粉尘进入人体的主要途径。殊不知，除此之外粉尘还可以经皮肤、消化道甚至眼部进入我们体内。下面我们来具体聊一聊这些粉尘是如何通过这些途径进入人体对机体产生损害的。

每个人的机体拥有一套科学的防卫机制，当粉尘随空气进入呼吸道后，它作为一种异物，首先会引起呼吸道一系列清除机制的反应，使大部分粉尘排出体外，无法对人体造成损害；然而当粉尘过量时，超出了机体的防御能力时，则可沉积于肺内引起一系列的病理性反应，对人体造成伤害。粉尘还可通过接触皮肤、经消化道进入人体，引起局部刺激和炎症；此外部分粉尘还可经眼睛进入人体而引起职业性眼病。

粉尘粒子随气流进入呼吸道后，大量的粉尘粒子在狭窄的气道内发生一系列的物理变化，主要包括撞击、截留、重力沉积、静电沉积、布朗运动，然后发生沉降作用。粒子直径较大的尘粒在大气道分岔处可发生撞击沉降；纤维状粉尘可能主要通过截留作用发生沉积；直径大于1微米的粒子大部分通过撞击和重力沉积而沉降，沉降率与粒子的密度和直径的平方成正比；直径小于0.5微米的粒子主要通过空气分子的布朗运动沉积于小气道和肺泡壁。

大量粉尘粒子随气流吸入时通过撞击、截留、重力沉积、静电沉积作用阻留于呼吸道表面。气道平滑肌的异物反应性收缩可使气道截留面积缩小，减少含尘气流的进入，增大粉尘截留，并可启动咳嗽和喷嚏反射，排出粉尘，在一定程度上保护了人体。

呼吸道上皮细胞表面的纤毛和覆盖其上的黏液组成“黏液纤毛系统”，黏膜上皮的纤毛运动和咳嗽反射是将外源性颗粒物清除出人体的重要“守护神”。在正常情况下，阻留在气道内的粉尘黏附于气道表面的黏液层上，纤毛向咽喉方向有规律地摆动，将黏液层中的粉尘自呼吸道深部逐渐向上移动，大部分从此途径进入人体的粉尘都可以随着黏液的分泌和咳嗽咳痰排出体外。当然，如果长期大量吸入粉尘，或者这道防护系统老化或者受到严重的破坏，其粉尘清除能力极大降低，过量的粉尘在呼吸道内就会发生滞留，对人体造成进一步的损伤。

当过量的粉尘穿过以上的“防护网”进入肺泡，便会黏附在肺泡腔表面，肺泡内的另一个巨大的“守护者”—巨噬细胞会将沉积的粉尘吞噬，并且形成吞噬体，吞噬体和初级溶酶体相结合形成次级溶酶体，次级溶酶体内的各种水解酶可将吞噬体内的某些尘粒消化，形成尘细胞。大部分尘细胞通过自身阿米巴样运动及肺泡的舒张转移而到达纤毛上皮表面，再通过纤毛运动而清除。或许正是因为拥有这样强大的清除功能，所以巨噬细胞被誉为“人体的清道夫”。当然，再厉害的角色能力也是有限的，所以仍然会有小部分尘细胞因粉尘作用受损、坏死、崩解，这时尘粒游离后会再被巨噬细胞吞噬，如此循环往复。此外，尘细胞和尘粒可通过肺泡间隙的扩散作用进入淋巴系统，沉积于肺门和支气管淋巴结，有时也可经血液循环到达其他脏器。这也就是为什么我们会在一些机体不常见的地方看到我们的尘细胞和粉尘的原因。

人体的清除“异己”的功能是强大的，比如上呼吸道的阻留作用和粉尘的惯性碰撞及重力沉积作用使粉尘沉降于呼吸道内，经呼吸道黏液的分泌和纤毛上皮的运动，通过咳嗽将粉尘排出身体。而未沉降的粉尘颗粒也可以随呼出气流直接排出体外。一般来说，呼吸系统通过上述复杂的保护作用后可使进入呼吸道的绝大部分粉尘在24小时之内被排出。人体通过各种清除功能，可排出97%～99%进入呼吸道的粉尘，也只有约1%～3%的尘粒沉积在体内。当然，进入呼吸道和肺的粉尘颗粒被排除和滞留的比例与粉尘的分散度有直接关系。虽然吸入的粉尘只有少量可滞留于肺内，但长期吸入高浓度的可吸入性粉尘，对呼吸道上述各项清除功能都有不可逆性的严重损害，日复一日，终将逐渐使肺内的潴留量增多。长期潴留于肺内的粉尘颗粒，根据其化学性质的不同，可引起一系列病理反应，其中最主要的是矿物粉尘的致纤维化作用而发生尘肺病。

皮肤是人体最大的器官，它包围着整个人体，直接与周围环境接触，任何有害因素，皮肤总是最先接触，因而职业性皮肤病在职业性疾病中，占有较大比例。

很多粉尘本身就带有一定的刺激性，如铜末、锑粉等某些金属粉尘，皮肤与其接触后只要粉尘浓度够高、量够多、时间够长，即可在接触部位引起一系列炎症反应，其反应程度与接触刺激物的浓度、数量和时间成正比。由于个体敏感性差异，可有低反应性和高反应性体质。在正常人群中，约有14%的人对这些外源性的刺激物较为敏感，易发生接触性皮炎，其主要原因是由于这类个体的角质层相对较薄弱而容易被大多数化学刺激物渗透。当部分粉尘长期沉积堵塞皮脂腺和机械性刺激皮肤时，可引起粉刺、毛囊炎、脓皮病及皮肤皲裂等局部刺激和炎症。

有些粉尘则是通过光敏作用刺激人体，造成皮肤的损伤。某些粉尘如煤焦油及沥青粉尘含有光敏物质，机体在接触这些粉尘的同时或之后受到一定强度的阳光照射，紫外线的光子被光敏物质吸收，激活后的光敏物与皮肤发生的反应即为光敏作用。煤焦油及沥青粉尘引起的皮炎的发病机制主要是光毒作用，是被激活的光敏物对皮肤的毒理作用的结果。很多时候我们会把这样的反应误以为是变态反应的一种，其实这种皮炎的发生没有变态反应机制，多表现在首次接触者中大多数人发病。

这样的粉尘对皮肤产生的机械损伤平时很少见。铬、铍等化合物可以导致皮肤擦伤而出现“鸟眼状皮肤溃疡”；石棉和玻璃纤维刺入皮肤时，作为异物的刺激可使周围组织增生而形成疣状物；爆破时的粉尘可以嵌入皮肤形成爆粉沉着症。

粉尘进入消化道后，其本身的物理作用对其产生的损害可能远不及化学性损害对人体的伤害来的重。胃肠道与化学物的吸收、代谢和排泄起到重要作用。在职业活动中，某些金属粉尘如铅尘等可通过污染的手指（如车间内吸烟、饮食）带进消化道而进入人体，经吸收入血导致金属中毒。粉尘在胃肠道的吸收率受粉尘的理化性质、进入量和滞留时间、胃肠道的酸碱度、胃内的食物量及成分等多种因素影响。进入体内的粉尘多数在肝脏进行代谢，肠道也是排泄的途径之一，只是由于很少，经常被我们忽视。

由于本身这样的粉尘比较特殊，我们只能列举一些特殊的粉尘来举例，比如，铅由胃肠道的吸收率为7%～10%，但在空腹时吸收率明显增加，可达45%。食物中缺少钙、铁或磷时均可增加铅的吸收。胃肠道对不同的铅盐吸收率不同，主要与其溶解度有关。醋酸铅、氧化铅、氯化铅可迅速吸收；铬酸铅、硫化铅、硫酸铅、碳酸铅溶解度较低，但仍可大部分吸收。

这里我们仍然以铅粉尘来举例。铅吸收入血后，呈磷酸氢铅、铅-蛋白复合体或铅离子形式存在。血内的铅仅有6%在血浆内，且多与血浆内转铁蛋白及白蛋白结合，其余有90%以上与红细胞结合，特别与细胞膜、低分子蛋白及血红蛋白分子结合。铅在红细胞内的半衰期约为25天。铅进入红细胞后大部分比较稳定，但有25%与低分子蛋白结合，处于可移动状态，约20%与红细胞膜结合，易于扩散。上述两部分红细胞内的铅和血浆内铅保持平衡。通过血浆，铅可进入其他软组织。

食入的铅除少部分被吸收以外，大部分由粪便排出。肠道吸收的铅，通过肝脏，一部分可由胆汁排入肠内，由消化道腺体排出的铅以及脱落上皮细胞中的铅均可随粪便排出。铅也可由肾脏和汗腺排出。

这或许是我们常常忽视的一块，随着近两年研究的深入，粉尘对人体眼部的伤害也逐渐被证实。常见的经眼进入人体的粉尘主要为三硝基甲苯（TNT）粉尘，此外某些硬质粉尘可机械性损伤角膜及结膜，引起角膜和结膜炎等。

三硝基甲苯中毒机制还不清楚，但近年来的实验研究取得了一些进展。现已证明三硝基甲苯进入人体后可以产生共价结合物，即TNT-血红蛋白加合物，并证实这种加合物经水解后的主要产物是4-氨基-2，6-二硝基甲苯（简称4-A）和2-氨基-4，6-二硝基甲苯（简称2-A）。TNT先经硝基还原转变成亚硝基活性代谢产物4-A和2-A，然后才能与大分子的血红蛋白共价结合，说明加合物的生成与活性代谢产物的生成有关。由于人红细胞寿命长达四个月，TNT-血红蛋白加合物因而能较长时间存留体内，慢性反复接触可呈现蓄积作用。也有实验研究发现，红细胞能够活化TNT并诱发活性氧，同时有高铁血红蛋白形成，从而否定了TNT中毒所致高铁血红蛋白为TNT代谢产物所致的论点。二者都证明了TNT对人体的毒作用部位首先是侵害红细胞，但究竟是TNT的直接毒作用，还是TNT的代谢产物所致尚不完全清楚。这为研究TNT白内障的发病机制提供了新的线索，应进一步探讨。故接触TNT的工人下班后应睁眼淋浴，以冲出眼球表面的粉尘。