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細顆粒物暴露與心血管疾病隊列研究進展

2020-12-29 11:20張泳巧范中杰
實用心腦肺血管病雜志 2020年4期
關(guān)鍵詞:病死率隊列大氣

張泳巧,范中杰

心血管疾?。–VD)一直是世界各國的主要死因和疾病負擔(dān),是危及人類健康環(huán)境的相關(guān)疾病之一。根據(jù)《中國心血管病報告2017》[1],我國CVD患病率及病死率仍處于上升階段。CVD病死率居各病因之首,占居民疾病死亡構(gòu)成的40%以上。這使得我國CVD防控形勢變得十分嚴峻。

我國大氣污染問題隨著工業(yè)化和城市化進程的加快而日益嚴重。在大氣污染物中,細顆粒物(PM2.5)被認為是首要污染物。2015年,中國因PM2.5導(dǎo)致的早死人數(shù)為151萬人[2]。PM2.5是CVD發(fā)病和死亡的獨立危險因素,與CVD風(fēng)險呈線性正相關(guān),沒有安全閾值[3],而且慢性暴露的相對危險度遠比急性暴露作用大[4]。流行病學(xué)病因研究中,隊列研究對病因假設(shè)檢驗的能力較強,因此基于大型隊列進行以CVD的發(fā)病率或病死率作為健康效應(yīng)指標(biāo)的長期隨訪研究,以探討傳統(tǒng)危險因素外,PM2.5暴露對人群CVD的影響,并深入系統(tǒng)地研究其中的機制,對大氣污染暴露下人群CVD防治策略的制定具有十分重要的意義。目前國內(nèi)外已開展了針對大氣PM2.5與人群CVD健康風(fēng)險的流行病學(xué)研究,特別是基于前瞻性大樣本的隊列人群研究。本文主要對近年來關(guān)于大氣PM2.5暴露對CVD影響的前瞻性隊列研究予以綜述。

1 PM2.5相關(guān)概念

PM2.5指空氣動力學(xué)直徑<2.5 μm的顆粒物,主要來源于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸尾氣排放和自然環(huán)境變化。PM2.5粒徑小、比表面積大,易于富集空氣中的毒害物質(zhì),可檢測出數(shù)以千計的化學(xué)成分和生物組分(病毒、細菌、孢子、花粉等),是大氣環(huán)境中化學(xué)組成最復(fù)雜、危害最大的污染物之一。研究表明,PM2.5中的化學(xué)成分主要為硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、鈉鹽、有機碳和元素碳等[5]。

流行病學(xué)和毒理學(xué)研究發(fā)現(xiàn),大氣PM2.5或其組分暴露可引起包括肺功能、肺部和循環(huán)系統(tǒng)炎癥、氧化應(yīng)激、心臟自主神經(jīng)功能、血壓、免疫功能、血管內(nèi)皮功能、凝血功能以及脂質(zhì)代謝等途徑在內(nèi)的一系列變化。PM2.5致心臟損傷復(fù)雜,是多途徑、多機制作用的結(jié)果[6],引起心肌梗死、缺血性腦卒中、血管功能障礙、心律失常和高血壓等CVD和其他疾?。?]。因此,越來越多以CVD發(fā)病率或病死率作為健康效應(yīng)指標(biāo)的長期隨訪大型隊列研究正在開展。對于隊列研究,暴露估計大多數(shù)采用衛(wèi)星數(shù)據(jù)來估算目標(biāo)區(qū)域環(huán)境的PM2.5濃度[7],和應(yīng)用多種暴露評估方法綜合考慮了地理、氣象、污染物情況來估計個體水平暴露,如土地利用回歸模型[8]、統(tǒng)計插值法[9]等。但風(fēng)向、室內(nèi)外空氣流通(如使用空調(diào))和使用交通工具的時間等因素均會影響暴露水平的估計。

2 國內(nèi)外大氣PM2.5暴露與CVD相關(guān)流行病學(xué)研究

2.1 國外研究情況 大氣PM2.5污染對CVD影響的隊列研究主要集中在北美洲和歐洲。多項研究結(jié)果表明,長期暴露于PM2.5與CVD死亡風(fēng)險增加有關(guān)。典型的隊列研究有對210萬普通中年城市居民進行10年隨訪的加拿大國家隊列研究,結(jié)果顯示PM2.5濃度每升高10 μg/m3,心腦血管死亡風(fēng)險增加1.15〔95%CI(1.07,1.24)〕[10];美國癌癥協(xié)會(American Cancer Society,ACS)對50萬人長達16年隊列研究發(fā)現(xiàn),PM2.5與心血管死亡率之間存在正相關(guān)〔RR=1.09,95%CI(1.03,1.16)〕[11];哈佛六城市研究,即美國東部6個城市共8 111人進行了14~16年的隊列研究發(fā)現(xiàn),居住在大氣污染最嚴重的城市死亡風(fēng)險比大氣污染最輕的城市高26%〔95%CI(8%,47%)〕,而PM2.5與超額死亡關(guān)系最密切[12]。1987—1996年納入12萬人的荷蘭隊列研究發(fā)現(xiàn),PM2.5濃度每升高10 μg/m3,心腦血管死亡風(fēng)險增加4%〔95%CI(9%,21%)〕[8]。這些研究表明,PM2.5暴露會增加CVD死亡風(fēng)險,當(dāng)PM2.5濃度降低,病死率即可隨之下降,且這種PM2.5暴露的長期效應(yīng)主要發(fā)生在最初的2年內(nèi)。最近對12個低收入和中等收入國家的85項隊列研究進行Meta分析顯示,PM2.5濃度每增加10 μg/m3,心血管死亡率增加0.47%[13]。然而對22個歐洲隊列研究的Meta分析未發(fā)現(xiàn)PM2.5與心血管死亡率之間存在任何關(guān)聯(lián)[14]。這種差異可能是由于心血管風(fēng)險狀況的變化,如減少吸煙、增加藥物和醫(yī)療行為等。

相對于病死率而言,PM2.5長期暴露對心腦血管疾病發(fā)病率影響的相關(guān)研究較少。其中歐洲多中心隊列研究入組了參與歐洲空氣污染效應(yīng)研究的11組達10萬余人的隊列人群,并對其進行了平均11.5年的隨訪發(fā)現(xiàn),當(dāng)年平均PM2.5濃度每升高5 μg/m3時,冠狀動脈事件發(fā)生風(fēng)險可增加13%[15]。納入35 303名非高血壓成年人的加拿大隊列研究結(jié)果顯示,長期暴露下PM2.5濃度每升高10 μg/m3,高血壓發(fā)病風(fēng)險增加1.13〔95%CI(1.05,1.22)〕[16]。另一項來自亞洲韓國的研究中,對13余萬沒有心臟基礎(chǔ)病的成年人進行了平均7年的隨訪,結(jié)果發(fā)現(xiàn),主要心血管事件與PM2.5高濃度水平呈線性相關(guān),且當(dāng)PM2.5濃度升高1 μg/m3時,發(fā)病風(fēng)險比增加1.36〔95%CI(1.29,1.43)〕[17]。這些研究表明PM2.5長期暴露與CVD發(fā)病率之間存在密切的正相關(guān)關(guān)系。

2.2 國內(nèi)研究情況 中國CVD發(fā)病率居于世界前列,但大氣PM2.5長期暴露與CVD健康危害的隊列研究較少,中國香港的研究報道,大氣PM2.5濃度每升高10 μg/m3,人群CVD死亡風(fēng)險增加22%[7]。而對中國臺灣的43 227人隨訪數(shù)據(jù)中調(diào)整了吸煙狀況、乙醇攝入量、婚姻狀況等可能的混雜因素后,研究未發(fā)現(xiàn)長期暴露于PM2.5與CVD病死率增加有關(guān)[18]。原因可能是:該研究觀察到的CVD死亡例數(shù)較少;研究對象為職業(yè)暴露特征和經(jīng)濟水平相似的公務(wù)員或教師;并且僅在臺北地區(qū)開展,PM2.5濃度的取值范圍較小等。

最近,有學(xué)者評估了CVD與較高濃度PM2.5的關(guān)系,對中國45個地區(qū)的189 793名40歲或以上的男性進行了一項前瞻性隊列研究,發(fā)現(xiàn)PM2.5濃度每升高10 μg/m3,CVD死亡風(fēng)險增加 9%[19]。

2.3 分層分析 大部分研究還進行了分層分析,以探討控制變量對污染物與事件結(jié)局關(guān)系以及篩選敏感人群,其中女性、老年人、吸煙、受教育程度高及體質(zhì)指數(shù)(body mass index,BMI)高的人更容易受大氣污染的影響,是CVD的易感人群,但研究結(jié)論無統(tǒng)一說法?;綇?fù)臨健康研究(AHS)發(fā)現(xiàn),女性是PM2.5相關(guān)CVD死亡易感人群[20]。此外,慢暴露中,當(dāng)環(huán)境PM2.5濃度每升高10 μg/m3,來自加州女教師的隊列人群缺血性心臟病發(fā)病風(fēng)險增加20%[9],美國東北和中西部大城市的護士健康隊列人群冠心病死亡風(fēng)險增加2.02〔95%CI(1.07,3.78)〕[21],美國36個大城市的65 893名無CVD病史的絕經(jīng)后婦女人群心血管事件發(fā)生風(fēng)險增加24%〔95%CI(9%,41%)〕[22]。而在加拿大開展的45余萬人的隊列研究發(fā)現(xiàn),男性是PM2.5相關(guān)的冠心病死亡的易感人群[23]。吸煙是研究PM2.5和CVD關(guān)系的重要混雜因素[24]。2012年哈佛六城市隊列研究[12]、護士健康隊列[21]、1993年哈佛六城市隊列研究[25]顯示,相較于曾經(jīng)吸煙者與從未吸煙者,PM2.5使現(xiàn)在吸煙者的CVD死亡風(fēng)險增加。但是ACS隊列研究顯示,從未吸煙者的心肺疾病死亡風(fēng)險反而高于曾經(jīng)吸煙者和現(xiàn)在吸煙者[26]。上述研究結(jié)論并不完全一致原因可能是不同地區(qū)PM2.5成分不同,人群生活狀態(tài)不同,比如飲食習(xí)慣、鍛煉情況及實際工作環(huán)境不同等,而女性、吸煙是否為易感人群需要更多的證據(jù)去證實。

2.4 PM2.5的化學(xué)成分與CVD流行病學(xué) 只有少數(shù)文獻研究了PM2.5的化學(xué)組成相關(guān)的健康效應(yīng),并且發(fā)現(xiàn)PM2.5中的毒性化學(xué)組分及其濃度影響CVD的發(fā)病率和病死率。有研究量化北京和廣州大氣PM2.5發(fā)現(xiàn),含量較高的金屬和多環(huán)芳烴可解釋38%和24% PM2.5體外氧化應(yīng)激反應(yīng)[27]。LIN等[28]研究了PM2.5組分,發(fā)現(xiàn)有機碳、元素碳、硫酸鹽、硝酸鹽和銨與CVD病死率相關(guān)。最近一項研究PM2.5成分對CVD影響的薈萃分析表明,PM2.5中的毒性成分包括黑炭、有機碳、硝酸鹽、硫酸鹽、鋅、硅、鐵、鎳、釩和鉀與不良心血管事件相關(guān),其中,黑炭和有機碳與CVD發(fā)病率和病死率的相關(guān)性最強[29]。原因可能是不同地區(qū),PM2.5來源及組分不同,亦有可能人群敏感性不同。但值得注意的是PM2.5不同化學(xué)成分對健康的不同影響,需要進一步研究來闡明內(nèi)在生物學(xué)機制。

總體而言,不同人群及區(qū)域的相關(guān)隊列研究提示,大氣PM2.5暴露可致人群CVD發(fā)病率或病死率呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢,但分布特征存在一定差異,其中女性和老年人群可能為易感人群。

3 個人防護措施

在人群中,尤其對有基礎(chǔ)CVD的易感人群,采取有效措施進行CVD的一級和二級預(yù)防,對減少大氣污染的健康危害至關(guān)重要。除了在政府層面設(shè)立大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及推進節(jié)能減排等措施之外,對于個人而言,采用個體化措施來防范大氣污染的健康危害值得推廣。

個人防護措施包括,合理飲食,鍛煉身體,在霧霾嚴重及交通高峰時減少外出,室內(nèi)安裝濾過功能佳的屏障及使用空氣凈化器,戴防護口罩等,均對大氣污染的不利影響有一定抵抗作用[30-31]。此外,炎性反應(yīng)及氧化應(yīng)激途徑是目前公認的介導(dǎo)大氣PM2.5和CVD的重要機制[4],因此,使用抗炎和抗氧化膳食補充劑進行營養(yǎng)干預(yù)或藥物來降低PM2.5暴露對CVD風(fēng)險[32]。

多項動物和體外實驗研究表明,多不飽和脂肪酸(PUFA)、抗氧化維生素(維生素C和維生素E)等膳食補充劑可預(yù)防PM2.5對心血管的損傷[33-34]。而以人體為研究對象時,研究發(fā)現(xiàn)食用富含ω-3脂肪酸的魚油補充劑可改善受試者的心率變異性和脂質(zhì)代謝[35-36],食用富含ω-9脂肪酸的橄欖油可降低受試者的血脂和血小板聚集,改善內(nèi)皮功能[37-38]。但對于抗氧化維生素,目前研究傾向在預(yù)防CVD的效果可能有限[39-40],甚至在補充高劑量維生素E時全因死亡率增加[41]。因此,需要更多的研究來驗證抗氧化維生素與大氣PM2.5暴露相關(guān)的心血管不良效應(yīng)的療效。

同理,具有抗炎或抗氧化特性的藥物,可對抗大氣PM2.5在CVD的不良效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),他汀類藥物可通過介導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)途徑,減少血管炎癥及內(nèi)皮功能紊亂[42-43],還可減少長期暴露人群體內(nèi)的炎性因子水平[30,44],因此是CVD治療和預(yù)防中最有效的治療策略之一。

但上述干預(yù)措施是否可產(chǎn)生長期的有效的健康作用,以及是否有其他簡易可行的具有保護作用的個體化措施有待進一步探索。

4 局限性和展望

雖然有關(guān)大氣污染物暴露和心血管風(fēng)險的研究已經(jīng)取得了一定進展,但為了更好地指導(dǎo)我國衛(wèi)生政策的制定及衛(wèi)生資源分配,還要考慮以下不足:(1)研究結(jié)果的外推性,相較歐美發(fā)達國家,我國在PM2.5理化特征、人群遺傳學(xué)背景和人群敏感性等方面存在較大差異,而且社會經(jīng)濟水平也不同(CVD發(fā)病率和病死率不同),故無法直接應(yīng)用國外相關(guān)研究的結(jié)論。(2)大氣PM2.5對心血管風(fēng)險長期效應(yīng)的隊列研究仍較少,我國幅員遼闊,氣候條件、城市化、工業(yè)化程度不同,不同地區(qū)的污染物濃度和種類也有所差別,仍需進行能代表各個不同污染物濃度梯度的地區(qū)的多隊列證據(jù)來支持。(3)暴露的估計,目前的隊列研究,污染物暴露未精確到個體水平。而且研究對象基線數(shù)據(jù)的改變(如吸煙狀態(tài)、乙醇攝入量、住址變更等),污染物歷史暴露資料的缺乏等均可致暴露錯分,甚至錯誤估計因果關(guān)系的大小和方向。(4)統(tǒng)計過程中不可避免存在潛在混雜因素,研究對象患CVD危險因素的變化(例如,減少吸煙,增加藥物和醫(yī)療)均可能導(dǎo)致研究結(jié)果偏倚,應(yīng)充分記錄可能影響因素的變化情況,并進一步發(fā)掘潛在混雜因素等。

綜上所述,國內(nèi)外大氣PM2.5污染的隊列研究為PM2.5長期暴露的心血管健康危害提供了豐富的流行病學(xué)證據(jù),鑒于國內(nèi)較高的大氣PM2.5污染水平以及較大的人口規(guī)模,不同來源污染暴露及其不同成分、濃度可能引起的健康危害和復(fù)雜機制,考慮開展大氣PM2.5污染的出生隊列研究,深入探索大氣PM2.5的理化性質(zhì)和人群暴露特征、更準(zhǔn)確地評估PM2.5長期暴露的健康效應(yīng)及其機制以及有效的個體化防護措施,從而為改善國民健康提供科學(xué)依據(jù)。

本文文獻檢索策略

計算機檢索電子數(shù)據(jù)庫,包括PubMed、EMBase、Medline和Web of Science,截至2018-08-01,檢索關(guān)鍵詞為:“fine particulate matter”O(jiān)R“PM2.5”)OR(“constituents”O(jiān)R“components”O(jiān)R“species”O(jiān)R“black carbon”O(jiān)R“BC”O(jiān)R“elemental carbon”O(jiān)R“EC”O(jiān)R“nitrate”O(jiān)R“nitrates”O(jiān)R“sulfate”O(jiān)R“sulfates”O(jiān)R“metals”)AND(“nonaccidental”O(jiān)R“all”O(jiān)R“cardiovascular”)AND(“mortality”O(jiān)R“hospitalization”O(jiān)R“hospital admissions”O(jiān)R“emergency department visits”),限制研究對象為人群,非綜述。文獻納入標(biāo)準(zhǔn):入組關(guān)于細顆粒物污染與心血管疾病病死率或者發(fā)病率(包括門急診率和住院率)相關(guān)的隊列研究。入組的研究僅包括英文文獻,且針對普通人群。排除標(biāo)準(zhǔn):非人群研究、僅報道氣體污染物相關(guān)的研究、數(shù)據(jù)不完整的研究。陰性結(jié)果不作為排除標(biāo)準(zhǔn)。

作者貢獻:張泳巧進行文章的構(gòu)思與設(shè)計,資料收集、整理,撰寫論文及修訂;范中杰負責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校,對文章整體負責(zé),監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。

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