PM2.5與心血管疾病

何勤 任佰慧 武常芬 于雯

(1.濟(jì)南軍區(qū)青島第二療養(yǎng)院門(mén)診部，266071；2.濟(jì)南軍區(qū)青島第二療養(yǎng)院干部一科，266071)

PM2.5與心血管疾病

何勤1任佰慧1武常芬2于雯1

(1.濟(jì)南軍區(qū)青島第二療養(yǎng)院門(mén)診部，266071；2.濟(jì)南軍區(qū)青島第二療養(yǎng)院干部一科，266071)

PM2.5與心血管疾病的關(guān)系日益受到重視，本文對(duì)PM2.5引起心血管損害的機(jī)制以及臨床研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。

PM2.5；心血管；損害

PM2.5指環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑≤2.5 μm的顆粒物，也稱(chēng)細(xì)顆粒物。立方米空氣中這種顆粒的含量越高就代表空氣污染越嚴(yán)重。最近一項(xiàng)全球性疾病負(fù)擔(dān)評(píng)估排名將PM2.5作為世界范圍內(nèi)死亡和致殘的主要因素之一[1]。PM2.5對(duì)心血管系統(tǒng)的損害日益受到關(guān)注，但這方面的研究報(bào)道相對(duì)較少。下面做一下闡述。

1 PM2.5對(duì)心血管損害機(jī)制的動(dòng)物試驗(yàn)研究

目前認(rèn)為細(xì)顆粒物可能通過(guò)氧化、炎癥刺激及對(duì)遺傳物質(zhì)的作用等對(duì)機(jī)體造成損傷，但細(xì)顆粒物導(dǎo)致心血管損害的機(jī)制仍不完全清楚。

1.1 對(duì)心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)和系統(tǒng)炎癥的影響 國(guó)內(nèi)有學(xué)者[2]研究了大氣細(xì)顆粒物(PM2.5)暴露對(duì)大鼠心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)和系統(tǒng)炎癥的影響。證實(shí)：PM2.5單獨(dú)暴露組中心率變異性(HRV)指標(biāo)與對(duì)照組比較有顯著變化。血壓在高劑量PM2.5組有明顯上升。TNF-α和IL-6在PM2.5單獨(dú)暴露有上升趨勢(shì)。CRP在PM2.5單獨(dú)暴露組表現(xiàn)出明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。IL-6、TNF-α和CRP與HRV之間顯著相關(guān)。病理學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)，PM2.5暴露組有顆粒物的沉積和心肌炎癥。另有國(guó)內(nèi)學(xué)者[3]研究了PM2.5對(duì)大鼠心肌神經(jīng)生長(zhǎng)因子表達(dá)的影響及β受體阻滯劑的干預(yù)作用。與對(duì)照組比較，實(shí)驗(yàn)組大鼠心臟左室前壁和右室前壁心肌神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)mRNA和蛋白表達(dá)顯著增加(均P＜0.05)。普萘洛爾組大鼠心臟左室前壁心肌NGF mRNA和蛋白表達(dá)較實(shí)驗(yàn)組顯著降低(均P＜0.05)，且顯著高于對(duì)照組(P＜0.05)；右室前壁心肌NGF mRNA和蛋白表達(dá)均較實(shí)驗(yàn)組顯著降低(均P＜0.05)。結(jié)論：PM2.5可導(dǎo)致大鼠心臟左室前壁和右室前壁心肌NGF表達(dá)水平增強(qiáng)，可能是PM2.5致交感神經(jīng)重構(gòu)的重要機(jī)制之一。普萘洛爾能通過(guò)抑制心肌NGF表達(dá)，從而拮抗PM2.5導(dǎo)致的交感神經(jīng)重構(gòu)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)[4]：長(zhǎng)期暴露在高濃度PM2.5可致小鼠血壓升高，并伴隨著低頻血壓變異性(LF-BPV)和尿去甲腎上腺素排泄的增加。小鼠促炎基因和蛋白激酶抑制劑(IKK)/細(xì)胞核因子酉乙蛋白(NF-κB)通路活性表達(dá)增加，從而證實(shí)高濃度PM2.5可導(dǎo)致交感神經(jīng)系統(tǒng)活性增加以及下丘腦炎癥反應(yīng)；作用于中樞的α2A受體激動(dòng)劑胍法辛可降低增高的基礎(chǔ)血壓，提示交感神經(jīng)張力增高在暴露于PM2.5引起的高血壓中的作用。

1.2 PM2.5對(duì)心臟的氧化損傷作用 張?zhí)N暉等[5]探討了大氣細(xì)顆粒物的心血管毒性及其可能的作用機(jī)制。研究表明，PM2.5可通過(guò)誘導(dǎo)心血管內(nèi)皮細(xì)胞的誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)活性，對(duì)心血管系統(tǒng)產(chǎn)生氧化應(yīng)激損傷，氧化應(yīng)激作用可能是PM2.5心血管系統(tǒng)毒性的作用機(jī)制之一。劉曉莉等[6]研究證實(shí)，PM2.5可對(duì)大鼠心臟具有氧化損傷作用。與對(duì)照組相比，較高PM2.5劑量組大鼠心臟脂質(zhì)過(guò)氧化(LPO)水平有顯著升高，但各抗氧化酶活性變化無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.3 PM2.5引起心臟重構(gòu) 研究證實(shí)[7]：PM2.5對(duì)雄性自發(fā)性高血壓大鼠的心臟有一定的急性毒作用，并可引起心臟重構(gòu)。高濃度組與對(duì)照組相比，心臟生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化因子β1 (transforming growth factor-β1，TGF-β1)的mRNA表達(dá)明顯升高(P＜0.01)。心臟病理學(xué)改變隨著染毒濃度的增加越加嚴(yán)重，并可引起心臟重構(gòu)。

2 PM2.5與血管疾病關(guān)系的臨床研究

2.1 PM2.5與心血管事件 交通相關(guān)性空氣污染被認(rèn)為是造成血管損害的主要空氣污染介質(zhì)[8]。歐洲空氣污染效應(yīng)隊(duì)列研究[9]發(fā)現(xiàn)空氣顆粒污染和急性冠脈事件之間存在正相關(guān)。該研究共納入1997—2007年無(wú)基礎(chǔ)冠脈病變的100 166名受試者，平均隨訪1.5年。研究主要評(píng)價(jià)顆粒物PM2.5(顆粒直徑小于2.5 μm)、PMcoarse(顆粒直徑2.5～10 μm)、PM10(顆粒直徑大于10 μm)、煤煙、氮氧化物和汽車(chē)尾氣與急性冠脈事件之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明，5 157名參與者發(fā)生終點(diǎn)事件，PM2.5年均增長(zhǎng)5 μg/m3，冠脈事件增長(zhǎng)13%(風(fēng)險(xiǎn)比1.13)；PM10年均增長(zhǎng)10 μg/m3，冠脈事件增長(zhǎng)12%(風(fēng)險(xiǎn)比1.12)。在低于目前歐洲年均PM2.5 25 μg/m3和PM10 40 μg/m3限定值水平下，顆粒污染物與冠脈事件之間呈正相關(guān)。冠脈事件與其他污染物呈正相關(guān)但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。另有一項(xiàng)始于1982年的研究[10]證實(shí)當(dāng)空氣中PM2.5的濃度長(zhǎng)期高于10 μg/m3會(huì)使死亡風(fēng)險(xiǎn)上升。濃度每增加10 μg/m3，總死亡風(fēng)險(xiǎn)上升4%，心肺疾病死亡風(fēng)險(xiǎn)上升6%。

急性暴露于空氣污染是否會(huì)對(duì)心血管疾病產(chǎn)生影響，最近，英國(guó)和印度學(xué)者聯(lián)合進(jìn)行的一項(xiàng)系統(tǒng)回顧與薈萃分析[11]表明，急性暴露于空氣污染與心衰住院及心衰致死有緊密的時(shí)間相關(guān)關(guān)系。研究者選取了35項(xiàng)關(guān)于顆粒物[直徑＜2.5 μm(PM2.5)或＜10 μm(PM10)]濃度增加和污染氣體[包括一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧]與心衰住院率或心衰死亡率之間相關(guān)性的研究，采用隨機(jī)效應(yīng)模型對(duì)每種污染物進(jìn)行總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。研究發(fā)現(xiàn)PM2.5濃度每增加10 μg/m3，心衰住院率或死亡率增加2.12%；PM10濃度每增加10 μg/m3，住院或死亡率增加1.63%。根據(jù)該項(xiàng)研究估計(jì)，在美國(guó)如果PM2.5平均降低3.9 μg/m3，則可預(yù)防7 978例因心衰引起的住院，且每年約節(jié)省3.07億美元。然而，由于該項(xiàng)研究沒(méi)有對(duì)研究對(duì)象、心衰嚴(yán)重程度或預(yù)先存在的心臟衰竭的表型進(jìn)行分層，因此需進(jìn)一步深入研究證實(shí)。這項(xiàng)薈萃分析主要納入的是發(fā)達(dá)國(guó)家的研究資料，更高質(zhì)量的研究急需在中-低收入發(fā)展中國(guó)家開(kāi)展。

DEAS(Detroit Exposure and Aerosol Research Study)分析[12]通過(guò)對(duì)個(gè)體PM2.5監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)了心血管損害和微環(huán)境暴露因子之間的相關(guān)性。研究顯示心率增加與個(gè)體每小時(shí)持續(xù)PM2.5暴露有關(guān)。通過(guò)對(duì)50名個(gè)體329～434 min的監(jiān)測(cè)顯示：其中75%的心血管事件是暴露在＜35 μg/m3濃度之下。烹飪和汽車(chē)事件占每小時(shí)PM2.5暴露高峰的近10%，室內(nèi)烹飪常導(dǎo)致1 min暴露濃度事件，平均峰值超過(guò)209 μg/m3。研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境性煙草暴露7～10 h導(dǎo)致明顯的心率變化，同時(shí)可使肢體動(dòng)脈直徑增0.2～0.7 mm/(μg·m)3。結(jié)果證實(shí)個(gè)體暴露可導(dǎo)致嚴(yán)重的生物學(xué)反應(yīng)，有時(shí)程度和趨向性的變化與暴露的程度有關(guān)。美國(guó)胸科協(xié)會(huì)最近推薦PM2.5嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)為10 μg/m3，將每日最高濃度減少了25 μg/m3[13]。最近的研究表明[14]，在低于WHO推薦的PM2.5濃度下，健康的不利影響仍將持久存在。

2.2 PM2.5與動(dòng)脈粥樣硬化 研究[10]證實(shí)PM2.5會(huì)導(dǎo)致動(dòng)脈斑塊沉積引發(fā)血管炎癥和動(dòng)脈粥樣硬化最終導(dǎo)致心臟病或其他心血管問(wèn)題。通過(guò)對(duì)平均年齡60歲的4 238名參與者研究發(fā)現(xiàn)，每2.4 μg/m3PM2.5，胸主動(dòng)脈鈣化負(fù)擔(dān)增加18.1%。長(zhǎng)期暴露于細(xì)顆粒與亞臨床動(dòng)脈粥樣硬化呈獨(dú)立相關(guān)性[15]。

2.3 PM2.5與心室復(fù)極的變化和心率變異性(HRV)的關(guān)系[16]該研究對(duì)2007—2008年北京老年心臟病患者進(jìn)行了隊(duì)列研究。在固定站點(diǎn)每天連續(xù)20個(gè)小時(shí)監(jiān)測(cè)PM2.5，對(duì)42名患者進(jìn)行了ECG檢查。從中國(guó)氣象中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)獲取氣象數(shù)據(jù)。混合線性回歸模型用來(lái)檢驗(yàn)PM2.5與ECG指標(biāo)的關(guān)系。經(jīng)過(guò)年齡、體質(zhì)指數(shù)、性別、每周的天數(shù)和氣象等校正后，觀察到PM2.5對(duì)心電圖指標(biāo)HRV呈明顯的不利影響，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。PM2.5對(duì)HRV的最強(qiáng)作用是滯后1 d發(fā)生。然而，PM2.5與心電圖反映的心臟復(fù)極化/去極化之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)。此外，PM2.5對(duì)高血壓患者的影響大于無(wú)高血壓的患者。本研究顯示環(huán)境PM2.5可能影響老年心臟病患者的心臟自主神經(jīng)功能，高血壓患者可能對(duì)PM2.5引起的自主神經(jīng)功能紊亂更加敏感。

空氣污染作為一個(gè)與主要心血管疾病及健康經(jīng)濟(jì)代價(jià)普遍相關(guān)的公共衛(wèi)生事件，它的有效控制仍應(yīng)被當(dāng)作全球衛(wèi)生政策的一個(gè)主要目標(biāo)。在我們關(guān)注傳統(tǒng)心血管疾病危險(xiǎn)因素的同時(shí)，亦應(yīng)高度重視空氣污染與心血管疾病的發(fā)生及致死、致殘之間的關(guān)系。PM2.5對(duì)心血管損害的機(jī)制缺乏明確闡述，目前沒(méi)有預(yù)防心血管疾病的PM2.5控制標(biāo)準(zhǔn)，PM2.5與高血壓、心衰等心血管疾病是因果關(guān)系還是一種伴隨關(guān)系有待進(jìn)行更深入的前瞻性研究。

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The relationship between PM2.5 and cardiovascular diseases has been paid more and more attention.This paper reviews the mechanism of cardiovascular damage caused by PM2.5 and its current status of the clinical research.

PM2.5；Cardiovascular；Damage

2014-03-03)

1005-619X(2014)08-0687-02

10.13517/j.cnki.ccm.2014.08.008

武常芬