PM2.5與急性心肌梗死風(fēng)險(xiǎn)的研究進(jìn)展

陳生金，張志凱，高宇平

《中國心血管健康與疾病報(bào)告2019》顯示，2002年—2017年，我國各年齡段急性心肌梗死發(fā)病率均呈升高趨勢[1]。隨著我國工業(yè)化和城市化迅速發(fā)展，多種類的污染物及機(jī)動(dòng)車尾氣排放使空氣污染呈現(xiàn)復(fù)雜的特征，甚至出現(xiàn)空氣污染極度嚴(yán)重的霧霾天氣，使得除了傳統(tǒng)心血管病風(fēng)險(xiǎn)因素外，空氣污染愈發(fā)受到關(guān)注。其中，PM2.5作為空氣污染物的指標(biāo)，危害范圍廣，持續(xù)時(shí)間長，且參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展[2]。相關(guān)研究表明，空氣中細(xì)顆粒物質(zhì)PM2.5在心臟疾病的發(fā)展中發(fā)揮著作用[3]。PM2.5通過炎癥反應(yīng)、凝血功能障礙、自主神經(jīng)紊亂等方面作用于心血管系統(tǒng)，引起急性心肌梗死。現(xiàn)綜述PM2.5與急性心肌梗死的關(guān)系，并對(duì)其病理生理機(jī)制和預(yù)防方式進(jìn)行探討，以期減少急性心肌梗死發(fā)病，提高急性心肌梗死病人生存質(zhì)量。

1 PM2.5概述

PM指懸浮在空氣中固體、液體的復(fù)雜混合物，按直徑分為PM10(直徑<10 μm)、PM2.5(直徑<2.5 μm)、PM0.1(直徑<0.1 μm)，同時(shí)根據(jù)來源分為自然來源和人為排放，人為排放主要來源為尾氣排放、燃燒燃料等。其中，PM2.5易深入肺部并沉積在呼吸系統(tǒng)末端細(xì)支氣管和肺泡中，經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)引起人體各系統(tǒng)疾病[4]，受到廣泛關(guān)注。PM2.5具有顆粒小、表面積大、易吸附空氣中的毒害物質(zhì)等[5]特點(diǎn)，這些性質(zhì)使得PM2.5不僅可直接損傷人體，還可通過攜帶的病毒、細(xì)菌等對(duì)人體造成進(jìn)一步損傷。

2 PM2.5與急性心肌梗死的關(guān)系

2.1 PM2.5長期暴露與急性心肌梗死風(fēng)險(xiǎn) 一項(xiàng)研究入組了11個(gè)隊(duì)列約10萬名研究者并進(jìn)行了平均長達(dá)11.5年隨訪，發(fā)現(xiàn)PM2.5濃度增加5 μg/m3，冠狀動(dòng)脈事件風(fēng)險(xiǎn)增加13%[6]。Madrigano等[7]對(duì)馬薩諸塞州4 467例急性心肌梗死病人及9 027名居民進(jìn)行了病例對(duì)照研究，結(jié)果顯示，PM2.5濃度每增加0.59 μg/m3，急性心肌梗死概率增加4%。一項(xiàng)隊(duì)列研究納入了約43萬名受試者，結(jié)果顯示，當(dāng)PM2.5濃度>18 μg/m3時(shí)，PM2.5每增加10 μg/m3，心血管死亡率增加4.7%[8]。一項(xiàng)長達(dá)10年的橫斷面研究，共納入31 162名，年齡35～74歲的受試者，結(jié)果顯示：PM2.5每增加1 μg/m3，10年內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病(ASCVD)風(fēng)險(xiǎn)增加了9.1%[9]。PM2.5長期暴露的影響是慢性、隱匿性的，但不可忽視的是PM2.5對(duì)急性心肌梗死進(jìn)展的影響。目前PM2.5對(duì)急性心肌梗死長期影響的研究較少，尚需更多的研究深入探討。

2.2 PM2.5短期暴露與急性心肌梗死風(fēng)險(xiǎn) 流行病學(xué)研究表明，PM2.5暴露與增加的心血管發(fā)病率和死亡率相關(guān)，且這些效應(yīng)對(duì)已存在心血管功能損害(冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊等)的個(gè)體更加明顯[10]。一項(xiàng)研究納入了34篇文章進(jìn)行薈萃分析，將PM2.5濃度統(tǒng)一量化為10 μg/m3，并對(duì)大氣污染物短期暴露和急性心肌梗死風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，PM2.5與急性心肌梗死風(fēng)險(xiǎn)增加顯著相關(guān)(RR=1.025)[11]。另一項(xiàng)多中心研究統(tǒng)計(jì)了2012年—2016年13萬例急性心肌梗死病人，結(jié)果顯示，春季(3～5月)PM2.5濃度每增加10 μg/m3，急性心肌梗死伴無阻塞性冠狀動(dòng)脈疾病和急性心肌梗死伴冠狀動(dòng)脈疾病入院率均顯著增加，其RR值分別為1.151[95%CI(1.079，1.227)]和1.049[95%CI(1.020，1.073)][12]。一項(xiàng)來自湖北省2013年—2018年的急性心肌梗死死亡病例研究顯示，當(dāng)PM2.5濃度<33.3 μg/m3時(shí)，PM2.5濃度每升高10 μg/m3，急性心肌梗死死亡率增加4.14%[13]。一項(xiàng)病例對(duì)照研究納入了106 467例ST段抬高型心肌梗死(STEMI)病人和12 719例非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)病人，PM2.5每升高1個(gè)四分位間距濃度(47.5 μg/m3)，第2天、第3天、第4天和0～5 d的STEMI發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)分別升高0.6%、0.8%、0.6%和0.9%，PM2.5短期升高未增加NSTEMI風(fēng)險(xiǎn)[14]。上述研究均證實(shí)了PM2.5短期暴露可能增加急性心肌梗死的發(fā)生概率。

3 病理生理機(jī)制

美國心臟學(xué)會(huì)在2010年將空氣污染物對(duì)心血管的影響機(jī)制進(jìn)行了總結(jié)[15]，而PM2.5首先經(jīng)過呼吸系統(tǒng)沉積在肺部，引起低程度炎癥，之后發(fā)生肺泡和心血管系統(tǒng)炎癥反應(yīng)，而更小的顆粒直接進(jìn)入血液循環(huán)，對(duì)心血管系統(tǒng)造成直接損傷。PM2.5主要通過以下機(jī)制對(duì)急性心肌梗死產(chǎn)生影響。

3.1 PM2.5通過全身炎癥反應(yīng)引起急性心肌梗死 PM2.5短期暴露引起的炎癥反應(yīng)在急性心肌梗死的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。PM2.5短期暴露引起急性反應(yīng)物及細(xì)胞因子升高，包括C反應(yīng)蛋白、纖維蛋白原[16-17]、腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細(xì)胞介素(IL)-1等[18-19]。PM2.5濃度升高引起免疫細(xì)胞如CD14單核細(xì)胞、CD16自然殺傷細(xì)胞、CD4和CD8T細(xì)胞升高[20]。這些急性反應(yīng)物、細(xì)胞因子及免疫細(xì)胞升高和活化對(duì)冠脈粥樣硬化斑塊發(fā)生發(fā)展及其破裂有重要的影響[21]。Li等[22]研究顯示，PM2.5激活了核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB通路，增加了缺氧新生小鼠心室肌細(xì)胞IL-1和IL-6基因表達(dá)，確定了IL-1經(jīng)NF-κB通路誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡，損害心臟功能。NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3(the NOD-like receptor family pyrin domain containing 3，NLRP3)炎性體是由NLRP3、凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(ASC)和無活性Caspase-1前體組成的復(fù)合體[23]。NLRP3炎性體及NLRP3對(duì)IL-1β的影響，在全身炎癥調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。多項(xiàng)研究表明，PM2.5暴露與NLRP3炎癥體激活之間存在關(guān)聯(lián)，但潛在機(jī)制尚未明確[24-25]。無論NLRP3被PM2.5激活的機(jī)制如何，NLRP3是引起急性心肌梗死的一條重要途徑。PM2.5暴露引起的炎癥介質(zhì)可激活循環(huán)白細(xì)胞和血管內(nèi)皮，促進(jìn)細(xì)胞凋亡和遷移，增加血管細(xì)胞黏附分子-1(VCAM-1)和細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)粥樣硬化斑塊進(jìn)展[26]。

3.2 PM2.5影響凝血系統(tǒng)引起急性心肌梗死 PM2.5通過促進(jìn)血栓形成并削弱內(nèi)源性纖溶系統(tǒng)引起急性心肌梗死。一方面，PM2.5通過減少活化部分凝血活酶時(shí)間(APTT)和凝血酶原時(shí)間(PT)，使血栓形成增加[20]。PM2.5短期暴露使血管性血友病因子(von Willebrand factor，vWF)表達(dá)增加[27]，促進(jìn)血小板聚集。另一方面，PM2.5通過影響溶栓主要調(diào)節(jié)因子纖溶酶原激活劑抑制劑-1(PAI-1)抑制血栓溶解。有實(shí)驗(yàn)表明，連續(xù)3 d每日8 h暴露于PM2.5濃縮環(huán)境組小鼠較處于過濾空氣組小鼠，暴露于PM2.5組小鼠肺和脂肪組織PAI-1蛋白和mRNA水平更高[28]。暴露于PM2.5與全身炎癥及組織因子的調(diào)節(jié)有關(guān)，這些因素與血小板活化的潛在機(jī)制有關(guān)。

3.3 PM2.5影響自主神經(jīng)導(dǎo)致急性心肌梗死 自主神經(jīng)系統(tǒng)控制著心率和心率變異性(HRV)，這兩項(xiàng)指標(biāo)可預(yù)測急性心肌梗死發(fā)生[29]。一項(xiàng)薈萃分析顯示，短期暴露于PM2.5導(dǎo)致健康人群和年齡≥40歲人群HRV水平降低[30]，另一項(xiàng)基于動(dòng)物研究的薈萃分析得到同樣的結(jié)論[31]。PM2.5與肺內(nèi)受體或神經(jīng)相互作用干擾自主神經(jīng)系統(tǒng)[32]，使交感神經(jīng)興奮增加，影響HRV、靜息心率和血壓[33]，交感神經(jīng)對(duì)HRV的影響促進(jìn)了急性心肌梗死發(fā)生發(fā)展，其余心血管疾病和死亡風(fēng)險(xiǎn)同時(shí)增加[34]。一項(xiàng)研究表明，PM誘導(dǎo)肺泡炎癥，導(dǎo)致潛在有害細(xì)胞因子的釋放和HRV的降低，從而表明了自主神經(jīng)激活的另一種途徑[35]。

PM2.5可升高血壓，同時(shí)作為急性心肌梗死的潛在誘發(fā)因素[36]。有研究表明，PM2.5直接加劇缺血性心肌病的程度[37]。PM2.5暴露對(duì)急性心肌梗死的影響機(jī)制尚未明確，PM2.5引起全身炎癥反應(yīng)，影響全身凝血系統(tǒng)和自主神經(jīng)功能，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化病變發(fā)生發(fā)展，并進(jìn)一步引起心血管事件。

4 預(yù) 防

PM2.5作為急性心肌梗死的一個(gè)危險(xiǎn)因素，但評(píng)價(jià)一個(gè)危險(xiǎn)因素對(duì)社會(huì)公共衛(wèi)生的影響，不僅取決于其對(duì)個(gè)體的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)大小，還與其影響的人群數(shù)量有關(guān)。歐洲經(jīng)濟(jì)區(qū)公布的健康影響指標(biāo)中，歸因于PM2.5的死亡人數(shù)為37.4萬人[38]。我國擁有龐大人口，PM2.5影響龐大人群帶來的危害不可忽視。有研究顯示，PM2.5短期暴露和長期暴露對(duì)健康的影響在低濃度時(shí)即可觀察到[39]，因此，降低PM2.5的污染及采取相應(yīng)的預(yù)防措施是相當(dāng)必要的。在社會(huì)和政府方面，應(yīng)大力增加清潔能源的使用，同時(shí)對(duì)工業(yè)排放進(jìn)行無害化或減低排放，增加綠化面積等。世界衛(wèi)生組織領(lǐng)導(dǎo)了減低空氣污染的運(yùn)動(dòng)，并在2018年舉行了全球空氣質(zhì)量和健康會(huì)議[40]，我國承諾在2060年達(dá)到碳中和，這是我們國家層面的努力。對(duì)個(gè)人來說，口罩和居家空氣凈化器是必要的，特別是在霧霾嚴(yán)重的城市?？寡趸瘎┤缇S生素E、維生素C及適度運(yùn)動(dòng)可能減輕PM2.5對(duì)身體的負(fù)面影響[41]。