诸多流行病学研究表明，颗粒物空气污染是心血管疾病发病与死亡的重要环境危险因素。按粒径大小，大气颗粒物被分为可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）和超细颗粒物（UFP）等，分别表示空气动力学直径小于10、2.5以及0.1μm的颗粒物。
毒理学证据显示，颗粒物对人体的健康效应具有随粒径减小而增大的趋势。得益于纳米级的尺寸，UFP能够穿透气血屏障直接入血，进而产生更严重的健康危害。然而，相比于PM2.5和PM10，UFP所受到的关注明显较少。我国是世界上颗粒物污染问题较为严重的国家之一，同时面临着不断加重的心血管疾病负担。因此，积极探明UFP对心血管事件的影响，在现阶段显得尤为必要。
近期，复旦大学公共卫生学院阚海东教授、上海市环境监测中心伏晴艳主任与复旦大学附属华东医院曲新凯教授联合团队基于心血管健康联盟-胸痛中心数据库，在上海市开展了一项病例交叉研究。结果显示UFP的短期暴露可迅速诱发急性心梗发作，相关效应持续6小时左右，在暖季和高温下更强。该研究为UFP危害人群心血管健康提供了强有力的流行病学证据，也可为UFP污染治理和心血管疾病防治提供科学建议。相关研究成果以“Hourly ultrafine particle exposure and acute myocardial infarction onset: an individual-level case-crossover study in Shanghai, China, 2015–2020”为题在线发表于环境科学领域权威期刊Environmental Science & Technology杂志上。
缺血性心脏病(IHD)是全球过早死亡的主要原因。据估计，2019年全球因IHD死亡的人数占总死亡人数的16%。急性心肌梗死（AMI）作为IHD的重要类型之一，指冠状动脉急性、持续性缺血缺氧所引起的心肌坏死。该疾病发生凶险，严重危及患者生命。根据心电图表现，AMI可分为ST段抬高型心肌梗死（STEMI）和非ST段抬高型心肌梗死（NSTEMI）两类。大量研究发现，环境颗粒物（可吸入颗粒物PM10、细颗粒物PM2.5等）暴露可显著升高AMI入院或死亡风险。然而，有关超细颗粒物（即空气动力学直径小于0.1μm的颗粒物，缩写为UFP）对AMI相关事件影响的流行病学证据则相对缺乏。UFP数量通常占总悬浮颗粒物的80%-90%，它粒径小，可以随呼吸进入肺泡甚至入血，比表面积大，比其他颗粒物更易携带有毒组分，进而可能产生更严重的健康危害。因此，积极探明UFP的心血管健康效应具有重要的公共卫生意义。纵观为数不多的既往研究，大部分都应用时间序列设计，基于某地每日入院数或死亡数进行统计分析，探索UFP暴露与心血管疾病的关系，可能导致生态学谬误；且由于缺乏疾病发作的时间信息,可导致同一天内UFP暴露与疾病发作的先后顺序难以确定，因而相关研究结果在因果推断方面存在较大挑战。此外，越来越多的研究报道，空气污染相关健康危害可在数小时内迅速出现，如果仅在日水平进行研究，可能会导致污染物在小时水平的效应被忽略。
心血管健康联盟-胸痛中心数据库于2015年建立，是最具全国代表性的多中心疾病登记系统。本研究从该数据库提取上海市2015年1月1日至2020年12月31日期间的登记数据，开展了一项个体水平的病例交叉研究。研究共纳入来自46家医院的20867名AMI患者。其中，男性、60岁以上老年人、STEMI患者分别占比77.8%、68.7%与63%。研究人员从上海市大气监测超级站获得UFP的小时浓度，从距离登记医院最近的国控点与气象站获得其他常规监测污染物及温湿度的小时数据。为了研究UFP不同粒径段的健康效应，研究人员进一步将UFP划分为三个亚粒径段，分别为空气动力学直径介于0.01–0.03μm（PNC0.01–0.03）、0.03–0.05μm（PNC0.03–0.05）及0.05–0.10μm（PNC0.05–0.10）的颗粒物。应用条件logistic回归模型，在模型中控制温湿度和节假日，探索UFP小时暴露与ACS发病的关联以及时间滞后模式，并通过多污染物模型评估相关效应的独立性，通过分层分析识别可能的效应修饰因子。
结果表明，总UFP急性暴露可显著升高AMI发作的风险，相关效应于暴露后迅速出现，可持续6小时左右，并在4–6 h最强，随后不再具有统计学显著性（表1）。PNC0.03–0.05与PNC0.05–0.10的时间滞后模式与总UFP类似，而PNC0.01–0.03与AMI的关联仅持续3小时左右。发病前6小时内，总UFP、PNC0.01–0.03、PNC0.03–0.05与PNC0.05–0.10浓度每升高1个四分位数间距（IQR），AMI发病的风险分别增加3.29%（95%可信区间，95%CI：1.06%–5.56%）、2.08%（95%CI：0.23%–3.97%）、2.47%（95%CI：0.52%–4.46%）与2.93%（95%CI：0.61%–5.29%）。相关效应在调整共污染物后仍然稳健。
表1. 不同滞后时段超细颗粒物数量浓度每升高IQR相关的急性心梗发作变化百分比（效应均值及95%CI）
本研究还发现UFP对AMI发病的影响几乎呈线性，且在低浓度端有明显阈值（图1）。目前，最新的世界卫生组织全球空气质量指南建议，未来全球应加强对环境UFP浓度的监测。本文结果能够为制定UFP有关的空气质量目标提供科学证据。
图1. 发病前6小时内超细颗粒物浓度与急性心梗发作的暴露反应关系曲线
分层分析进一步揭示，UFP与AMI发病的关联在暖季与高温条件下更强，组间差异显著。可能的解释包括：UFP与高温可能导致某些共同的病理生理变化，例如引发系统炎性，增加血液粘稠度，从而产生协同作用；高温下人体通气量和心输出量增大，从而加快UFP在体内的吸收与分布；UFP的化学组分或随季节变化，已有研究报道夏季UFP组分毒性可能更强。因此，在当前全球气候变暖的背景下，政府部门有必要建立适当的公共政策，以应对UFP和高温可能的协同效应。本研究还发现UFP与AMI的关联在60岁及上老年人、男性，以及NSTEMI患者中更强，但组间差异均不显著。
本研究基于胸痛中心数据库，在个体水平开展病例交叉研究，探索UFP小时水平暴露对AMI发病的影响。既往虽有少数类似设计的研究，但是它们的样本量远小于本研究，且主要开展于空气污染水平较低的发达国家。本文为确证UFP危害心血管健康提供了强有力的流行病学证据，也为未来我国制定UFP相关的空气质量标准和优化敏感人群的防护策略提供了新的理论依据。
第一作者：复旦大学公共卫生学院博士研究生姜宜萱、陈仁杰教授，同济大学附属第十人民医院彭文辉教授
共同通讯作者：复旦大学公共卫生学院阚海东教授、上海市环境监测中心伏晴艳主任、复旦大学附属华东医院曲新凯教授
项目资助：国家自然科学基金（92143301与92043301）、上海市科学技术委员会（21TQ015与20DZ1204000）等项目的资助。
文章链接
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c06651
原文引用
Jiang Y, Chen R, Peng W, Luo Y, Chen X, Jiang Q, Han B, Su G, Duan Y, Huo J, Qu X, Fu Q, Kan H. Hourly Ultrafine Particle Exposure and Acute Myocardial Infarction Onset: An Individual-Level Case-Crossover Study in Shanghai, China, 2015-2020. Environ Sci Technol. 2023 Jan 20. doi: 10.1021/acs.est.2c06651. Epub ahead of print. PMID: 36668989.
转自：“医谱学术”微信公众号
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