烏魯木齊市空氣顆粒物對哮喘患者肺功能影響的研究

張莉 凌敏

大氣細(xì)顆粒物(fine particulate matter，PM) 是指依據(jù)環(huán)境空氣中的空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑區(qū)分的顆粒物，大量流行病學(xué)研究表明，PM能引起機(jī)體呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)疾病，其主要損傷機(jī)制包括氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)損傷、遺傳損傷、免疫損傷、細(xì)胞自噬和凋亡等。目前，國內(nèi)外已經(jīng)有較多研究證實了空氣細(xì)顆粒物污染對健康人以及哮喘患者肺功能的影響。研究表明，大氣中PM2.5，每升高10 ug/m3，人群呼吸系統(tǒng)疾病的死亡率則從2．1%增加到3．75%[1]。PM 2．5的危害一方面是其沉積在肺泡中的刺激作用，另一方面是它的載體作用，吸附大量有毒物質(zhì)。長期暴露于空氣顆粒物粒徑 ≤10 m (particulate m atter≤10 m in aerodynam ic diam eter， PM10) 和 2． 5 m(p articulate m atter≤2.5 m in aerodynam ic diam eter，PM 2.5)、 二氧化氮 (nitrogen dioxide ， NO2， ) 、 二氧化硫 (sulfur dioxide， SO2： ) 可導(dǎo)致第一秒用力呼出氣容積 (forced expirator y volume in 1 second ， FEV1) 和用力肺活量 (forced vital capacity，F(xiàn)VC)下降，其中以PM 10可導(dǎo)致 FEV1和 FVC下降的證據(jù)更一致[2]； 此外也有研究發(fā)現(xiàn) PM2.5、NO、 臭氧(ozone， 03)等空氣污染物對健康成人FEV1、 FVC有短期負(fù)性影響。綜合近幾年國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，其中對于空氣中不同顆粒物對于兒童、成人哮喘患者，肺功能影響數(shù)據(jù)不一，荷蘭的PATY研究[3]、歐洲的ES-CAPE研究以及希臘的研究[4]均沒有發(fā)現(xiàn)PM10對健康兒童肺功能的影響。2017年北京協(xié)和醫(yī)院一項研究證實空氣中PM10暴露3個月對肺通氣功能產(chǎn)生負(fù)面影響，暴露濃度越高，肺功能下降越顯著[5]。 近年來，因空氣污染導(dǎo)致的健康問題不斷增加，尤其是呼吸系統(tǒng)疾病,其原因可能為空氣中顆粒物能夠激活上皮細(xì)胞谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶去磷酸化[6]，可直接影響肺的通氣功能，誘發(fā)氣道炎癥反應(yīng)，引起肺部炎癥及免疫反應(yīng)等[7-8]。一項研究表明，PM10可以通過礦物質(zhì)成分誘導(dǎo)紅細(xì)胞溶血[9-10]。綜上所述，長期暴露于空氣細(xì)顆粒物會對集體產(chǎn)生諸多不利影響。

烏魯木齊是“一帶一路”政策的代表性城市，PM的濃度不僅影響患者健康，也會影響城市發(fā)展[11-12]。而烏魯木齊地理環(huán)境因素，冬季時間長，供暖時間長，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，機(jī)動車輛數(shù)目逐年增長，老齡化人口多，呼吸道慢性疾病患病率高，但針對本土研究空氣顆粒物暴露對呼吸道疾病的影響，目前數(shù)據(jù)少。故本研究重點關(guān)注在我市高污染條件下PM對哮喘患者及健康人群肺功能的影響，以利于地區(qū)相關(guān)環(huán)境保護(hù)、診療指南的制定。

資料與方法

一、一般資料

納入2018年9月年至2019年6月我院收治的哮喘病人100人，納入標(biāo)準(zhǔn)：(1) 年齡18-75歲，男性或女性；(2)規(guī)律藥物治療，無吸煙史或近1年戒煙。(3)符合哮喘診斷標(biāo)準(zhǔn)，符合哮喘的臨床特征：反復(fù)發(fā)生的呼吸困難，可伴有哮鳴音，自行緩解或使用支氣管擴(kuò)張劑后癥狀緩解。病程中FEV1/FVC < 0.70，可逆試驗后或治療后FEV1/FVC 0.70， FEV1增加200 mL，增幅12%。；(4) 簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1) 距離最近一次重度急性發(fā)作恢復(fù)4周之內(nèi)；(2)存在哮喘之外的其他急性或慢性呼吸疾病，包括肺部感染、或腫瘤；(3)血ALT或AST超過正常值上限2倍，血Cr超過正常值上限1.5倍；(4)左心功能不全，或惡性心率失常；(5)HIV陽性；(6)既往3個月內(nèi)急性腦血管事件(中風(fēng)、短暫性腦缺血發(fā)作、急性冠脈綜合征)；(7)未治愈的惡性腫瘤；(8)精神疾病、藥物成癮、或酗酒；(9)哺乳、妊娠或計劃妊娠；(10)其他包括不適于隨訪的受試者，預(yù)計不能配合的受試者，有基礎(chǔ)疾病預(yù)計壽命小于2年者。

二、方法

每位受試者入組前需包括完善入組基線至少3次肺功能，記錄每次隨訪日期及肺功能，天氣數(shù)值，比較每個人不同時期肺功能指標(biāo)的變化，并找出肺功能變化與天氣數(shù)值變化之間關(guān)系。本研究哮喘組選取2018年至2019年就診于我院診斷支氣管哮喘病人，并每年完成至少2次肺功能檢測，失訪5例，有15例患者于急性發(fā)作期近2周內(nèi)完善肺功能檢測，故排除，實際入組30人，年齡(51±13歲)，其中男12人，女18人。采用問卷調(diào)查及專業(yè)人員隨訪的方式，每位入組人員需按照隨訪時間完成肺功能及臨床評分(哮喘控制測試ACT評分及呼吸困難評分Borg指數(shù))比較不同月份、不同空氣顆粒物濃度下患者肺功能及各項評分的不同。

1 空氣顆粒物數(shù)據(jù)

分析觀察對象所在區(qū)域的大氣污染濃度水平，收集2018年9月～2019年6月重度污染區(qū)及輕度污染區(qū)大氣污染數(shù)據(jù)，PM資料以全國環(huán)保局網(wǎng)點監(jiān)測數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。選取4個監(jiān)測點的平均值。

2 肺功能

采用肺功能儀(德國 Erich Jaeger 公司)進(jìn)行測定，肺功能測量儀的操作及取值標(biāo)準(zhǔn)遵照美國胸科協(xié)會和歐洲呼吸協(xié)會肺功能指南共識。記錄人員為經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的醫(yī)師，完成肺功能的檢查，并記錄病人每次隨訪的用力肺活量占預(yù)計值百分比(FVC%)、第1 秒用力呼氣容積占預(yù)計值百分比(FEV1%)，一秒率(FEV1/FVC)。

三、統(tǒng)計學(xué)處理

本次研究當(dāng)中的所有數(shù)據(jù)均采用SPSS Statistics 19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行處理，計量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，重復(fù)測量間均數(shù)比較采用方差分析(F檢驗),多組之間兩兩比較采用SNK-Q檢驗的方法，描述變量間是否存在關(guān)聯(lián)性及關(guān)聯(lián)性的密切程度，采用相關(guān)性分析，計算Pearson相關(guān)系數(shù)。采用回歸分析描述多變量間相互關(guān)系及規(guī)律性。P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

一、哮喘組病人不同月份(2018年9月，2018年12月，2019年3月，2019年6月)空氣顆粒物PM2.5，PM10的濃度差異(見表1)。

由上表可知，PM2.5和PM10在各月份之間存在差異，2018年12月空氣顆粒物濃度明顯高于其他記錄月份。

二、哮喘組病人不同月份(2018年9月，2018年12月，2019年3月，2019年6月分別記錄為1,2,3,4)肺功能差異的比較(n=30)(見表2)。

由表2可知，不同的月份中，哮喘組病人的FEV1%、FEV1/FVC、ACT、Borg有顯著性的差異(P<0.05)。

三、哮喘患者肺功能指標(biāo)與空氣顆粒物濃度相關(guān)性分析(n=30).空氣質(zhì)量中的PM2.5與FEV1%的相關(guān)系數(shù)為-0.225，P值為0.013，PM2.5與FEV1/FVC的相關(guān)系數(shù)為-0.310，P值為0.001，與ACT的相關(guān)系數(shù)為-0.416，P值為<0.001，與Borg指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.355，P值為<0.001)，表明PM2.5與FEV1%、FEV1/FVC、ACT存在顯著的負(fù)向相關(guān)，與Borg存在顯著的正向相關(guān)關(guān)系?？諝赓|(zhì)量中的PM10與FEV1%的相關(guān)系數(shù)為-0.207，P值為0.023，F(xiàn)EV1/FVC的相關(guān)系數(shù)為-0.292，P值為0.001，與ACT的相關(guān)系數(shù)為-0.399，P值為<0.001，與Borg的相關(guān)系數(shù)為0.327，P值為<0.001，表明PM10與FEV1%、FEV1/FVC、ACT存在顯著的負(fù)向相關(guān)，與Borg指數(shù)存在顯著的正向相關(guān)關(guān)系。

表1 不同月份PM2.5，PM10的濃度比較

表2 不同月份哮喘患者FEV1%、FVC、FEV1/FVC、ACT、Borg的比較(n=30)

四、回歸性分析

1 哮喘病人組分別以FEV1%，F(xiàn)VC%，F(xiàn)EV1/FVC為因變量，空氣質(zhì)量作為自變量，性別、年齡等作為控制變量進(jìn)行回歸分析。

由表3可知，年齡的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)β為-0.222，其P值分別為0.020(P<0.1)，PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)β為-0.298，其P值為0.011(P<0.1)因此年齡、PM2.5對FEV1%有顯著的負(fù)向影響。四個變量對FVC%都沒有顯著性的影響，以FEV1/FVC為因變量，年齡的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)β為-0.374，其P值為0.000(<0.05)，因此年齡對FEV1/FVC有顯著的負(fù)向影響。以ACT評分為因變量，性別的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)β為0.188，其P值為0.034(<0.05)，因此性別對ACT有顯著的正向影響。以Borg評分為因變量，性別的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)β為-0.318，其P值為0.000(<0.05)，PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)β為0.616，其P值為0.064(P<0.1)因此性別對Borg評分有顯著的負(fù)向影響，PM2.5對Borg評分有顯著的正向影響(見表3)。

討 論

空氣污染已經(jīng)在世界范圍內(nèi)導(dǎo)致了嚴(yán)重的健康問題。根據(jù)WHO的數(shù)據(jù)，2012年，室外空氣污染導(dǎo)致全球370萬人過早死亡，其中約88%發(fā)生在低收入和中等收入國家[13-14]；同時，每年室內(nèi)空氣污染(僅包括固體燃料)導(dǎo)致430萬人過早死亡。呼吸系統(tǒng)容易受到空氣污染的影響。已有研究顯示所有空氣污染物中，空氣顆粒物(PM)對呼吸系統(tǒng)有負(fù)面影響的證據(jù)最強(qiáng)：PM會導(dǎo)致慢阻肺、哮喘、肺炎等疾病發(fā)病率和死亡率的增加[15-17]。一項分析了美國、韓國和中國臺灣地區(qū)1050萬份個人電子健康記錄的研究發(fā)現(xiàn)，懷孕時的空氣質(zhì)量和陽光充沛程度對孩子日后健康有影響。比如，孕早期空氣顆粒物 濃度高，日后出現(xiàn)心房顫動這種心律不齊的風(fēng)險就高，也意味著卒中風(fēng)險較高。若孕早期空氣污染一氧化碳高，則孩子日后抑郁風(fēng)險高[18]。

表3 哮喘患者FEV1%、FVC、FEV1/FVC、ACT、Borg與空氣質(zhì)量、性別、年齡的回歸性分析

本研究結(jié)果顯示，哮喘病人以及空氣顆粒物(PM2.5，PM10)和不同月份監(jiān)測的肺功能指標(biāo)之間存在差異，且經(jīng)過方差分析差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。其中以2018年12月，2019年3月PM2.5、PM10出現(xiàn)高峰，表明冬季是烏魯木齊市空氣污染嚴(yán)重的高發(fā)期。考慮與烏魯木齊為北方城市，冬季需采取供暖措施相關(guān)。通過相關(guān)性分析，PM2.5、PM10分別與FVC%的相關(guān)系數(shù)為-0.5，-0.022，但P值均>0.05，無統(tǒng)計學(xué)差異，表明不同濃度空氣顆粒物暴露對哮喘病人的用力肺活量占預(yù)計值百分比(FVC%)沒有影響。兩種空氣顆粒物(PM2.5、PM10)均對哮喘病人FEV1%，F(xiàn)EV1/FVC，ACT存在顯著的負(fù)向相關(guān)，與Borg指數(shù)存在顯著的正向相關(guān)關(guān)系。為了進(jìn)一步明確不同因素對各項指標(biāo)間的影響，故進(jìn)一步完善多因素變量間的回歸分析，得出PM2.5對FEV1%有更加顯著的負(fù)向影響，且對呼吸困難指數(shù)評分(Borg指數(shù))更加產(chǎn)生正向影響，空氣中PM2.5濃度越高，對哮喘患者而言，肺功能FEV1%越低，通氣功能障礙越明顯，同時臨床上病人胸悶、氣短等呼吸困難越明顯，呼吸困難指數(shù)評分越高。這也符合PM 2.5的理化特性，PM2.5，由于粒徑更小，重量輕、表面積大，在大氣中滯留時間長，傳播距離遠(yuǎn)，易吸附空氣中各種有 毒有害物質(zhì)，且PM2.5中重金屬元素，如Hg、Cd、 Te、Pb、Mn、As等，及機(jī)動車尾氣排放的多環(huán)芳烴 含量高，所以PM2.5比PM10，更易進(jìn)入呼吸道引起哮喘患者臨床呼吸困難、咳嗽、喘息等癥狀[19]。

本研究隨訪人數(shù)較少，同時由于人員分布于不同區(qū)域，采用的檢測地點只是取離家最近監(jiān)測點，存在距離及其他影響因素的誤差可能。目前仍在進(jìn)一步尋找可明確測量出空氣顆粒物進(jìn)入人體的量及種類，查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)，國內(nèi)有專家通過分析尿液成分研究空氣顆粒物代謝，從而間接計算吸入人體的量，但也存在一定誤差，故我們擬下一步采用支氣管鏡下氣管抽吸物方法通過化學(xué)分析，提取更加準(zhǔn)確的定量數(shù)據(jù)。

綜上所述，烏魯木齊市冬季空氣污染較重，空氣顆粒物PM2.5對哮喘患者肺功能FEV1%影響更大，PM2.5濃度越高，臨床上呼吸困難及咳嗽、氣喘癥狀越明顯，應(yīng)加強(qiáng)重視。