氣候因素變化對急性心肌梗死及心力衰竭影響的研究現狀

黃建華、張瓊綜述，馬江偉審校

綜述

氣候因素變化對急性心肌梗死及心力衰竭影響的研究現狀

黃建華、張瓊綜述，馬江偉審校

氣候因素對心血管疾病（CVD）作用顯著。急性心肌梗死及心力衰竭發病率，住院率，死亡率呈現季節性規律。冬季較夏季發病率高，且與空氣污染嚴重性呈正相關。這與氧化應激,炎癥反應，凝血活性增強,纖溶功能受損，心率加快，心率變化率的下降等均有關。現根據國內外相關研究，對氣候因素與急性心肌梗死、心力衰竭關系進行綜述，并對其發病機制有個初步了解。

氣候因素；顆粒物質（PM）2.5；溫度；大氣壓；濕度；心肌梗死；心力衰竭

目前我國約有2.3億人患冠心病， 每年近300萬人死于心血管疾病（CVD），每天平均約有8200人。CVD已成為威脅人類健康的頭號殺手[1]，嚴重影響著人的期望壽命和生存質量。近年來，極端氣候頻繁發生，對CVD影響越來越大。2006年在加利福尼亞熱浪期間，急診就診率，住院率，死亡率都明顯增加，其主要原因也為氣候變化導致CVD發作。這使得氣候應激對CVD影響受到了更多關注。已有的研究表明，氣候因素中的空氣污染[2]、氣溫、大氣壓、空氣濕度、風速等因素都與CVD發病和死亡有關[3]。氣候變化與急性心肌梗死，心力衰竭具有顯著相關性[4]。我們研究和探討氣候變化對急性心肌梗死，心力衰竭發病率的氣候規律和季節分布，了解其發病機制，有利于進一步確定病因，加強預防和診治。采取有效的措施來減少氣候對CVD的不良影響，減輕患者痛苦和經濟負擔，節約醫療資源，對于保障人民身體健康有重要意義。

1 空氣污染、顆粒物質（PM）2.5與心肌梗死

1.1 空氣污染的構成

氣候因素對空氣質量也有著直接影響。在一定的時間和空間上，氣候的變化在空氣質量的組成中起著重要作用。因此空氣污染也成為氣候因素的一部分。空氣污染主要是氣態物質和PM的混合物。主要氣態污染物質為臭氧（O3），一氧化碳（CO），二氧化碳（CO2），二氧化氮（NO2），二氧化硫（SO2）。它們大多來源于礦物燃料的高溫燃燒。PM是懸浮在空氣中的固體和液體PM的混合體。根據空氣動力學直徑可分為PM10（指直徑小于等于10μm）和PM2.5（直徑小于等于2.5μm）。PM2.5主要是由初級燃燒PM和次級燃燒PM組成。人們越來越關注細PM2.5對健康的影響，PM2.5會被深深地吸入到人的肺部，對人造成更大危害。

1.2 空氣污染中的PM與心肌梗死密切相關

PM會導致原有CVD患者病情進一步惡化。PM會引起血管內皮細胞的表達上調，誘發心肌毒性反應。Dockery等曾通過心肌梗死小鼠與對照組小鼠實驗得出，原有心肌梗死的小鼠對PM暴露更敏感，通過誘導心肌梗死細胞A受體數量增加使內皮素的上調表達從而對心肌產生毒性作用。由此可見那些原有心肌梗死的患者當周圍空氣污染加重時更易發病。一項橫斷面分析顯示在1995年～1996年對大波斯頓地區833個確診為心肌梗死患者，心肌梗死發作與發病前2 h或1～2 d前空氣中PM2.5濃度的升高有密切關系。美國馬薩組塞州伍斯特市一項病例對照研究顯示長期暴露的PM2.5濃度升高1/4，急性心肌梗死的危險性增加16%（95%可信區間:1.04～1.29）[5]。Mustafi?等[6]的空氣污染短期暴露和心肌梗死Meta分析首次系統性評估其相關力度。結果顯示除臭氧（O3）以外所有的主要污染物質都和心肌梗死危險性相關。其相對危險度（RR）值95%可信區間（CI）分別為CO:1.048（1.026～1.070）；NO2:1.011（1.006～1.016）；SO2:1.010（1.003～1.017）；PM10:1.006（1.002～1.009） 和 PM2.5:1.025（1.015～1.036）。對于O3，RR值為1.003（95% CI：0.997～1.010，P=0.36）。O3與心肌梗死的關系很難解釋。研究發現當夏天氣溫高，O3濃度高的時候，心肌梗死發病率相對少些，也許可以提示O3具有保護性作用，這還有待進一步研究證實。除了上訴數據外，還有大量國內外研究都可證實空氣污染與心肌梗死存在相關性，當空氣污染越嚴重，心肌梗死的發病率更多，預后更差。

2 空氣污染和心力衰竭

Shah等[7]做了全球范圍Meta分析。其收集共1 146 份文獻，結果顯示心力衰竭的住院率或死亡率和空氣污染物濃度升高有關。CO濃度比例每增加百萬分之一，心力衰竭住院率或死亡率增加3.52%（95% CI：2.52～4.54）， SO2，NO2，NO3濃度比例每增加十億分之十，其住院率或死亡率分別增加2.36% （95% CI：1.35～3.38），1.70%（95% CI：1.25～2.16）和 0.46%（95% CI:-0.10～1.02）。PM2.5，PM10濃度每升高10 μg/m3，此危險概率分別增加2.12%（95% CI：1.42～2.82）和1.63%（95% CI：1.20～2.07）。可見除了NO3外，CO、SO2、NO2、PM2.5、PM10對心力衰竭發病預后都有不利影響。

PM對心力衰竭的影響不容忽視。大量的文獻報道PM2.5會導致心力衰竭死亡率，發病率和住院率增高。Pope等[8]對2 628例心力衰竭住院患者分析其發病與PM2.5污染的關系。發現兩周內PM2.5累計平均量達到10 μg/m3時，心力衰竭住

院率增加13.1%（95%CI：1.3～26.2）。

在國內廣州地區2008年～2012年進行的研究顯示當PM10，NO2，SO2濃度上升10 μg/m3，每天急診心力衰竭救護車分派數量相應增量分別為3.54%（95%CI:1.35～5.74）， 5.29%（95%CI:2.28～8.30）和 4.34% （95% CI:1.71～6.97）[9]。可見在污染相對比較嚴重的中國大陸地區，空氣污染短期暴露會進一步加重心力衰竭的發病率。

3 氣候因素與急性心肌梗死的關系

3.1 氣溫與急性心肌梗死

已有很多研究都說明急性心肌梗死的住院率，發病率與氣候有著密切關系，在短期（3 d）炎熱氣候下，心肌梗死發病率可顯著升高[10]。一些熱浪事件的發生造成較高的死亡率。另外有調查也表明：急性心肌梗死的最低和最高發病率呈季節分布。溫度不規則的變化同樣引起心肌梗死死亡率的增加[11]。

在瑞士一調查顯示[12]：統計24 h內每小時的天氣變量與每日住院的三個時間窗口（24 h、48 h和144 h）急性心肌梗死發病率，進行多變量分析。結果是：環境壓力，壓力梯度，風速與發病率呈正相關。這樣一個因果關系得出假設：氣候變化對動脈粥樣硬化斑塊破裂，炎癥標志物生成以及交感神經活動等病理生理機制可能產生影響。

最近一項研究描述巴基斯坦鋼鐵醫院不同氣候季節急性冠狀動脈綜合征（不穩定性心絞痛、ST抬高型心肌梗死、非ST抬高型心肌梗死）重癥監護室住院率關系。其住院率都呈現季節分布，即冬季158例（36.9%），夏季130例（30.3%），春季80例（18.69%），秋季60例（14.02%）[13]。可見住院率受季節顯著影響，冬季的入院率最高。且研究新發現非ST抬高型心肌梗死在冬季發病率較ST抬高型心肌梗死更具有氣候變化模式。新西蘭對ST抬高型心肌梗死患者按不同季節做出住院率統計，比較不同季節住院率，結果冬季比夏季急性心肌梗死發病有明顯升高（P＜0.02）。尤其在那些大于70歲的老年中，冬季的發病比夏季高8.5%[14]。

3.2 空氣濕度對急性心肌梗死有明顯影響

研究結果顯示月平均濕度與急性心肌梗死呈負相關[15]。易發病的相對濕度多在6O%以下，約占總數的59%。而另一研究呈正相關，相關關系非常顯著（r=0.6466，P＜0.01），發病的濕度在70%以上最多，此范圍發病患者占總數的57.9%。原因可能為相對濕度的增加體表水分蒸發導致皮膚和臟器的換氣功能降低，從而加重了心肌需氧指數的升高。

3.3 氣壓對急性心肌梗死的發病率死亡率也有相關性

法國一長達10年的縱向調查研究顯示氣壓與心肌梗死發病率、死亡率呈“V”形關系。當氣壓在1 016 mbar（1 mbar=0.1 kPa）時，每天CVD發病率最低。當比1 016 mbar低和高10 mbar氣壓都會引起CVD分別增高12%（P=0.001）和11%（P=0.01）。國內研究報道，氣壓與心肌梗死發病有顯著關系（P＜0.05），但并非線性關系。當氣壓在一定范圍（925～935 kPa）時，氣壓與發病間關系不明顯；當氣壓超過或低于這個范圍時，氣壓與發病呈正相關，隨著氣壓的增高發病也增高，隨著氣壓的降低發病也降低[3]。但也有研究顯示低氣壓與心肌梗死有明顯相關性[15]。

造成以上結論不一致的原因考慮心肌梗死的發病不單獨與氣壓，空氣濕度有關，還受風速，人群易感性，地理環境，太陽輻射等綜合因素影響，故結果可能有差異性。正因為如此，目前研究氣壓，空氣濕度，風向，風速對心肌梗死影響都以其綜合性作用作研究，考慮其總體失平衡而最終導致發病。

4 氣候因素與心力衰竭的關系

4.1 氣溫與心力衰竭

隨著人口老齡化，心力衰竭越來越威脅著人們的健康，帶來巨大軀體痛苦和經濟負擔。大量流行病學和臨床研究表示氣溫變化對心力衰竭的發病率、死亡率有著明顯影響。Stewart等[16]對氣溫變化與心力衰竭關系提出了深遠意義。據統計顯示冬季住院率明顯高于夏季（P＜0.0001）。女性心力衰竭住院高峰在12月（比平時多12%），最少在7月份（比平時低7%），（危險比1.14， P＜0.001）。對于男性，冬季多6%，夏季少8% （危險比1.16， P＜0.001）。對于那些大于75歲老人，冬季心力衰竭住院率要遠遠高于夏季，高出15%到18%。從死亡率角度來看，呈現同樣的冬高夏低趨勢。從而可以看出心力衰竭發病是有明顯的季節變化分布規律。長期的溫度變化更會引起心力衰竭老年人死亡率增加[17]。

一天內溫差變化對心力衰竭也是危險因素，溫差越大，心力衰竭死亡率、發病率就越高。Lim等[18]在2003年～2006年間總結數據得出溫度日差（DTR）增加心肺疾病影響顯著。2013年香港大學做的一項研究證實心力衰竭住院率在冬季有明顯的高峰，且每天氣溫差變化1℃，心力衰竭患者急診住院率增高0.86%（95%CI：0.31～1.43）[19]。

4.2 大氣壓、空氣濕度與心力衰竭

目前國內外研究考慮空氣濕度、氣壓為影響心力衰竭不可忽略的調節因素[19]。國內統計顯示過高過低的氣壓和空氣濕度都會引起心力衰竭發病率變化。主要原因是天氣潮濕悶熱、氣壓急劇波動，引發交感神經興奮性增強，從而導致血壓升高、心率加快、心肌耗氧量增加，引起了心力衰竭頻繁發生[20]。此外在寒冷且濕度較低的干燥環境中，空氣污染加劇，同樣導致心力衰竭急診就診數明顯升高。在那些空氣濕度較低的城市每天SO2濃度和心力衰竭住院率關系明顯增強。當空氣濕度較低時，SO2每升高10 μg/m3，心血管疾病（主要為心力衰竭）住院增加1.67% （95%CI: 0.65～2.71），而在濕度較高時，則增加0.81%（95%CI: 0.43～1.19）。雖然沒有統計學差別，但空氣濕度低時心力衰竭住院危險概率有升高傾向。上世紀90年代，南京地區調查顯示，當日平均氣壓在l02 kPa以上時，CVD多發，少發于102 kPa以下時。且氣壓下降超過0.50 kPa時心力衰竭發病明顯增高，氣壓上升超過0.50 kPa，心力衰竭發病率明顯降低 （P＜0.001）。柳葉刀曾記載濕度影響出汗量來調節體液循環，從而對心力衰竭產生作用。氣壓對高血壓患者的影響表現為降壓藥物的藥效反應性下降。而血壓的高低又與心功能有著密切聯系，這也為探索氣壓與心力衰竭所潛在的生理機制提供了線索。

除了氣溫，氣壓，空氣濕度因素，其他氣候環境因素，如風速，風向[3]，太陽活動，日照時間長短，宇宙射線，地球磁場[21]都會對心力衰竭造成影響，最終引起住院率、發病率、死亡率的季節性分布差異。

5 氣候因素引起CVD高發的機制研究

5.1 空氣污染對心肌梗死、心力衰竭的作用機制

空氣污染物質引起CVD機制很復雜，目前尚未被人們完全認識。目前的生物學知識使人們了解到污染可直接作用

于心血管系統、肺、血液，并通過肺部氧化應激，炎癥反應產生間接作用。其主要分為四方面：（1）PM沉積在肺泡，通過肺巨噬細胞和上皮細胞引起細胞因子激活并使炎癥細胞聚集。（2）空氣污染物引起健康人群血漿粘滯度增強和C反應蛋白升高[22]。已有大量前瞻性研究報道在那些凝血活性增強，纖溶功能受損的個體中CVD風險性明顯增加。Seaton等推斷由于空氣污染，氣道炎癥反應可能增加血液粘滯度，導致CVD發生數量的增加。（3）PM可引起心率加快，心率變化率（HRV）下降[23]。HRV下降是心臟自主神經功能下降的標志，是交感神經系統和副交感神經系統綜合作用的表現，其生理意義在心肌梗死和心力衰竭研究中都有所報道。這一過程主要通過兩條途徑。PM吸入激活交感神經系統，使HRV下降，累積產生室性心動過速。另一方面PM激活肺間質和氣道受體引起副交感迷走反射增強。這一綜合作用最終產生交感活性，在心力衰竭患者中最顯著。（4）空氣污染可引起血管收縮劑的增加，如內皮素等，增加血管阻力，引起心肌缺血，心臟負荷增加而加重心力衰竭。

5.2 氣溫對心肌梗死、心力衰竭的作用機制

對于冬季寒冷環境引起CVD高發的原因很復雜，目前尚不能完全解釋，有些理論可以初步說明其機制。在較寒冷天氣，血流動力學，血液因素改變致動脈血栓形成。冬季低溫可以引起血小板計數增加，紅細胞增多，血液粘滯度增強，血漿膽固醇增多，血管阻力增加，心率增快，血壓增高[24]，膽固醇，皮質醇升高，纖維蛋白原水平上升，神經激素激活，這些都會引起CVD，促發心律失常，心肌缺血和心律失常，進一步加重心力衰竭[25]。其次，冬季寒冷氣候，空氣污染相對嚴重，呼吸道感染多發，易誘發心力衰竭。冬季生活方式改變，軀體活動減少，日照減少，維生素D缺乏，脂肪攝入增加，體重指數增高。冬季飲酒量較多，可誘發心房顫動，減弱心肌收縮力，都可誘發和加重心力衰竭。最后氣溫變化也可能對人體免疫有影響，Bull曾指出溫差變化可引起體液和細胞免疫改變，使人免疫力下降，抵抗力下降，從而加重心力衰竭。

6 小結

總之，氣候變化關系到空氣污染嚴重性，空氣污染已是普遍的公共健康問題，流行病學數據顯示那些甚至低于世界衛生組織（WHO）標準的空氣污染也產生不良健康影響。目前只有少部分對CVD分型進行研究，我們需要新的研究，更進一步探索其病理生理機制。了解氣候因素對于CVD的影響具有深遠意義。健康環保部門及醫院可以增加更多的設施保護易感人群，如老年人，原有高血壓，糖尿病，心肺疾病的人群，尤其那些溫差變化比較大的地區的老年人。對于老年人加強科普宣教具有重要意義，使其加強自我保護，及時做好防寒保暖，溫差驟變時減少外出，可避免原有CVD發作。

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2015-04-21）

（編輯：王寶茹）

上海市衛生和計劃生育委員會（面上）（201440611）

201400 上海市，遼寧醫學院上海市奉賢區中心醫院研究生基地（黃建華、張瓊）；上海交通大學附屬第六人民醫院南院 心內科（馬江偉）

黃建華 碩士研究生 主要從事心內科方面研究 Email: 281284528@qq.com 通訊作者：馬江偉 Email:majiangwei2004@126.com

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A

1000-3614（2015）09-0910-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.09.020