PM2.5對血壓的影響

徐建輝(綜述),何榮華(審校)

(孝感市中心醫(yī)院心血管內(nèi)科，湖北 孝感 432000)

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臨床醫(yī)學(xué)

PM2.5對血壓的影響

徐建輝(綜述),何榮華※(審校)

(孝感市中心醫(yī)院心血管內(nèi)科，湖北 孝感 432000)

摘要：近年來隨著空氣質(zhì)量下降，人們更加重視環(huán)境污染的危害性。相關(guān)研究表明，空氣污染物(主要是PM2.5)與心血管疾病關(guān)系密切。PM2.5會增加心血管疾病的發(fā)病率和病死率。心血管疾病如高血壓，血栓形成，血管功能障礙，動脈粥樣硬化，心肌梗死和心臟自主調(diào)節(jié)功能紊亂等也被認為與空氣污染物有關(guān)。PM2.5對血壓影響的確切機制尚不清楚，其可能機制是PM2.5通過直接作用、氧化應(yīng)激、炎癥及自主神經(jīng)系統(tǒng)功能失調(diào)，繼而導(dǎo)致血管舒縮功能受損，最終引起血壓的變化。

關(guān)鍵詞：血壓；PM2.5；氧化應(yīng)激/炎癥；自主神經(jīng)

近年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展和城市化進程的不斷加快，空氣污染日益嚴(yán)重，由此引發(fā)了一種災(zāi)害性氣候，稱為陰霾天氣。流行病學(xué)研究表明，在陰霾天氣時，醫(yī)院住院人數(shù)明顯增加，主要影響呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)[1]。而大量關(guān)于空氣中顆粒物對健康影響的研究也顯示環(huán)境中顆粒物濃度的微小變化會增加急性心血管疾病的發(fā)病率和病死率[2-6]。陰霾天氣中的顆粒物以PM2.5對人體產(chǎn)生的危害最大。在一項關(guān)于北京奧運會期間的空氣質(zhì)量與心肺功能的研究中，研究者發(fā)現(xiàn)改善空氣質(zhì)量不僅會對易感人群有幫助，而且還能降低健康成年人體內(nèi)的氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、心率和血壓[7]。隨著人們對空氣污染危害以及控制空氣污染的重要性的了解，越來越多的人開始關(guān)注PM2.5對血壓的影響，現(xiàn)就PM2.5對血壓的影響予以綜述。

1PM2.5的定義

PM2.5也稱細顆粒物，是指大氣總懸浮顆粒物中空氣動力學(xué)直徑≤2.5 μm的粒子。它是空氣中各種氣態(tài)污染物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二次粒子。PM2.5主要產(chǎn)生于交通、制造、能源等行業(yè)中的高溫燃燒過程。由于其表面積較大，吸附大量有害物質(zhì)(如重金屬、酸性氧化物、有機污染物、細菌和病毒等)，且能通過呼吸到達肺泡，其中<0.1 fm的粒子還可以通過肺間質(zhì)，隨血循環(huán)到達其他器官，因此其對人體健康的危害較粗顆粒物大[8]。

2PM2.5對血壓的影響

多項研究結(jié)果表明，不同劑量的PM2.5對血壓的影響是不同的。Brook等[3-4]研究結(jié)果顯示，PM2.5會引起血壓升高，Cheng等[9]研究表明PM2.5會導(dǎo)致血壓下降，而Mills等[5]研究結(jié)果卻顯示PM2.5對血壓沒有影響。導(dǎo)致這種結(jié)果的原因除了與各個研究中PM2.5的劑量不同相關(guān)外，可能還與所含化學(xué)物質(zhì)成分及暴露方法等不同有關(guān)。

2.1人群研究一項來自中國臺灣的人群調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，空氣中顆粒物的增加會導(dǎo)致血壓升高[10]。而另一項同樣來自中國臺灣的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在一定劑量的PM2.5中暴露1年后，受試者的血壓、血糖、血脂均升高，同時還伴隨有炎癥反應(yīng)[11]。而國內(nèi)的另一項調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，長期暴露于一定劑量的PM2.5中，會導(dǎo)致受試者血壓升高，但這種差異只在男性人群中差異有統(tǒng)計學(xué)意義[12]。Brook等[13]的研究也同樣顯示，暴露于PM2.5會使舒張壓顯著升高。Brook等[14]在隨后的研究中發(fā)現(xiàn)，暴露于高濃度的PM2.5會導(dǎo)致血壓適度幅度的升高，同時超聲發(fā)現(xiàn)動脈收縮的趨勢更明顯。而社區(qū)環(huán)境中相近濃度的PM2.5不會出現(xiàn)這些現(xiàn)象，這提示著可能是周邊環(huán)境中PM2.5特殊成分引起這種不同的心血管反應(yīng)。

Auchincloss 等[15]的一項調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，PM2.5與脈搏壓和收縮壓有關(guān)，而與平均動脈壓和舒張壓的關(guān)系不大；在道路交通污染中，PM2.5與血壓之間的聯(lián)系更緊密。北京的一項關(guān)于PM2.5與血壓相關(guān)性的研究得出了類似的結(jié)論，受試者為60名卡車司機和60名辦公室人員，前者所處環(huán)境的PM2.5高于后者，結(jié)果顯示，經(jīng)過校正后，只有卡車司機的脈搏壓高于辦公室人員，但收縮壓、舒張壓、平均動脈壓差異均無統(tǒng)計學(xué)意義[16]。Mills等[17]研究顯示，低劑量的PM2.5不影響血壓的變化且不損害血管功能。這些研究提示，一定劑量的PM2.5會對血壓產(chǎn)生影響，并且在人群中得到了證實。

2.2動物實驗同樣的，在動物實驗中，暴露于PM2.5后實驗動物的血壓變化也呈現(xiàn)多樣性。在Wang等[18]的實驗中，暴露于PM2.5會導(dǎo)致大鼠血壓升高，同時伴有C反應(yīng)蛋白、丙二醛水平的增加。在Nemmar等[19]的實驗中，暴露于PM2.5后大鼠血壓升高，并伴隨著炎癥和氧化應(yīng)激。在其隨后的實驗中發(fā)現(xiàn)，血壓正常的老鼠暴露于PM2.5后血壓明顯升高。體內(nèi)及體外實驗均證實暴露于PM2.5會影響血壓，并且這些影響在高血壓動物模型中將會惡化[20]。

與上述實驗不同的是，Cheng等[9]的實驗則顯示PM2.5導(dǎo)致SD大鼠血壓下降。在Wichers等[21]的實驗中，PM2.5的影響是劑量依賴性的，通過肺部滴灌PM2.5，中高劑量組血壓明顯下降，但低劑量組變化不大。以上這些結(jié)果表明，PM2.5對血壓的影響可能是呈劑量依賴性的。在某個范圍內(nèi)，會導(dǎo)致血壓升高，但超出了這個劑量后，可能由于其毒性作用反而導(dǎo)致血壓下降。

3PM2.5影響血壓的可能機制

目前尚不清楚PM2.5影響血壓的確切機制，可能存在以下3種機制：直接作用、氧化應(yīng)激/炎癥、自主神經(jīng)系統(tǒng)功能平衡失調(diào)。

3.1直接作用吸入肺部的PM2.5中的細微顆?；虿蝗芙獾募{米粒能直接轉(zhuǎn)移到循環(huán)當(dāng)中，進而影響心血管系統(tǒng)。由于它們的顆粒大小、所帶電荷、化學(xué)成分和容易形成聚集物的特性，這些細微顆粒能順利穿過肺部組織的上皮細胞或是肺-血液屏障[22-24]。這種轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象在動物中得到了證實[22,24]，但是在人體內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)[23,25]。一旦這種納米粒進入了循環(huán)，它們就會導(dǎo)致局部的氧化應(yīng)激和炎癥，進而影響血管內(nèi)皮，最終導(dǎo)致血壓發(fā)生改變。

3.2氧化應(yīng)激/炎癥-內(nèi)皮功能障礙PM2.5儲存于肺部會導(dǎo)致局部出現(xiàn)炎癥反應(yīng)，緊接著會引發(fā)系統(tǒng)炎癥[6]。氧化應(yīng)激產(chǎn)物和炎性細胞因子釋放入血液循環(huán)中。由于氧自由基的作用，暴露于PM2.5后心臟和肺部的活性氧化物增加[26]。炎癥反應(yīng)是連接PM2.5與影響健康因素生物學(xué)機制。C反應(yīng)蛋白是一種重要的伴隨著促炎癥反應(yīng)的急性期反應(yīng)物，被認為是出現(xiàn)炎癥反應(yīng)的一種經(jīng)典標(biāo)志物[27]。體內(nèi)及體外的動物實驗均證實暴露于PM2.5后C反應(yīng)蛋白水平增加[18-19]。在關(guān)于北京奧運會期間的空氣污染對健康影響的人群研究中，研究者發(fā)現(xiàn)空氣污染會人體內(nèi)炎癥反應(yīng)增加[28-29]。而在Rudez等[30]和Wu等[31]群實驗中卻發(fā)現(xiàn)，空氣污染不會導(dǎo)致人體出現(xiàn)系統(tǒng)炎癥。此外，在Wang等[18]的實驗中還發(fā)現(xiàn)，暴露于PM2.5后內(nèi)皮素Ⅰ及血管內(nèi)皮生長因子降低，提示血管內(nèi)皮受損，表明PM2.5可能是通過炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激損害內(nèi)皮系統(tǒng)從而發(fā)揮作用。Davel等[32]的實驗同樣發(fā)現(xiàn)，暴露于PM2.5后乙酰膽堿在肺動脈上引起的舒張作用明顯受損。肺動脈組織內(nèi)皮型一氧化氮合酶蛋白表達明顯受限，且內(nèi)皮型一氧化氮合酶水平降低與乙酰膽堿引起的舒張受限呈正相關(guān)，提示肺動脈上的內(nèi)皮功能障礙可能與一氧化氮合成受限及血管炎癥有關(guān)。在檢測PM2.5對大鼠腎動脈功能的影響實驗中發(fā)現(xiàn)，PM2.5會導(dǎo)致血管對乙酰膽堿的反應(yīng)降低，且內(nèi)皮型一氧化氮合酶水平顯著降低。由于乙酰膽堿對血管的舒張作用是內(nèi)皮依賴性的，提示PM2.5會導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能受損，而一氧化氮/內(nèi)皮型一氧化氮合酶則可能是其相關(guān)機制[33]。另外，在細胞實驗中也發(fā)現(xiàn)，PM2.5對血管內(nèi)皮細胞具有毒害作用，并可能是通過氧化損傷途徑導(dǎo)致血管內(nèi)皮細胞死亡[8]。

另外，在人群研究中也發(fā)現(xiàn)，PM2.5可能會損害內(nèi)皮功能。長期暴露于PM2.5導(dǎo)致血流介導(dǎo)的血管擴張降低。肱動脈的超聲結(jié)果顯示，長期暴露于PM2.5會導(dǎo)致內(nèi)皮功能降低。這將很好地解釋空氣污染與心血管疾病病死率的關(guān)系。PM2.5可能是通過氧化應(yīng)激，炎癥及自主神經(jīng)系統(tǒng)功能失調(diào)影響動脈管壁進而增加心血管疾病的發(fā)病率和病死率。同時，在動脈粥樣硬化的多民族研究隊列中研究發(fā)現(xiàn)，長期接觸PM2.5與一氧化氮介導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙的關(guān)系密切，證實PM2.5是心血管疾病的獨立危險因素[34]。

3.3自主神經(jīng)系統(tǒng)功能失調(diào)心率變異率、休息時的心率、血壓等是由交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)的分支自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)。心率變異率及血壓的變化表明心臟自主調(diào)節(jié)功能失調(diào)，并且預(yù)示著長期的心臟病的發(fā)病率和病死率[35]。有觀點認為，PM2.5會導(dǎo)致心率及心律調(diào)節(jié)失衡，暴露于PM2.5后發(fā)現(xiàn)心率變異率全部降低繼而出現(xiàn)心律失常[36-37]。動物實驗表明PM2.5會影響心臟的自主神經(jīng)系統(tǒng)，實驗中犬暴露于PM2.5后心率變異率發(fā)生改變顯示心臟的自主調(diào)節(jié)功能失調(diào)[38]。在人群試驗中發(fā)現(xiàn)，暴露于PM2.5數(shù)分鐘會引起健康年長受試者心率增加，同時與室外環(huán)境比較，室內(nèi)時PM2.5對心率變異率的影響更明顯[39]。

目前引起心臟自主調(diào)節(jié)功能紊亂詳細的機制還不清楚，很可能是PM2.5通過呼吸道進入肺組織，并沉積在肺組織上，直接通過肺部的刺激性受體引起肺部的神經(jīng)反射激活，從而改變了系統(tǒng)的自主平衡(如副交感神經(jīng)或交感神經(jīng)系統(tǒng)的活動或壓力感受器)。動物實驗提供了這種鼻咽部及呼吸道受體刺激的證據(jù)[40]。

4結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境污染也在逐年加重。其中，空氣質(zhì)量的下降顯得尤為突出。空氣污染中的PM2.5對人體危害甚大。一定劑量的PM2.5會對血壓產(chǎn)生影響。目前PM2.5影響血壓的確切機制還不清楚，其可能通過以下3條途徑損害心血管系統(tǒng)：直接作用；氧化應(yīng)激/炎癥；自主神經(jīng)平衡失調(diào)。PM2.5影響血壓的機制很復(fù)雜，有待于進一步的更加深入的探究。

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Study on the PM2.5 Influence on Blood PressureXUJian-hui，HERong-hua.(DepartmentofCardiovascularMedicine,XiaoganCentralHospital,Xiaogan432000,China)

Abstract:In recent years,with the air quality getting worse,people pay more attention to the harmfulness of environmental pollution which damages our health.Related studies have shown that air pollutants(mainly PM2.5) is closely related to cardiovascular disease.PM2.5 can increase the morbidity and mortality of cardiovascular diseases.Cardiovascular diseases such as hypertension，thrombosis，vascular dysfunction，atherosclerosis，myocardial infarction and cardiac autonomic regulation dysfunction are considered to be related to air pollutants as well.The exact mechanism of the impact of PM2.5 on blood pressure is unclear,and the potential mechanisms may be PM2.5 direct function，oxidative stress/systemic inflammation and dysfunction of the autonomic nervous system,which in turn lead to impaired vasomotor function,and ultimately affect the blood pressure.

Key words：Blood pressure； PM2.5； Oxidative stress/inflammation； Autonomic nerves

收稿日期：2014-11-10修回日期：2015-03-19編輯：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.20.024

中圖分類號：X513; R54

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)20-3710-04