定量肺颗粒分析揭示：9/11后退伍军人远端肺病中炭末色素负荷增加与露天燃烧坑暴露相关

《Scientific Reports》：Quantitative lung particulate analysis links increased anthracotic pigment burden to burn pit exposure in post-9/11 veterans with distal lung disease

为解决部署相关远端肺病(DDLD)的病因学难题，研究人员利用定量显微镜(QM-PM)技术，对退伍军人、吸烟者及健康对照者的肺组织颗粒物进行定量分析。研究发现，退伍军人肺内炭末色素负荷与吸烟者相当，且与燃烧坑烟雾暴露显著相关，提示燃烧坑产生的碳质颗粒物在DDLD发病机制中扮演重要角色。

　　

论文解读

想象一下，一位年轻的退伍军人，曾在伊拉克或阿富汗的战场上服役，回国后却饱受不明原因的呼吸困难和咳嗽困扰。医生通过肺活检发现他的肺部出现了细支气管炎、肺气肿等病变，但病因却扑朔迷离。这并非个例，自9/11事件以来，大量在中东地区服役的退伍军人被诊断出“部署相关远端肺病(DDLD)”，其病因被认为与战场上的复杂吸入性暴露有关，包括露天燃烧坑的烟雾、沙尘暴、柴油尾气等。然而，要确定究竟是哪种环境毒物导致了这些肺部损伤，一直是一个巨大的科学挑战。

为了回答这个问题，来自美国国家犹太健康中心(National Jewish Health)的Jeremy T. Hua等研究人员开展了一项开创性的研究。他们利用一种名为“定量显微镜-颗粒物(QM-PM)”的新技术，直接对退伍军人肺组织中的颗粒物进行“称重”和“计数”，试图找到肺部损伤与战场暴露之间的直接证据。这项研究于2025年12月17日发表在《Scientific Reports》上。

关键技术方法

研究人员收集了24名经活检证实患有DDLD的9/11后退伍军人、10名患有呼吸性细支气管炎(RB)的吸烟者以及10名健康对照者的肺组织样本。他们开发并优化了QM-PM技术，该技术结合了常规明场显微镜和偏振光显微镜(PLM)，通过半自动数字成像过程，对全组织标本中的色素颗粒（炭末）和双折射颗粒（硅/硅酸盐）进行定量分析。具体包括：测量总组织面积、色素面积分数（色素面积/总组织面积）以及双折射颗粒密度（颗粒数/mm²）。此外，研究人员还根据退伍军人的部署时长和报告的高强度暴露频率，计算了其呼吸危害暴露指数，以分析颗粒物负荷与特定暴露之间的关联。

研究结果

1. 退伍军人肺内炭末色素负荷显著增加，与吸烟者相当

研究人员发现，DDLD退伍军人肺组织中的平均色素分数为1.69%，与吸烟相关的呼吸性细支气管炎(RB)患者（1.37%）相似，且显著高于健康对照组（0.52%）。这一结果在调整了年龄差异后依然显著。值得注意的是，即使在从不吸烟的退伍军人中，其色素分数（1.58%）也显著高于健康对照。这表明，退伍军人肺内沉积的炭末色素负荷，已经达到了与重度吸烟者相当的水平，提示存在严重的非烟草来源的碳质颗粒物暴露。

2. 硅/硅酸盐颗粒密度在吸烟者中最高

与色素颗粒的结果不同，双折射颗粒（主要代表硅和硅酸盐）的密度在RB患者中最高（28.89个/mm²），而DDLD退伍军人与健康对照组的密度相似（分别为8.93和9.44个/mm²）。这一发现表明，DDLD退伍军人肺内的硅/硅酸盐颗粒负荷并未显著增加，而吸烟者肺内的高负荷可能主要源于烟草烟雾中的硅酸盐成分。

3. 炭末色素负荷与燃烧坑烟雾暴露显著相关

为了探究肺内颗粒物负荷的来源，研究人员分析了退伍军人的暴露史。他们发现，肺组织中的色素分数与燃烧坑烟雾的暴露指数呈显著正相关，即报告燃烧坑烟雾暴露强度越高的退伍军人，其肺内的炭末色素负荷也越高。然而，色素分数与沙尘暴或柴油尾气的暴露指数之间未发现显著关联。这一结果直接将肺内沉积的炭末色素与燃烧坑暴露联系起来。

4. 颗粒物在肺内分布均匀

研究人员还比较了同一退伍军人上叶和下叶肺组织中的颗粒物特征。结果显示，无论是色素分数还是双折射颗粒密度，在上叶和下叶之间均无显著差异。这表明，这些吸入的颗粒物在肺内的沉积分布相对均匀，这与某些传统尘肺病（如煤工尘肺）好发于上肺叶的分布模式有所不同。

研究结论与意义

这项研究通过QM-PM技术，首次在9/11后退伍军人DDLD患者的肺组织中，定量地证实了炭末色素负荷的显著增加，并且这种增加与燃烧坑烟雾暴露直接相关。研究的主要结论是：燃烧坑燃烧产物可能是导致退伍军人肺内碳质颗粒物沉积的重要来源，这些颗粒物在DDLD的发病机制中可能扮演着重要角色。

这项研究的意义重大。首先，它为DDLD的病因提供了直接的病理学证据，将“燃烧坑暴露”这一环境因素与“肺组织损伤”这一病理结局紧密地联系在了一起。其次，研究验证了QM-PM技术作为一种相对简便、可及性高的工具，在评估职业和环境暴露相关肺病中的巨大潜力。与需要复杂设备和专业知识的扫描电镜/能谱分析(SEM/EDS)相比，QM-PM技术利用常规病理切片和成像软件即可实现全组织颗粒物的定量分析，有望在未来成为临床病理诊断和职业健康评估的有力工具。