大氣臭氧長期暴露對(duì)社區(qū)自然人群抑郁、焦慮和壓力狀況的影響

劉曉慧，曹 寒，張 晗，王鄭芳，湯乃軍，牛凱軍，劉 括，?；燮?，高 琦，李冰瀟，彭文娟，謝韻漪，單廣良，張 玲

1. 首都醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)系（北京 100069）

2. 北京航天總醫(yī)院健康管理中心（北京 100076）

3. 天津醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院勞動(dòng)衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學(xué)系（天津 300070）

4. 天津醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營養(yǎng)流行病學(xué)研究所（天津 300070）

5. 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所流行病學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)系（北京 100730）

精神衛(wèi)生被認(rèn)為是公共衛(wèi)生的重要組成部分。世界衛(wèi)生組織發(fā)現(xiàn)目前全球精神障礙的患病率已達(dá)到22.1%[1]。 中國心理健康調(diào)查報(bào)告顯示中國精神障礙的疾病負(fù)擔(dān)較重，焦慮癥的患病率最高（7.6%），其次是情緒障礙（7.4%）[2]。心理健康受到社會(huì)和環(huán)境等多種因素影響，其致病機(jī)制尚不明確，有研究報(bào)道炎癥、氧化應(yīng)激和神經(jīng)遞質(zhì)紊亂可能是導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)疾病的致病因素[3]。近年來有研究發(fā)現(xiàn)大氣中PM2.5、PM10、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）和臭氧（O3）與神經(jīng)系統(tǒng)疾病密切相關(guān)[4]。一項(xiàng)針對(duì)德國、挪威、荷蘭和芬蘭的研究結(jié)果顯示NO2和PM10濃度增加與抑郁癥狀呈正相關(guān)[5]。另外，美國一項(xiàng)觀察性隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)O3和PM2.5暴露與抑郁發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[6]，且PM2.5暴露與焦慮癥狀存在顯著相關(guān)性[7]。最近兩篇關(guān)于短期O3暴露與抑郁關(guān)系的綜述并未發(fā)現(xiàn)兩者之間的顯著相關(guān)性[8-9]，而O3長期暴露的研究不足[6,10]。然而，O3具有強(qiáng)氧化劑的化學(xué)特性，有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)O3暴露可能會(huì)減少血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、白介素6（IL-6）、腫瘤壞死因子（TNFα）[11]和c-Fos[12]在不同腦區(qū)的表達(dá)。提示O3可能會(huì)嚴(yán)重干擾中樞神經(jīng)系統(tǒng)生理活動(dòng)，對(duì)人類行為、認(rèn)知和情緒產(chǎn)生影響，是心理健康受損的潛在環(huán)境危險(xiǎn)因素。目前我國關(guān)于O3與心理健康相關(guān)研究較少，因此，本研究在京津冀地區(qū)開展大氣污染物O3長期暴露對(duì)社區(qū)居民抑郁、焦慮和壓力狀況的影響調(diào)查，為探討大氣污染物O3對(duì)心理健康狀況的影響提供流行病學(xué)研究證據(jù)。

1 方法

1.1 一般資料

本研究數(shù)據(jù)基于2017年至2019年在京津冀地區(qū)進(jìn)行的社區(qū)自然人口慢性病隊(duì)列研究（CHCN-BTH）的基線調(diào)查，已在中國臨床試驗(yàn)注冊(cè)中心注冊(cè)（http://www.chictr.org.cn/showproj.aspx?proj=26656）。這項(xiàng)隊(duì)列研究旨在動(dòng)態(tài)監(jiān)測京津冀地區(qū)重大慢性病的流行趨勢(shì)，分析環(huán)境、生活方式、遺傳及其他危險(xiǎn)因素對(duì)重大慢性病發(fā)生和發(fā)展的影響[13]。本研究隨機(jī)選取北京、天津和河北地區(qū)的8個(gè)調(diào)查點(diǎn)進(jìn)行心理狀況調(diào)查。研究對(duì)象納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡在20～80周歲的人群；②在當(dāng)?shù)鼐幼?年以上；③身體無重大殘疾，無精神疾患；④非孕婦。排除標(biāo)準(zhǔn)：①無明確住址信息；②無法完成抑郁-焦慮-壓力量表（depression anxiety stress scale 21, DASS-21）評(píng)估；③問卷信息收錄不全。該研究獲得首都醫(yī)科大學(xué)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)，所有參與者均簽署了書面知情同意書。

由經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的調(diào)查員采用面對(duì)面?zhèn)€人訪談法進(jìn)行問卷調(diào)查，主要包括四個(gè)方面：①人口統(tǒng)計(jì)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息（年齡、性別、民族、教育程度、婚姻狀況、職業(yè)、月收入或年收入，以及家庭成員）； ②生活方式行為，包括吸煙、飲酒和體育鍛煉； ③慢性病的病史和用藥情況； ④慢性病的家族病史等。

1.2 抑郁、焦慮和壓力的評(píng)分方式

通過DASS-21，采用評(píng)分的方式判定有無抑郁、焦慮及壓力癥狀。該量表包括3個(gè)分量表，共21個(gè)題項(xiàng)，分別考察個(gè)體對(duì)抑郁、焦慮以及壓力等負(fù)性情緒體驗(yàn)程度。采用0～3分4點(diǎn)式評(píng)分，0分為不符合，3分為最符合或總是符合，每個(gè)分量表的7項(xiàng)得分之和乘以2為該分量表得分，得分范圍為0～42分，分?jǐn)?shù)越高說明抑郁、焦慮或壓力程度越嚴(yán)重。抑郁量表≤9分為正常，>9分判定為有抑郁癥狀；焦慮量表≤7分為正常，>7分判定為有焦慮癥狀；壓力量表≤14分為正常，>14分判定為有壓力癥狀。國內(nèi)外已有研究檢驗(yàn)該量表的信度效度良好[14-16]。整個(gè)問卷的Cronbach's α系數(shù)為0.924，3個(gè)維度抑郁、焦慮和壓力的Cronbach's α系數(shù)分別為0.821、0.766和0.846。

1.3 大氣污染物數(shù)據(jù)

通過大氣監(jiān)測站收集2014年1月至2018年12月期間大氣污染物O3、NO2和PM2.5的連續(xù)數(shù)小時(shí)數(shù)據(jù)。按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-2012）篩選有效空氣污染物數(shù)據(jù)。納入24 h測量中包含超過20 h的數(shù)據(jù)，計(jì)算NO2和PM2.5的日平均濃度。納入每天至少包含6 h的O3濃度數(shù)據(jù)計(jì)算8 h平均濃度。污染物年均濃度需要每年至少324個(gè)有效日平均值，以及每月至少27個(gè)有效日平均值（2月至少25個(gè)有效值），個(gè)人以社區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位采用最近監(jiān)測站的大氣污染物年均濃度作為評(píng)估長期大氣污染暴露的指標(biāo)，污染物長期暴露定義為基線調(diào)查前三年的平均濃度。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

連續(xù)性變量采用均值和標(biāo)準(zhǔn)差或中位數(shù)和四分位數(shù)范圍（IQR）進(jìn)行描述，分類變量采用計(jì)數(shù)和百分比（%）進(jìn)行描述。通過Wilcoxon秩和檢驗(yàn)或卡方檢驗(yàn)比較一般人群與心理癥狀異常人群基線特征及污染物暴露濃度的差異。

使用多水平Logistic回歸模型分別分析O3長期暴露與抑郁、焦慮和壓力情緒異常之間的關(guān)聯(lián)，其中參與者個(gè)體和附近監(jiān)測站點(diǎn)分別作為第一水平和第二水平?；祀s因素包括年齡、性別、BMI、婚姻狀況、教育水平、家庭人均月收入（、吸煙情況、飲酒情況、工作強(qiáng)度和鍛煉情況。附近監(jiān)測站以隨機(jī)效應(yīng)的形式納入模型，混雜因素以固定效應(yīng)的形式納入模型。計(jì)算O3濃度每升高10 μg/m3，抑郁、焦慮和壓力發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)OR值及95% 置信區(qū)間 （95%CI）。

為驗(yàn)證回歸模型穩(wěn)定性，進(jìn)行敏感性分析。首先，應(yīng)用O3的一年和兩年平均濃度來評(píng)估短期暴露波動(dòng)的影響；其次，分別校正NO2或PM2.5的雙污染物模型，和同時(shí)校正NO2及PM2.5的三污染物模型進(jìn)行分析，以評(píng)估O3的獨(dú)立效應(yīng)。

2 結(jié)果

2.1 基本情況

共納入13 446名參與者，平均年齡 48.50 ±14.87 歲（范圍：18～92 歲）；其中，男性 7 150名（53.2%），女性 6 296 名（46.8%）。通過DASS-21問卷，檢出抑郁癥狀者1 411名，檢出率為10.5%；焦慮癥狀者2 238名，檢出率16.6%；壓力癥狀者706名，檢出率為5.2%。評(píng)估個(gè)體長期暴露水平，三年平均O3、NO2和PM2.5濃度分別為 100.20 μg/m3、52.92 μg/m3和 79.84 μg/m3。

與一般人群相比，具有抑郁、焦慮和壓力癥狀的人群中青年人（18～44歲年齡組）、男性、有配偶、低收入和高學(xué)歷的比例較高（表1），且O3的三年平均暴露濃度較高（表2）。組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 不同心理癥狀研究對(duì)象基本特征統(tǒng)計(jì)描述Table 1. Statistical description of basic characteristics of subjects with different psychological symptoms

續(xù)表1

表2 不同心理癥狀研究對(duì)象空氣污染物三年平均長期暴露統(tǒng)計(jì)描述Table 2. Statistical description of three-year mean long-term exposure to air pollutants for subjects with different psychological symptoms

2.2 多水平Logistic回歸模型

分別以抑郁、焦慮和壓力三種情緒為因變量，校正人口學(xué)特征（年齡、性別、BMI），社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)特征（婚姻狀況、教育水平、家庭人均月收入），生活方式（吸煙情況、飲酒情況、工作強(qiáng)度、鍛煉情況）和慢性病患病情況等混雜因素進(jìn)行多水平Logistic回歸分析，結(jié)果顯示， 長期O3暴露濃度每升高10 μg/m3，抑郁、焦慮和壓力癥狀的患病風(fēng)險(xiǎn)分別增加15.4%、9.3%和14.2%，詳見表3。

表3 三年平均O3濃度每升高10 μg/m3與抑郁、焦慮和壓力癥狀發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的OR值Table 3. The OR value of depressive, anxiety and stress symptoms for every 10 g/m3 increase in three-year mean O3 concentration

2.3 敏感性分析

分別分析O31年和2年平均濃度與心理狀況之間的關(guān)聯(lián)，結(jié)果顯示， O3短期暴露波動(dòng)對(duì)抑郁、焦慮和壓力癥狀患病風(fēng)險(xiǎn)均具有顯著性影響，且OR值波動(dòng)均小于10%（圖1）。分別校正NO2及PM2.5的雙污染物模型和同時(shí)校正NO2及PM2.5后的三污染物模型顯示，O3對(duì)抑郁、焦慮和壓力癥狀發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)OR值存在一定波動(dòng)，但仍存在正相關(guān)關(guān)系（圖2）。

圖1 臭氧1年、2年和3年平均濃度對(duì)抑郁、焦慮和壓力的影響Figure 1. Effects of 1-, 2-, and 3-year mean concentrations of ozone on depressive, anxiety, and stress

圖2 多污染物對(duì)抑郁、焦慮和壓力發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的影響Figure 2. The influence of multiple pollutants on the risk of depressive, anxiety and stress

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，京津冀社區(qū)自然人群抑郁、焦慮和壓力的患病率分別為10.5%，16.6%和5.2%。調(diào)整人群聚集性后多水平Logistic回歸分析結(jié)果顯示，O3濃度每升高10 μg/m3，抑郁、焦慮和壓力癥狀的患病風(fēng)險(xiǎn)分別增加15.4%，9.3%和14.2%，敏感性分析結(jié)果相對(duì)穩(wěn)定，顯示O3對(duì)抑郁、焦慮和壓力癥狀發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)具有獨(dú)立影響作用。

既往研究發(fā)現(xiàn)大氣污染物（PM2.5、PM10、CO、NO2、SO2和O3）與負(fù)性心理癥狀發(fā)生相關(guān)[4]。但是有關(guān)O3對(duì)人群抑郁、焦慮和壓力影響研究較少，且大多數(shù)研究聚焦于短期暴露對(duì)心理健康的影響，長期暴露的影響效應(yīng)尚有待進(jìn)一步研究。美國一項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究，對(duì)41 844名女性進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)O3每增加10 μg/m3，抑郁癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加6.0%[6]。近期德國薩克森州的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，連續(xù)10天O3的最大8 h平均濃度超過120 μg/m3，抑郁和焦慮發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)分別增加1.0%和0.7%[10]。兩項(xiàng)研究是在相對(duì)低暴露的國外地區(qū)觀察到O3長期暴露與心理狀況異常增加相關(guān)，與中國存在地域差異。本研究選擇我國京津冀地區(qū)，其O3暴露濃度跨度較大，本研究結(jié)果是對(duì)O3較高濃度暴露水平對(duì)心理狀況影響效應(yīng)的補(bǔ)充。

據(jù)我們所知，目前尚無環(huán)境O3暴露和心理壓力相關(guān)性的研究。但早有研究證明心理壓力對(duì)隨后的焦慮、抑郁狀況具有正向預(yù)測作用[17]。關(guān)注污染物暴露對(duì)心理壓力的影響有助于關(guān)注人群心理亞臨床癥狀，及時(shí)提供心理干預(yù)降低污染物對(duì)所致的精神損害。

O3對(duì)抑郁等情緒的致病機(jī)制尚不完全清楚，一項(xiàng)大鼠實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，吸入O3可以誘導(dǎo)焦慮樣效應(yīng)和抑郁癥樣作用并減弱抗抑郁藥的抗抑郁作用[18]。提示我們O3暴露可能對(duì)人群的抑郁焦慮情緒產(chǎn)生影響。有研究報(bào)道O3暴露可能參與機(jī)體氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)[19]，導(dǎo)致內(nèi)分泌系統(tǒng)和代謝失調(diào)[20]，進(jìn)而干擾神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞[21]，而抑郁和焦慮的病因又與神經(jīng)炎癥[22]和內(nèi)分泌功能[23]相關(guān)。有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)O3暴露可能會(huì)減少VEGF、IL-6、TNFα[11]和 c-Fos[12]在不同腦區(qū)的表達(dá)，提示O3可能會(huì)嚴(yán)重干擾中樞神經(jīng)系統(tǒng)生理活動(dòng)，對(duì)人類行為、認(rèn)知和情緒產(chǎn)生影響。

本研究將PM2.5和NO2納入模型進(jìn)行敏感性分析，O3對(duì)抑郁、焦慮和壓力發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的影響都較為穩(wěn)定。目前NO2對(duì)O3所致的健康效應(yīng)影響在研究領(lǐng)域內(nèi)存在較多的爭議，其混雜影響結(jié)果并不一致[24]。但本研究結(jié)果較為穩(wěn)定，可以表明大氣污染物O3的長期暴露對(duì)抑郁、焦慮和壓力癥狀的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)具有獨(dú)立的影響作用。

本研究是目前國內(nèi)針對(duì)社區(qū)自然人群開展的較大樣本量的研究，采用了多種方式控制混雜因素，有效提高了現(xiàn)場調(diào)查質(zhì)量。但仍存在一定的局限性：①利用監(jiān)測站數(shù)據(jù)估算O3濃度可能與個(gè)體實(shí)際暴露濃度存在一定差別[25]；②沒有收集調(diào)查對(duì)象睡眠情況可能會(huì)忽略了一些可能影響結(jié)果的混雜因素。在今后的研究中增加相關(guān)混雜因素的調(diào)查，并采用更加準(zhǔn)確的大氣污染物個(gè)體暴露測量方法，以便更準(zhǔn)確地分析O3對(duì)人群心理健康的影響。

大氣污染所致的精神疾病，已經(jīng)引起了國外研究者的重視，但以往的相關(guān)研究都是在發(fā)達(dá)國家等大氣污染濃度較低的地方開展的，我國此類研究的報(bào)道相對(duì)較少，本研究提供了在較高污染水平下大氣污染與此類精神疾患相關(guān)的證據(jù)，可以為其他后續(xù)空氣污染所致精神疾病的研究提供一定啟示。同時(shí)，該研究可引起公共健康管理者對(duì)大氣污染所致精神損害的關(guān)注，為制定降低大氣污染所致精神疾病風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)政策提供證據(jù)支持。

致謝:感謝參與京津冀地區(qū)社區(qū)自然人口慢性病隊(duì)列研究（CHCN-BTH）準(zhǔn)備工作及現(xiàn)場調(diào)查的全體人員和參與現(xiàn)場調(diào)查的所有醫(yī)護(hù)工作者。