第讲颗粒物污染与心血管疾病的流行病学分析研究进展

1、大气颗粒物污染与心血管疾病的流行病学研究进展北京大学 郭新彪一、大气颗粒物污染与心血管病死亡率一）时间序列分析及相关研究 时间序列及病例交叉研究可探讨空气污染短期变化与每日死亡数变化之间 的关联。现有证据表明，日均颗粒物 PM水平的短期升高可导致心血管病相关 死亡率的危险度升高。全球范围内，有几个大型的多城市时间序列研究已经完成。其中一个是“美国全国发病率死亡率与空气污染研究”vNMMAPS这项研究发表的众多报告中，少至 20 个城市，多达 100 个城市，最近的报告甚至包括数百个县的数 据。这些研究观察到的PM暴露与心血管疾病的超额死亡率之间有显著的关联， 且这种关联独立于其他气态污染物。“

2、空气污染和健康：欧洲vAPHE/和APHEA-2）”工程中分析了日均 PM与相关死亡率的关系。PM空气污染与每日全死因死 亡率、心血管病死亡率和呼吸系统疾病死亡率显著相关。一项包括数个亚洲城 市的分析中，SQ、NO、Q和PMo均与心血管病的超额死亡率相关。“空气污染 与健康：欧洲与北美联合尝试vAPHENA”研究，分析了来自APHEA NMMAP和 加拿大的研究数据。大气中 PMo浓度每升高10/m3，各地全死因死亡率变化范围 从0.2%到0.6%,其中在加拿大观察到最大影响。75岁以上老人中，PM对心血 管死亡率比对全死因死亡率和肺部疾病死亡率的影响高 0.47%1.30%）。二）队列及相关

3、研究1.哈佛六城市及美国癌症学会 vACS）研究这是两个具有里程碑意义的研 究。两个研究中， PM2.5 和硫酸盐颗粒污染与全死因死亡率和心肺疾病死亡率的 升高相关。此后，更多的独立研究分析证实了两个研究的观点。在哈佛六城市 和 ACS 研究中， PM 空气污染与心血管病死亡率的关联显著高于肺部疾病死亡 率。对哈佛六城市队列的进一步随访仍然显示，PM2.5 与全死因死亡率和心血管病死亡率有关联。此外，观察到 PM2.5 浓度降低与死亡风险降低有关。对 ACS 队列的进一步分析表明，死亡风险的升高主要与PM2.5有关，而与粗颗粒物以及 SQ2 以外的气态污染物的相关性不显著。归因于PM2.5 暴

4、露的死亡原因主要为缺血性心脏病、心律不齐、心衰和心脏骤停。2.其他队列研究在一个由“妇女健康倡议观测研究”中的绝经后妇女组成的队列中，观察到了 PM2.5长期暴露 中期开始随访六年）与心血管事件 主要 结局事件）的关联。对年龄和其他危险因子进行调整后，PM2.5 浓度每增加10/m3,首次心血管事件 致死和非致死事件）增加 24%95%可信区间为9% 41%）。而且，使致死性心血管事件的增加更明显。另外一个妇女队列 美国东 北部“护士健康研究”的一个亚组）中，对协变量进行调整后利用模型进行估 计，PMio暴露增加10/m3，全死因死亡率增加约 7%16%，致死性冠状动脉性 心脏病风险增加 30

5、%40%。与“妇女健康倡议观测研究”的结果相似，心血 管疾病死亡率估计值大于先前的队列研究。三）自然实验与干预性研究 利用良好设计的实验或干预行为，如突然减少空气污染或在一个长时间段 内发生变化。持续八个半月的铜冶炼厂罢工，使得美国西南四州硫酸盐颗粒以 及相关空气污染物水平大幅降低，控制其他因素后，仍有较小但具有统计学意 义的死亡率的下降与之相关。一项大型研究发现，控制社会经济地位、人口学 改变及吸烟相关变量后，卩临气污染暴露在局部地区 横跨美国数县）超过二十 年80年代和90年代）的降低，同预期寿命的增加有关联。长期PM.5浓度每下降10/m3，平均预期寿命就会相应的增加0.61 0.20年

6、。二、大气颗粒物污染与心血管病住院率有许多时间 -序列或病例 -交叉研究评估了心血管病住院同空气污染短期改 变的关联。一项涉及美国 204个市县、 11,500,000 名65岁以上老年人的研究显 示，PM2.5每增加10/m3，因脑血管病住院人数增加0.81% （95%置信区间为 0.3%1.32%，外周血管疾病入院增加 0.86%（95% 置信区间为 0.06%1.79%， 缺血性心脏病入院增加 0.44% （95% 置信区间为 0.02%0.86%， 心律失常增加 0.57% （95% 置信区间为 0.01% 1.15%，心力衰竭增加 1.28 （95% 置信区间为 0.78%1.78%

7、。效应以PM5水平上升当天最为明显，较多的为脑血管病、心律 失常和心衰住院。缺血性心脏病在暴露两天后增加更为明显。在后续的分析中 发现粗颗粒物水平与心血管病入院的关系无统计学意义，提示PM2.5对心血管系统比粗颗粒物有更大的危害。三、大气颗粒物污染与不同类型的心血管疾病一）缺血性心脏病给出相关结果的队列研究中，AC研究发现缺血性心脏病死亡风险的升高与 长期暴露于高水平PM5间的相关性。事实上，PM2.5水平每上升10/m3，死亡率的 相对危险度VRR1.18, 95泄信区间为1.141.23 ）和绝对危险度最大程度上归 于缺血性心脏病事件。对美国医保数据进行的生存分析，通过对21个城市196,

8、000名急性心梗幸存者资料的分析发现，更高的 PM0暴露水平下，心梗后不 良结局 死亡、既发心梗、因充血性心衰首次入院）发生的风险升高。从伍斯特 心脏病研究数据中还发现，交通相关空气污染的长期暴露，与急性心梗风险的 显著升高相关。然而，在妇女健康倡议观测研究和护士健康研究中，只有包括 致死性冠脉事件在内的疾病类别与PM5的关联有统计学意义，仅考虑非致死性 心肌梗死一项则不然。各种不同的时间 -序列和病例 -交叉研究也有相关报道，缺血性心脏病住院 率的上升与可吸入颗粒物和 或）细颗粒物污染水平的短期升高有关联。美国医 疗保险队列研究中，PM5浓度每下降10/m3, 204个县每年缺血性心脏病入院

9、数减 少1523例953置信区间为692976）。数个研究也发现，短期内PME交通暴露 的增加 数小时或数天）与心肌梗死风险的升高呈正相关。二）心力衰竭AC瓠列研究中，尽管不如与缺血性心脏病引起的死亡关联密切，持续暴露 于PM5也与心律失常、心衰和心脏骤停引起的死亡有关联每升高10/m3的RR1.13， 953置信区间为 1.051.21）。每日因心力衰竭而住院者也与PM暴露的短期变化相关。一个关于PM2.5和心 血管系统、呼吸系统住院率的大型时间序列分析，使用了由美国医疗保障档案 构建的全国性数据库。研究观察到心衰与 PM勺关联。发病当天PM5水平每升高 10/m3，心衰导致的入院增加1.2

10、8%953置信区间为0.78%1.78%）。心力衰竭 也是此队列中最主要的入院原因。据估计，PM.5下降10/m3，美国204个县每年因心力衰竭入院病例相应减少 3156例95%置信区间为19234389）。另一个美国 7 城市医保参保者的研究发现，发病当日PMb水平每升高10/m3，心衰导致的入院 增加0.72%95%置信区间为0.35%1.10%）。交通相关空气污染也被证明与急性 心力衰竭死亡风险的升高有显著关联。三）脑血管疾病妇女健康倡议观测研究发现，PM2.5暴露水平每升高10/m3，非致死性卒中 和致死性脑血管病风险均显著增加 前者HR1.28,95%置信区间为1.021.61 ;后

11、 者HR1.83,95%置信区间为1.113.00 ）。然而，ACSff究未观察到卒中死亡率与 PM空气污染之间的关联。韩国首尔一项卒中死亡率时间序列研究观察到，空气污染水平的升高包括PM NQ CC和Q）与卒中死亡率的增加有关联。不同卒中类型的单独分析显 示，此关联同缺血性卒中有关，与出血性卒中关系不大。在我国上海的研究显 示，PM0和NO日均变化也与卒中死亡风险相关。芬兰赫尔辛基一项时间序列研 究也发现，PM5和CC在温暖季节中与卒中死亡率相关，但在寒冷季节中则不 然。四、不同来源或组分的大气颗粒物污染与心血管疾病 尽管很多研究中表明颗粒物浓度 质量浓度）与心血管疾病发生事件有相关 性，但

12、是颗粒物特定成分、颗粒物来源与心血管疾病发生的关系仍不清楚。ACS研究与哈佛6城市研究表明，硫酸盐颗粒物与心肺疾病死亡率有关。最新的 25个美国城市时间序列研究表明，心血管疾病危险度随着颗粒物含有的 硫酸盐以及某些金属元素 铝、砷、硅和镍）的比例升高而升高。美国 119城市 的分析表明，颗粒物中有机碳和元素碳水平与心血管疾病入院率相关性极强。 其他研究也表明，含有较高浓度的元素碳、金属成分镍、钒）也与较高风险的心血管疾病入院率有关。越来越多的证据表明，机动车尾气在心血管疾病风险中占有重要的地位。 对退伍老兵高血压患者的男性队列的研究表明，交通密度比细颗粒物与心血管 疾病的生存率相关性更强。欧洲

13、的多个研究显示，长期交通相关污染物的暴露 与致死性心梗增加有较强的正相关。调整噪声水平后，交通污染物暴露相关的 一些指标与心血管疾病发生事件的危险度相关性仍然存在。一项针对 13309 例 成人的研究表明，长期暴露于交通相关污染物对于致死性心血管疾病的发生率 的升高效应大于非致死性心血管疾病。美国的一项 13年队列研究表明，居住地 距离交通密度最高的居民罹患致死性、非致死性心脏病的危险性较高。五、大气颗粒物污染与心血管疾病相关的某些亚临床改变。然而，在女性研究对象，这种效应更 加明显（13.8%,95% CI 4.0%24.5%。德国针对4494名对象的研究发现，靠近 大的交通干道的居民相比于

14、其他居民，冠状动脉硬化情况更加严重。距离交通 干道的距离每减少一半，冠状动脉硬化的得分便会增加 13.8%（95% CI 4.0% 24.5%。一项队列研究发现，腹主动脉钙化与长期 PM2.5暴露有一定的关联。二）心率变异性 正常情况下，人体心脏节律会随身体状况和昼夜交替而改变，这种心率的 规则性变化称心率变异性 vheart rate variability ， HRV。它是反映心脏自 主神经调节功能的公认指标，其降低可增加人体心血管疾病发病的风险。既往 研究发现，老年人或心肺患者人群暴露于大气污染物其HRV水平通常呈降低趋势。一项在北京奥运会前后的研究表明，机动车来源PM2.5 的暴露浓度

15、增高可导致研究对象的HRV明显降低，而奥运会期间 PM5暴露浓度的降低则可显著扭转 这种不利影响。另一项同期在老年人群中开展的研究同样发现奥运会期间研究 人群的HRV水平高于非奥运会时期，人群 HRV水平与PM0、NO和SO等污染物 均存在显著性关联。上述研究还发现，不同健康个体的 HRV对PM.5的反应存在个体差异，部分 个体HRV水平存在随PM.5暴露浓度升高而升高的“正性反应”现象；剂量 -反 应关系模拟结果则显示，低暴露浓度下 PM550卩g/m3）人群HRV水平随暴露 浓度升高而升高，而较高暴露浓度下 PM550卩g/m3）人群HRV水 平随暴露浓度升高而降低。上述结果提示，健康人群对大气污染物的暴露反应 模式与老年人或心肺患者人群有所不同。此外，PM5对人体HRV的影响与其成分有关，钙、镍、铁等金属元素可能是PM5影响人体HRV的关键成分；同时人体HRV变化与PM5中的碳质成分及铅、锌等金属元素也存在一定关联，提示 PM.5对人体HRV的效应是其