北京市黑碳及PM2.5对代谢综合征患者心血管健康影响的赫及机制研究

摘要

背景:　　空气污染是全球范围内一项重大的公共卫生问题，严重影响人类健康。这一问题在中国尤为显著。最新的全球疾病负担报告指出，空气污染是增加全球病死率的主要原因之一。对2010年导致中国伤残调整生命年这一公共卫生负担指标明显增加的因素排序，环境空气污染和室内空气污染分列第四、第五位。流行病学研究发现，空气污染增加心血管疾病风险，诱发心血管事件，增加心血管疾病的发病率和死亡率。既往对细颗粒物( Particulate Matter with Aerodynamic Diameter Less than2.5μm，PM2.5)等空气污染物的研究多在空气污染水平相对较低的欧美等国进行，并且近年研究发现，黑碳( Black Carbon，BC)作为与人类活动密切相关由燃烧产生的空气污染物，具有独立于PM2.5之外的致病作用。我国持续高水平的PM2.5和黑碳暴露是否具有相似的致病作用，报道尚少。　　目的:　　通过前瞻性随访，探索长期、高水平的个体化黑碳和环境PM2.5暴露，对长期居住在北京地区的代谢综合征患者心血管病中间指标如血压、心率变异性( HeartRate Variability，HRV)以及血管内皮功能、动脉僵硬度及实验室指标的影响。　　方法:　　入选不吸烟的代谢综合征患者65人，入组标准为长期居住于北京，家庭环境中无二手烟暴露。代谢综合征诊断标准，采用国际糖尿病联盟根据亚洲人群特点修订的工作定义。在筛查阶段，测量受试者基线资料（体重指数、腰围、腰臀比等）并填写饮食、活动和人口统计学问卷。对符合入组排除标准者进行为期4次，每次5天，间隔3个月左右的随访。　　基本研究流程如下：第1天，受试者在门诊佩戴黑碳仪（个体化黑碳监测）和全球卫星定位系统。随访5天中，个体化黑碳监测频率为5分钟一次。同时采集环境PM2.5、温湿度等大气污染和气象数据。期间受试者保持日常生活习惯，进行活动记录。　　第4天，佩戴24小时动态血压监测仪，收缩压( Systolic Blood Pressure，SBP)、舒张压( Diastolic Blood Pressure，DBP)和心率的记录频率为日间20分钟一次，夜间30分钟一次。同时佩戴动态心电图监测仪，以相同的时间间隔计算HRV的时域和频域指标。　　第5天，监测反映内皮功能的反应性充血指数( Reactive Hyperemia Index，RHI)，采用无创性设备记录脉搏波流速( Pulse Wave Velocity，PWV)和中心动脉血压。采集空腹静脉血用于实验室指标检测（血糖、血脂谱等）。　　患者入组时间为2012年2月14日至2012年7月14日，完成第4轮随访的时间为2013年7月4日。　　采用酶联免疫吸附法（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）检测受试者血清高分子脂联素（High Molecular Weight Adiponectin，HMW-APN）、瘦素和血管紧张素Ⅱ (AngiotensinⅡ，ANG-Ⅱ)水平。　　对单次测量数据，分析采取多元线性回归模型；血压和心率这些重复测量数据采用广义相加混合模型分析。　　结果:　　整个随访期间，环境PM2.5平均为101.1μg/m3（标准差94.9μg/m3），明显超出世界卫生组织规定的年均15μg/m3。个体化黑碳平均为5.3μg/m3(标准差5.2μg/m3)，同样明显高于北美主要城市黑碳水平。PM2.5水平和黑碳水平存在明显相关性。　　第一轮随访中，个体化黑碳的6到10小时移动平均值与BP呈明显正相关，黑碳对SBP的影响较DBP更大。黑碳的10小时移动平均值每增加1μg/m3，SBP升高2.2 mmHg (95% CI, 0.61-3.5mmHg), DBP升高1.6 mmHg (95% CI, 0.3-2.3mmHg)。从第7小时开始，个体化黑碳与HVR的频域指标低频与高频成分之比(LowFrequency to High Frequency Ratio, LF/HF)平均RR间期(Mean RR Interval，meanRR)呈现明显相关性。黑碳的10小时移动平均值每增加1μg/m3，LF/HF升高5.11% (95% CI, 0.62-9.60%), meanRR降低0.06% (95% CI, 0.01-0.11%)。未发现黑碳和PM2.5的不同延迟和移动平均值与内皮功能和动脉僵硬度的明显相关性。　　对四轮随访数据总体分析发现，个体化黑碳与中心动脉SBP和DBP正相关。在女性，随个体化黑碳暴露水平升高，RHI降低：在男性，黑碳水平和PWV呈负相关。　　ELISA检测中未发现个体化黑碳对血清HMW-APN和瘦素存在明显影响，但发现在急性暴露期ANG-Ⅱ水平与黑碳水平呈负相关。　　结论:　　本研究结果提示，在北京长期、高水平空气污染物暴露的状态下，人类活动相关的空气污染物——黑碳与代谢综合征患者的血压和HRV存在明显相关性并且对血管内皮功能和动脉僵硬度存在一定影响。城市化进程中产生的空气污染物可能通过影响自主神经系统功能等的一系列复杂机制，影响血压水平。

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