大氣污染物與急性心肌梗死風險的研究進展

劉嘯樂，范中杰

作者單位：1 100730 北京,中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院心內(nèi)科

急性心肌梗死是死亡率較高的危重疾病，對患者生活質(zhì)量和機體功能產(chǎn)生深遠的負面影響?！睹绹呐K病數(shù)據(jù)報告2017》顯示[1]，心肌梗死在美國20歲以上人群的患病率為3%，其中男性為3.8%，女性為2.3%，每年約580 000例新發(fā)心肌梗死事件，210 000例再發(fā)心肌梗死事件，大約每40 s，就有一個美國人發(fā)生心肌梗死。根據(jù)《中國心血管病報告2016》[2]，2002～2015年我國急性心肌梗死死亡率總體呈上升態(tài)勢，從2005年起，急性心肌梗死死亡率呈現(xiàn)快速上升趨勢。2010年第六次人口普查數(shù)據(jù)顯示，2013年中國大陸15歲以上人群缺血性心臟病的患病數(shù)約11 396 104人，60歲以上人群缺血性心臟病患病率為27.8‰。

除了傳統(tǒng)的心血管病風險因素外，空氣污染物是近年來愈發(fā)被關注的危險因素，很多研究發(fā)現(xiàn)其與急性心肌梗死的發(fā)生存在相關性，根據(jù)世界衛(wèi)生組織的估算，全球每年有將近8 000 000的殘疾及800 000的死亡事件與顆粒物的暴露有關。全球疾病負擔也將空氣污染列為致殘、致死的重要原因之一[3,4]。隨著工業(yè)化和城市化的發(fā)展，燃料燃燒和機動車尾氣排放使空氣污染呈現(xiàn)了更復雜的污染特征，尤其是部分發(fā)展中國家，空氣污染情況更為嚴重，引發(fā)廣泛的健康問題。本文重點探討主要大氣污染物影響急性心肌梗死發(fā)生的流行病學證據(jù)，并對其病理生理過程進行解釋和探討。

1 大氣污染物的分類和來源

大氣污染物是指由于人類活動或自然過程排入大氣的并且對人和環(huán)境產(chǎn)生有害影響的物質(zhì)，這些物質(zhì)可以氣體、固體或液體懸浮物等形式存在，是多種成分的復雜混合物，主要成分包括：顆粒物PM2.5（直徑≤2.5 μm）、PM10（直徑≤10.0 μm），氣體污染物二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）。一些污染物是直接在燃燒過程中形成的，而另一些污染物則是通過太陽紫外線輻射和光化學反應形成的。燃煤塵、交通道路揚塵、機動車尾氣塵、工業(yè)過程粉塵、建筑揚塵是顆粒物的主要來源。另外，一些工廠如化工、冶煉、建材等的運行也會產(chǎn)生大量的污染固體顆粒。燃煤造成的SO2是大氣中SO2的主要來源，占大氣中SO2總量的80%～90%，主要產(chǎn)生于燃煤電廠、工業(yè)鍋爐、窯爐、交通工具及生活民用行業(yè)。NO2除自然來源外，主要來自于燃料的燃燒、城市汽車尾氣。此外，工業(yè)生產(chǎn)過程也可產(chǎn)生一些NO2，據(jù)估計，全世界人為污染每年排出的氮氧化物大約5300萬噸。

2 大氣污染物與急性心肌梗死風險的流行病學研究

2.1 大氣污染物長期暴露與急性心肌梗死風險目前，大氣污染物長期暴露對急性心肌梗死發(fā)生風險影響的研究相對較少，且少有以急性心肌梗死作為單獨結(jié)局終點的研究，多數(shù)研究以心肌梗死及其他心血管事件的發(fā)生作為復合研究終點。其中較有代表性的是在歐洲進行的一項研究，此研究入組了歐洲空氣污染研究中的11組隊列人群，并對其進行了平均11.5年的隨訪，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當PM2.5濃度升高5 μg/m3時，冠狀動脈（冠脈）事件的風險可增加13%，當PM10濃度升高10 μg/m3時，冠脈事件的風險增加12%[5]。另一項在美國36個大城市進行的研究，對65 893名絕經(jīng)后婦女進行了平均6年的隨訪，結(jié)果顯示PM2.5濃度每升高10 μg/m3，心血管事件發(fā)生風險增加24%（95%CI：1.09%～1.41%）[6]。亞洲城市也進行過相關研究，在韓國首爾，研究者對136 094名18歲以上且沒有心臟基礎疾病的人群進行了平均7年的隨訪，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當PM2.5濃度升高1 μg/m3時，主要心血管事件的風險比為1.36（95%CI：1.29～1.43），此外，其他污染物PM2.5-10、CO、SO2和NO2濃度的升高也可增加急性心肌梗死的風險[7]。Madrigano等在伍斯特心臟病發(fā)作研究的基礎上，在1995～2003年對馬薩諸塞州大伍斯特市的心肌梗死發(fā)病率變化進行了調(diào)查，研究納入了4467例急性心肌梗死確診病例及9072例對照，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PM2.5升高一個四分位間距（0.59 μg/m3）濃度時，急性心肌梗死發(fā)生風險增加16%（95%CI：4%～29%）[8]。由于大氣污染物的暴露過程是慢性終生性的，因此它持續(xù)性的長期健康危害需要引起重視。有既往研究顯示，與PM2.5短期暴露相比，在PM2.5高暴露地區(qū)長期居住的居民，發(fā)生急性心肌梗死的風險要高出5～10倍[9]。大氣污染物的長期效應需要更多的研究進行進一步探討。

2.2 大氣污染物短期暴露與急性心肌梗死風險近二十年，大氣污染物短期暴露對心血管疾病不利影響的證據(jù)大幅增加。Mustafié等將大氣污染物短期暴露與急性心肌梗死風險的相關性做了Meta分析，共納入了17篇運用時間序列或病例對照的方法進行研究的文獻[10]。將污染物（PM2.5、PM10、NO2、SO2、O3）濃度統(tǒng)一標準化為升高10 μg/m3，CO標準化為升高1 mg/m3，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PM2.5、PM10、NO2、SO2、CO的濃度升高可增加急性心肌梗死的發(fā)生風險，RR值分別為1.025（95%CI：1.015～1.03）、 1.006（95%CI：1.002～1.009）、1.011（95%CI：1.006～1.016）、1.010（95%CI：1.003～1.017）和1.048（95%CI：1.026～1.070），效應最強的是CO和PM2.5。與交通相關的大氣污染物是與現(xiàn)代社會高度相關，且是現(xiàn)代城市大氣污染的主要來源之一。氮氧化物是與交通相關污染物的重要組成部分，Marius等人證明了氮氧化物濃度的快速升高可導致急性心肌梗死的風險增加，當24 h內(nèi)的NOX濃度升高20 mg/m3時，急性心肌梗死的風險可增加121%，當24 h內(nèi)的NO2濃度升高8 mg/m3時，急性心肌梗死的風險可增加73%[11]。污染較嚴重的發(fā)展中國家最近也進行了相關研究，中國26個城市進行的一項病例對照研究中，探討了PM2.5與急性心肌梗死發(fā)病的相關性，研究中納入了106 467例急性抬高型心肌梗死患者和12 719例急性非ST段抬高型急性心肌梗死患者，結(jié)果顯示，lag2、lag3、lag4及l(fā)ag0～5 d的PM2.5升高一個四分位間距從（47.5 μg/m3）濃度時，急性ST段抬高型心肌梗死發(fā)生風險分別升高0.6%（95%CI：0.1%～1.1%）、0.8%（95%CI：0.3%～1.3%）、0.6%（95%CI：0.1%～1.1%）和0.9% （95%CI：0%～1.8%）[12]。2014～2015年在中國14個城市進行的大氣污染物與急性心肌梗死住院率的研究顯示，PM10、SO2、NO2、CO每升高一個四分位間距的濃度時，急性心肌梗死的住院風險分別增加0.8%（95%CI：0.1%～1.6%）、 2.0%（95%CI：1.2%～2.9%）、2.2%（95%CI：1.4%～3.1%）和1.1%（95%CI：0.4%～1.8%）[13]。

3 大氣污染物影響急性心肌梗死發(fā)病的病理生理機制

大氣污染物影響心血管疾病的病理生理學機制已經(jīng)通過了美國心臟病協(xié)會和歐洲心臟病學會的詳細審查。主要有三種途徑，首先，大氣污染物進入肺泡后，觸發(fā)肺組織的氧化應激反應和炎癥反應，繼而向血液中釋放大量的致炎因子和促血栓物質(zhì)。另外，污染物或其成分也可以直接進入血液循環(huán)，從而誘發(fā)血液中的氧化應激反應和炎癥反應，釋放致炎因子和促血栓物質(zhì)，此外，顆粒物中的超微顆粒物、可溶性金屬及有機化合物可以導致血管收縮、內(nèi)皮功能紊亂、活性氧增多、血壓升高、動脈粥樣硬化、血小板反應增強等反映[14-19]。最后，有基于動物和人群的研究顯示，大氣污染物可以引起人體自主神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)，交感神經(jīng)反應增強，副交感神經(jīng)反應減弱。繼而導致血管收縮、內(nèi)皮功能紊亂、活性氧增多、血壓升高、血小板反應增強、心率變異性下降、心率加快以及心率失常風險增加，造成這些影響的潛在機制尚不清楚，除了大氣污染物可能激活肺部神經(jīng)反射弧線外，還可能是污染物對心臟離子通道的直接作用，或增強的全身炎癥狀態(tài)的后果[20]。

4 預防

一個健康危險因素與社會公共衛(wèi)生的相關性不僅取決于這個危險因素對個體的相對風險大小，還與它在人群中存在的普遍性有關。比如過量飲酒有很高的急性心肌梗死風險，但在人群中只有一少部分人過量飲酒，因此它在全人群中引起心血管病的風險并不高。而大氣污染物的暴露范圍是全人群，即使它所增加的個體心血管病相對風險不多，也會有很高的公共健康風險。因此，與一些已被廣泛接受的危險因素（如大量飲酒、抽煙等）相比，大氣污染所帶來的人群心血管病風險也是不容忽視的。

在既往患有心血管病或有心血管病風險的患者中，大氣污染物的不利健康影響更明顯[21]。因此，在人群中進行積極的心血管病一級和二級預防，對減少由大氣污染導致的急性心肌梗死的發(fā)生有重要意義。

減少大氣污染及其不利心血管健康危害需要個人和政府的共同努力。對于個體，尤其是患有心血管基礎疾病的個體來說，在污染嚴重的天氣應減少室外活動并使用室內(nèi)空氣凈化器[22]，避免在車流量大的道路附近步行和騎車[23]。飲食方面，食用一些特定的具有抗氧化作用的食物，如西蘭花、卷心菜、菜花、甘藍等，可能對大氣污染的不利健康影響有一定抵抗作用[24]。對醫(yī)療服務提供者和高危人群進行大氣污染健康危害的廣泛宣傳和教育。另外，空氣質(zhì)量監(jiān)測部門應將可靠地空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進行實時播報，以便告知和提醒人們空氣污染情況。

越來越多的研究表明，控制大氣污染可降低心血管事件的發(fā)生風險。2016年杭州G20峰會期間，空氣質(zhì)量得到改善，使急性心肌梗死的入院率有所減少[25]。此外，北京市公共場所禁煙條例的實施，也使急性心肌梗死的住院率降低大約17%[26]。美國印第安納州的馬里昂縣實施禁煙條例后，急性心肌梗死每月入院人數(shù)減少了20%（95%CI：14～25）[27]。

目前，有三分之一居住在城市地區(qū)的歐洲人，處在空氣污染暴露水平高于歐盟空氣質(zhì)量標準的地區(qū)，如果按照更嚴格的WHO標準來估算，則有90%的歐洲人的暴露水平超標。對于污染水平更嚴重的中國等發(fā)展中國家來說，情況就更為嚴峻了。控制這種情況的最有效方法是制定嚴格的空氣質(zhì)量控制政策，并確保這些政策能被人們嚴格遵守[28]。

5 小結(jié)

隨著近年流行病學研究的進展，大氣污染對健康的不利影響得到越來越多的認知和關注。目前認為，大氣污染物可導致急性心肌梗死的風險增加，其可能途徑有：炎癥反應、氧化應激反應和自主神經(jīng)功能失調(diào)。通過人群流行病學分析，可以為政府制定空氣質(zhì)量標準提供依據(jù)，間接反映大氣污染治理措施是否有效，并為相關節(jié)能減排政策提供支持，同時也可使更多的人了解空氣污染對健康的危害，學會應對重污染事件的防護措施，以降低健康危害。

雖然有關大氣污染物暴露和急性心肌梗死風險的研究已經(jīng)取得了一定進展，但現(xiàn)有研究仍存在一些不足：①現(xiàn)有研究大多集中在歐美發(fā)達國家，在空氣污染較嚴重的發(fā)展中國家開展較少。因此，不同種族以及不同污染物的基礎暴露水平是否會導致不同的研究結(jié)果尚不明確。②大氣污染物對心肌梗死風險長期效應的研究較少，仍需更多隊列證據(jù)來支持。③目前的流行病學研究，污染物暴露大多未監(jiān)測到個體水平。若使用更個體化暴露濃度，會更大程度地減少污染物暴露的誤差。④在統(tǒng)計過程中尚存在未被發(fā)現(xiàn)的潛在混雜因素，它們可能導致研究結(jié)果的偏倚，故今后的研究應盡量獲取相關數(shù)據(jù)并進行潛在混雜因素的進一步發(fā)掘。