大气细颗粒物污染对动脉粥样硬化影响的流行病学证据

中国环境学会  2011年 03月31日


  王菲菲 丁明玉 刘芳盈
  中国环境科学研究院,北京朝阳安外大羊坊8号,100012   联系电话:王菲菲 13717727868
   
  摘要: 近年来,国内外已有大量流行病学调查和实验室研究表明,大气颗粒物与心血管系统疾病有密切关系,其中细颗粒物(PM2.5)尤为值得关注。动脉粥样硬化( atherosclerosis, AS)是心血管系统疾病中最常见的疾病,也是众多心脑血管疾病共同的病理基础,现今更被确立为大气颗粒物污染影响心血管疾病的机制假说之一。毒理实验研究结果也已证实PM2.5污染与动脉粥样硬化存在相关关系,而流行病学的研究相对较少。笔者对现有研究结果进行综述,对PM2.5与AS之间关系的流行病学研究结果进行初步分析。
  关键词:  细颗粒物PM2.5,动脉粥样硬化,AS,心血管疾病
   
  心血管疾病(CVD)是现今许多国家的主要死亡原因,而且随着人口老龄化的影响,CVD 更为值得关注。CVD由许多因素促成的,包括缺乏锻炼、不良饮食和吸烟。但是现有证据逐渐显示,暴露于环境污染物对心脏的健康也有着深远的影响。环境污染与CVD的联系已经被广泛重视,某些学者将其命名为“环境心脏病学” [1]。Dockery和Pope等[2]对美国哈佛6城市队列研究是关于大气污染与心血管疾病相关关系的最早研究之一,该研究于1993年发表于《新英格兰医学》杂志,结果显示空气污染与心血管疾病死亡相关,并提示细颗粒物(PM2.5,空气动力学粒径≤2.5)空气污染与心肺疾病的死亡增加显著相关。Pope等[3]接下来在美国癌症协会(ACS)队列研究中的结果显示,在控制各项混杂因素后,细颗粒物(PM2.5,空气动力学粒径≤2.5) 年均浓度每增加10μg/m3,心血管疾病死亡率增加8%,且死亡率与空气动力学粒径>2.5的颗粒物相关关系不明显。可见,PM2.5可能是与CVD有关的主要环境污染物之一。
  动脉粥样硬化( atherosclerosis, AS)是心血管系统疾病中最常见的疾病,也是众多心脑血管疾病共同的病理基础,现今更被确立为大气颗粒物污染影响心血管疾病的机制假说之一[4-6]。毒理实验研究结果也已证实PM2.5污染与动脉粥样硬化存在相关关系[7-9],而流行病学的研究相对较少[10-13]。笔者对现有研究结果进行综述,对PM2.5与AS之间关系的流行病学研究结果进行初步分析。


  1 PM2.5对心血管疾病死亡率的影响及其机制


  早期的PM2.5与CVD相关关系研究的健康结局主要关注死亡率。目前有数百例的流行病学研究表明PM2.5长期暴露及短期波动均与人群心血管疾病死亡率相关,国内学者已对现有研究结果进行了综述[14,15]。20世纪90年代以来,美国、欧洲及我国已采用时间序列和病例交叉研究方法对PM2.5污染对人群心血管疾病死亡率的急性作用进行了广泛探讨,研究结果均证实了短期暴露于高浓度PM2.5可引起人群心血管疾病死亡率上升。与急性短期效应相比,PM2.5长期暴露与心血管疾病死亡率相关关系的研究现对较少,美国哈佛6城市研究和美国癌症协会队列研究均证实PM2.5长期暴露与人群心血管疾病死亡率上升相关。
  2004年Pope等[16]在《循环》杂志发表研究结果显示,PM2.5污染导致的心血管疾病死亡率的上升中缺血性心脏病、心率失常、心力衰竭和心脏骤停占主要部分;健康效应机制主要包括肺部炎性反应、动脉粥样硬化加速及自主神经功能紊乱。因此PM2.5是否是影响AS的危险因素值得关注。


  2 PM2.5与AS的流行病学研究


  最早的PM2.5与AS关系流行病学证据由Kunzli等发表于2005年《环境健康展望》,目前公开发表相关研究均采用横断面研究和队列研究方法对PM2.5长期暴露对AS的慢性健康效应进行探索,并利用动脉粥样硬化临床前期病变(Preclinical Atherosclerosis, PCA),也亚临床动脉粥样硬化病变(Subclinical Atherosclerosis)指标来检测AS,包括冠状动脉钙化积分(CAC)、颈动脉内-中膜厚度(CIMT)、BAI等,结果均证实PM2.5与AS存在相关关系,见表1。
  Kunzli等[10]利用横断面研究方法,以洛杉矶798名临床实验人群为研究对象,分析了PM2.5长期暴露与动脉粥样硬化之间的关系。结果发现,PM2.5年均浓度每增加10μg/m3,颈动脉内-中膜厚度(CIMT)增加5.9%(95%可信区间, 1-11%),初步提示人群PM2.5长期暴露与动脉粥样硬化相关。德国4494人的队列研究结果进一步支持了该结论,交通要道附近PM2.5浓度水平与人群CAC值增高相关,且距离主干道越近CAC值越高[11]。最近,美国利用动脉粥样硬化的多种族研究(the Multi- Ethnic Study of Atherosclerosis,MESA)研究数据,运用CAC、CIMT及BAI指标对PM2.5对动脉粥样硬化的影响进行分析,结果显示颗粒物可引起CIMT的增高且未观察到CAC和BAI的相关关系。并进一步用MESA队列进行了PM2.5与AS关系的横断面研究,结果发现PM2.5暴露与CAC指标呈弱相关,且长期居住于交通干道的人群风险增大[12,13]。
  表1 PM2.5与AS的流行病学研究结果汇总

  第一作者

颗粒物

AS

评价指标

主要结果

参考

文献

Kunzli

PM2.5

CIMT

5.9% increased in CIMT per every 10

μg PM2.5/m3

10

Hoffmann

 

PM2.5

CAC

Increased CAC scores with shorter distances to a major road

11

Diez Roux

 

PM2.5

PM10

CIMT

1-3% increase in CIMT per every 21 and 12.5 μg/m3 in PM10 and PM2.5 respectively

12

CAC

 

BAI

 

Allen

 

PM2.5

CAC

A slightly elevated risk of aortic calcification(RR1.06; 95% confidence interval 0.96–1.16) with a 10

μg/m3 contrast in PM2.5

13


  3 小结


  PM2.5是我国城市大气主要污染物,且随着城市化进程和机动车数量的急剧增多,有进一步加重的趋势。人口老龄化也使得心血管疾病成为我国主要的疾病负担。动脉粥样硬化的引发和加重是大气细颗粒物致心血管损伤机制的假说之一。上述流行病学研究为PM2.5对动脉粥样硬化的影响提供了证据并为PM2.5致心血管损伤机制研究提供了线索。但目前细颗粒物与动脉粥样硬化关系的人群流行病学数据十分有限,我国尚未开展这方面工作,因此,很有必要深入探讨PM2.5对动脉粥样硬化影响及其机制。
   
  参考文献:
  [1] Bob Weinhold. 环境心脏病学:了解事务的核心. Environmental Health Perspectives, Chinese Edition Volume 113, Number 3c, September 2005.
  [2] DOCKERY D W,POPE C A 3rd,XU X,et al. An association between air pollution and mortality in six U.S. cities[J]. N Engl J Med,1993,329(24):1753-1759.
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  [15] 钱孝琳 闲海东 大气颗粒物污染对心血管系统影响的流行病学研究进展[J].中华流行病学杂志,2005,26(12):999-1001.
  [16] POPE C A , BURNETT R T, THURSTON G D , et al. Cardiovascular mortality and long2term exposure to particulate air pollution : epidemiological evidence of general pathophysiological pathways of disease [ J ] . Circulation .
  2004,109 :71-77.
   
  基金项目:中国环境科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务专项(2009KYYW05)

 
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