PM2.5對(duì)急性冠脈綜合征患者心率變異性、心率和血壓的影響

王麗華 郭偉麗 趙利培 李石林 李醫(yī)博 吳衛(wèi)東 劉玲玲

(1.新鄉(xiāng)市中心醫(yī)院 心內(nèi)科 河南 新鄉(xiāng) 453000； 2.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院 公共衛(wèi)生學(xué)院 河南 新鄉(xiāng) 453000)

PM2.5對(duì)急性冠脈綜合征患者心率變異性、心率和血壓的影響

王麗華1郭偉麗1趙利培1李石林1李醫(yī)博1吳衛(wèi)東2劉玲玲1

(1.新鄉(xiāng)市中心醫(yī)院 心內(nèi)科 河南 新鄉(xiāng) 453000； 2.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院 公共衛(wèi)生學(xué)院 河南 新鄉(xiāng) 453000)

目的探討PM2.5對(duì)急性冠脈綜合征(ACS)患者心率變異性(HRV)、心率和血壓的影響。方法監(jiān)測(cè)2015年11月至2016年4月空氣質(zhì)量狀況，選擇PM2.5中度污染及其以上期間，在新鄉(xiāng)市中心醫(yī)院心內(nèi)科入院的ACS患者(ACS組)138例和 非冠心病組(NCHD組)142例，ACS組于發(fā)病72 h內(nèi)對(duì)患者進(jìn)行24 h動(dòng)態(tài)心電圖檢查、血壓測(cè)量，同時(shí)NCHD組患者也進(jìn)行24 h動(dòng)態(tài)心電圖檢查和血壓測(cè)量，記錄所有入選患者的心率變異性指標(biāo)數(shù)值、平均心率和血壓。結(jié)果①ACS組時(shí)域指標(biāo)正常竇性RR間期標(biāo)準(zhǔn)差(SDNN)、正常連續(xù)竇性RR間期差值均方根(RMSSD)均小于NCHD組(P均<0.05)；頻域指標(biāo)超低頻功率(VLF)、低頻功率(LF)、高頻功率(HF)、低頻功率/高頻功率(LF/HF)均小于NCHD組(P均<0.05)。②ACS組平均心率和收縮壓高于NCHD組(P均<0.05)，兩組舒張壓差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論P(yáng)M2.5暴露可以使ACS患者HRV降低，24 h平均心率增高，收縮壓升高，使NCHD患者收縮壓也升高，但是沒有ACS組患者收縮壓升高明顯。

PM2.5；急性冠脈綜合征；心率變異性；血壓

近年來，我國(guó)霧霾頻發(fā)，霧霾是由多種空氣污染物在極端氣象條件下形成的特殊污染現(xiàn)象，其主要的成因是高濃度的PM2.5(particulate matter 2.5)[1]。PM2.5是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑<2.5 μm的細(xì)顆粒物，又稱可吸入顆粒物，其比表面積大，在空氣中懸浮時(shí)間長(zhǎng)，本身是一種成分極其復(fù)雜的混合物，還可以作為病毒和細(xì)菌的載體，經(jīng)呼吸道進(jìn)入肺并在肺內(nèi)沉積，部分成分還可進(jìn)入血液循環(huán)，引起人體局部和系統(tǒng)的健康危害[2]。流行病學(xué)數(shù)據(jù)支持，短期暴露于高濃度PM2.5環(huán)境，可以顯著增加心血管事件的就診率和死亡率[3]，引起受試者心率變異性(heart rate variability，HRV)顯著降低[4]。HRV是指心動(dòng)周期的變異性，反映機(jī)體交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)之間的平衡[5]，是心臟自主神經(jīng)活動(dòng)的重要指標(biāo)，其結(jié)果可以作為心源性猝死和惡性心律失常事件發(fā)生的獨(dú)立預(yù)測(cè)指標(biāo)[6]。大量流行病學(xué)證據(jù)表明心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)受損，能夠增加冠心病、心源性猝死以及全因死亡的風(fēng)險(xiǎn)[7]。本研究通過觀察PM2.5對(duì)急性冠脈綜合征(acute coronary syndrome，ACS)患者的HRV、心率及血壓的影響，以為臨床提供參考。

1 資料與方法

1.1一般資料選擇2015年11月至2016年4月霧霾中度污染及中度污染以上期間，在新鄉(xiāng)市中心醫(yī)院心內(nèi)科入院，明確診斷的ACS患者(ACS組)138例和非冠心病(non coronary heart disease，NCHD)患者(NCHD組)142例，入選患者均為新鄉(xiāng)市常住居民，日常戶外活動(dòng)時(shí)間大致相同。其中ACS組包括ST段抬高型心肌梗死、非ST段抬高型心肌梗死和不穩(wěn)定性心絞痛，確診標(biāo)準(zhǔn)符合2016年中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)急診醫(yī)師分會(huì)急性冠脈綜合征指南診斷標(biāo)準(zhǔn)[8]。排除其他心臟病、感染性疾病、惡性腫瘤、血液系統(tǒng)性疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、免疫系統(tǒng)疾病及肝腎功能異常、貧血患者。排除組間年齡、性別、血脂異常、高血壓、吸煙、糖尿病和糖耐量異常、肥胖[體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)≥28 kg/m2][9]和家族史等其他冠心病高危因素的影響；氣象資料來自新鄉(xiāng)市空氣質(zhì)量發(fā)布系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括日平均溫度、日平均相對(duì)濕度，PM2.5、SO2、O3、NO2、CO，根據(jù)國(guó)家空氣質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，以PM2.5為標(biāo)準(zhǔn)將空氣質(zhì)量等級(jí)分為優(yōu)、良、輕度污染、中度污染、重度污染和嚴(yán)重污染5個(gè)不同級(jí)別。

1.2研究方法ACS組患者，入院72 h內(nèi)進(jìn)行24 h動(dòng)態(tài)心電圖檢查，NCHD組患者入院明確診斷后擇期行24 h動(dòng)態(tài)心電圖檢查；由新鄉(xiāng)市中心醫(yī)院心電圖科專業(yè)技術(shù)人員診斷各種心律失常，排除偽差。HRV分析方法包括時(shí)域方法和頻域方法：時(shí)域分析通過計(jì)算機(jī)分析長(zhǎng)程心電圖記錄中RR間期的變異數(shù)；頻譜分析即心率變異功率譜分析，是應(yīng)用快速傅里葉轉(zhuǎn)換或回歸方程分析得到的以心跳次數(shù)為橫坐標(biāo)、RR間期變異大小為縱坐標(biāo)的頻譜分析圖。入選者測(cè)量血壓需在安靜、溫度適宜的環(huán)境下進(jìn)行，測(cè)量前至少休息5 min，測(cè)量前30 min禁止吸煙、飲濃茶或咖啡，小便排空，避免緊張、焦慮、情緒激動(dòng)或疼痛，均測(cè)量右上臂血壓。

1.3觀察指標(biāo)①入選者的基本資料包括年齡、性別、血脂異常、高血壓病、吸煙、糖尿病和糖耐量異常、肥胖和家族史；②入選者的HRV參數(shù)時(shí)域指標(biāo)：正常心動(dòng)周期的標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation of normal to normal intervals，SDNN)、正常連續(xù)竇性RR間期差值的均方根(the square root of the mean squared differences of successive normal heart beats，RMSSD)；頻域指標(biāo)：超低頻功率(very low frequency，VLF)、低頻功率(low frequency，LF)、高頻功率(high frequency，HF)以及低頻功率/高頻功率(LF/HF)；③比較入選者的平均心率和血壓。

2 結(jié)果

2.1一般情況兩組一般資料比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

2.2HRV相關(guān)指標(biāo)與NCHD組比較，ACS組HRV時(shí)域指標(biāo)SDNN、RMSSD均較小，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與NCHD組比較，ACS組HRV頻域指標(biāo)VLF、LF、HF、LF/HF均較小，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表1 兩組基本情況比較

表2 兩組HRV時(shí)域指標(biāo)和頻域指標(biāo)比較

2.3平均心率和血壓與NCHD組比較，ACS組的平均心率和收縮壓較高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；ACS組舒張壓大于NCHD組，但是差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

表3 兩組HRV平均心率和血壓比較

注：1 mm Hg=0.133 Kpa。

3 討論

心血管疾病是導(dǎo)致人類死亡的重要原因之一，動(dòng)脈粥樣硬化是其中最常見的類型，動(dòng)脈粥樣硬化不穩(wěn)定斑塊破裂或糜爛導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈內(nèi)血栓形成即為ACS，既往認(rèn)為該病的危險(xiǎn)因素包括年齡、性別、高血壓、血脂異常、糖尿病及糖耐量異常、肥胖、吸煙和家族史等[10]。然而越來越多的研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境因素，特別是空氣污染在心血管疾病的發(fā)生中發(fā)揮了重要作用，PM2.5與心血管疾病的發(fā)病率和死亡率直接相關(guān)[11]。目前認(rèn)為其致病機(jī)制可能為PM2.5進(jìn)入肺部深處甚至血循環(huán)后通過炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、內(nèi)皮細(xì)胞損傷、心臟自主神經(jīng)功能失調(diào)等加速心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展[12]。2010年美國(guó)心臟協(xié)會(huì)明確提出大氣污染是心血管疾病可控的一個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因素[13]。PM2.5對(duì)人們健康的影響特別是心血管系統(tǒng)的影響是近來關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

大量的實(shí)驗(yàn)室及流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，PM2.5暴露可以增加心血管疾病的發(fā)病率和死亡率，但是其潛在的病理生理機(jī)制暫不明確。HRV是竇性心律在一定時(shí)間范圍內(nèi)，逐次心動(dòng)周期之間的時(shí)間變異，反應(yīng)了心臟的自主神經(jīng)活性，HRV的變化可能是PM2.5暴露后導(dǎo)致心血管疾病的機(jī)制之一。HRV是衡量心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)平衡的最常用非侵入性檢查，經(jīng)過多年的基礎(chǔ)研究和臨床研究，其各項(xiàng)指標(biāo)的臨床意義基本明確[14]。衡量HRV的主要指標(biāo)包括時(shí)域指標(biāo)：SDNN、RMSSD，頻域指標(biāo)：LF、HF、LF/HF[15]。時(shí)域指標(biāo)RMSSD反應(yīng)了副交感神經(jīng)的活動(dòng)，而SDNN反應(yīng)交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的調(diào)節(jié)[16]，用于評(píng)價(jià)自主神經(jīng)總張力的大小，數(shù)值減低說明心率總變異減小[17]；頻域指標(biāo)中HF反應(yīng)迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)功能，與呼吸性心律不齊有關(guān)，LF與壓力感受器反射系統(tǒng)的活動(dòng)有關(guān)，反應(yīng)交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的復(fù)合調(diào)節(jié)功能，VLF與外周血管舒縮及腎素-血管緊張素系統(tǒng)活動(dòng)有關(guān)，LF/HF反應(yīng)交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的均衡性。本研究結(jié)果顯示，在排除年齡、性別、血脂異常等其他心血管病危險(xiǎn)因素之后，同樣的PM2.5暴露情況，ACS組的HRV指標(biāo)明顯低于對(duì)照NCHD組，時(shí)域指標(biāo)SDNN、RMSSD和頻域指標(biāo)VLF、LF、HF、LF/HF的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，說明PM2.5暴露使ACS患者的HRV下降，自主神經(jīng)損傷加重，這可能影響患者的遠(yuǎn)期預(yù)后。其可能的機(jī)制為PM2.5直接作用于心肌離子通道，肺神經(jīng)反射弧，激動(dòng)交感神經(jīng)興奮，同時(shí)抑制副交感神經(jīng)的心臟信號(hào)傳導(dǎo)，導(dǎo)致心臟自主神經(jīng)調(diào)節(jié)失衡，進(jìn)而降低HRV[18]。本研究還發(fā)現(xiàn)ACS組患者的平均心率和收縮壓高于NCHD組(P<0.05)，且NCHD組的收縮壓也高于正常值，兩組的舒張壓在正常值范圍之內(nèi)，這可能與PM2.5暴露致使ACS患者自主神經(jīng)系統(tǒng)張力改變，交感神經(jīng)活性升高有關(guān)。

綜上，PM2.5暴露可以加重ACS患者的自主神經(jīng)調(diào)節(jié)失衡，致使心率加快，收縮壓升高，這將成為ACS患者預(yù)后不良的一個(gè)因素。因此臨床上對(duì)于ACS患者，除了積極地給予常規(guī)治療方案外，還應(yīng)該有效地避免暴露于PM2.5環(huán)境，改善遠(yuǎn)期預(yù)后。另一方面，本研究?jī)H在新鄉(xiāng)一個(gè)地區(qū)進(jìn)行，為單中心樣本研究，可能存在一定程度的選擇偏倚，且研究觀察時(shí)間有限，不同的時(shí)間地點(diǎn)PM2.5的成分不同，因此研究結(jié)果有待在多中心大規(guī)模研究中完善。

[1] 張小曳,孫俊英,王亞強(qiáng),等.我國(guó)霧-霾成因及其治理的思考[J].科學(xué)通報(bào),2013，(13):1178-1187.

[2] Rd P C,Dockery D W.Health effects of fine particulate air pollution:lines that connect[J].Journal of the Air & Waste Management Association,2006,56(10):709-742.

[3] Shah A S,Langrish J P,Nair H,et al.Global association of air pollution and heart failure:a systematic review and meta-analysis[J].Lancet,2013,382(9897):1039.

[4] Wilson M D.Ergonomics.The effect of occupational exposure to environmental tobacco smoke on the heart rate variability of bar and restaurant workers[J].J Occup Environ Hyg,2010,7(7):44-49.

[5] Thayer J F,Ahs F,Fredrikson M,et al.A meta-analysis of heart rate variability and neuroimaging studies:implications for heart rate variability as a marker of stress and health[J].Neurosci Biobehav Rev,2012,36(2):747-756.

[6] Huikuri H V,M?kikallio T H,Airaksinen K E J,et al.Power-law relationship of heart rate variability as a predictor of mortality in the elderly[J].Circulation,1998,97(20):2031.

[7] Liao D,Cai J,Rosamond W D,et al.Cardiac autonomic function and incident coronary heart disease:a population-based case-cohort study.The ARIC Study.Atherosclerosis Risk in Communities Study[J].Am J Epidemiol,1997,145(8):696-706.

[8] 中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)急診醫(yī)師分會(huì).急性冠脈綜合征急診快速診療指南[J].中華急診醫(yī)學(xué)雜志,2016,25(4):73-80.

[9] 中國(guó)肥胖問題工作組數(shù)據(jù)匯總分析協(xié)作組.我國(guó)成人體重指數(shù)和腰圍對(duì)相關(guān)疾病危險(xiǎn)因素異常的預(yù)測(cè)價(jià)值:適宜體重指數(shù)和腰圍切點(diǎn)的研究[J].中華流行病學(xué)雜志,2002,23(1):5-10.

[10] 葛均波,徐永健.內(nèi)科學(xué)[M].第8版.北京:人民衛(wèi)生出版社,2013:220.

[11] Brook R D,Franklin B,Cascio W,et al.Air Pollution and Cardiovascular Disease A Statement for Healthcare Professionals From the Expert Panel on Population and Prevention Science of the American Heart Association[J].Circulation,2004,109(21):2655.

[12] Simkhovich B Z,Kleinman M T,Kloner R A.Particulate air pollution and coronary heart disease[J].Current Opinion in Cardiology,2009,24(6):604-609.

[13] Brook R D,Rajagopalan S,Pope C A,et al.Particulate Matter Air Pollution and Cardiovascular Disease An Update to the Scientific Statement From the American Heart Association[J].Circulation,2010,121(21):2331-2378.

[14] Reed M J,Robertson C E,Addison P S.Heart rate variability measurements and the prediction of ventricular arrhythmias[J].Qjm Monthly Journal of the Association of Physicians,2005,98(2):87-95.

[15] Zhang J.Secondhand tobacco smoke exposure and heart rate variability and inflammation among non-smoking construction workers:a repeated measures study[J].Environmental Health,2013,12(1):1-8.

[16] Bernardi L,Wdowczykszulc J,Valenti C,et al.Effects of controlled breathing,mental activity and mental stress with or without verbalization on heart rate variability[J].J Am Coll Cardiol,2000,35(6):1462-1469.

[17] 孫瑞龍,吳寧,楊世豪,等.心率變異性檢測(cè)臨床應(yīng)用的建議[J].中華心血管病雜志,1998,26(4):252-255.

[18] 陳鵬,陳宇,張城,等.論述PM2.5與心血管疾病的關(guān)聯(lián)[J].吉林醫(yī)學(xué),2014,35(7):1493-1495.

EffectofPM2.5onheartratevariability,heartrateandbloodpressureofacutecoronarysyndromepatients

Wang Lihua1, Guo Weili1, Zhao Lipei1, Li Shilin1, Li Yibo1, Wu Weidong2, Liu Lingling1

(1.DepartmentofCardiovascular,XinxiangCentralHospital,Xinxiang453000,China; 2.SchoolofPublicHealth,XinxiangMedicalUniversity,Xinxiang453003,China)

ObjectiveTo study the effect of fine particulate matter (particulate matter 2.5, PM2.5) on heart rate variability(HRV), heart rate and blood pressure in acute coronary syndrome (ACS) patients.MethodsThe air quality condition from November of 2015 to April of 2016 was monitored, 138 ACS patients and 142 non coronary heart disease(NCHD)patients were recruited who hospitalized in Xinxiang Central Hospital when the air quality were medium pollution and over medium pollution. Twenty-four hours ambulatory electrocardiogram examination and blood pressure measurement were performed in ACS patients within 72 hours after onset, the NCHD patients were carried above noted examination at the same time. The HRV indices value, average heart rate and blood pressure results of all the recruited subjects were documented.Results① The time domain indices which included standard deviation of normal to normal intervals (SDNN) and the square root of the mean squared differences of successive normal heart beats (RMSSD) were significantly lower in the ACS group than that in the NCHD group (Pall <0.05), and the frequency domain indices which included very low frequency (VLF), low frequency power (LF), high frequency power (HF) and LF/HF were significantly lower in the ACS group than in the NCHD group (Pall <0.05). ② The average heart rate and systolic pressure in the ACS group were significantly higher than in the NCHD group (Pall <0.05), while the diastolic pressure was similar between the two groups(P>0.05).ConclusionPM2.5exposure can reduce the HRV, increase the average heart rate and systolic pressure in the ACS patients, and increase the systolic pressure in the NCHD patients, while the higher systolic pressure in the ACS patients is more obvious.

particulate matter 2.5；acute coronary syndrome；heart rate variability；blood pressure

新鄉(xiāng)市科技攻關(guān)項(xiàng)目(ZG15032)。

劉玲玲，E-mail：liuling 258@126.com。

R 541.1

10.3969/j.issn.1004-437X.2017.20.004

2017-03-03)