楊一兵　趙蓉 楊惠霞 齊媛媛 曾光

北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京，100029

大氣PM2.5對血壓影響的研究進展

楊一兵趙蓉 楊惠霞 齊媛媛 曾光

北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京，100029

摘要PM2.5對健康的影響已成為公眾及政府關(guān)注的焦點。PM2.5與高血壓均為心血管疾病的危險因素，而環(huán)境因素是誘發(fā)高血壓的危險因素之一。因此，有必要確認PM2.5是否導(dǎo)致血壓變化，以揭示PM2.5污染引起心血管疾病的內(nèi)在作用機制。目前國際上已有不少研究者對此假設(shè)進行了探討，但結(jié)論并不一致。本文對近年來國內(nèi)外PM2.5對血壓的影響及相關(guān)研究進行概述，對研究結(jié)論進行歸納總結(jié)，并提出未來研究方向，旨在為今后的研究奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞血壓；PM2.5

Research Progress of Impact of PM2.5on Blood Pressure

Yang Yibing et al

BeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing, 100029

AbstractThe impact of PM2.5 pollution on health has become the focus of public and government attention. Both PM2.5 and hypertension are risk factors for cardiovascular diseases, while environmental factors also can be risk factors of hypertension. Therefore, it is necessary to confirm the relationship between PM2.5 and blood pressure, in order to indentify if there is an intervening mechanism between PM2.5 pollution and the risk of cardiovascular diseases. There have been several studies exploreing the relationship between PM2.5 and blood pressure，but their conclusions are not consistent. In this paper, studies of impact of PM2.5 on blood pressure and its related fields were presented and discussed in detail, conclusions and limitations of the studies were summarized, future directions were proposed. The aims of this article is to establish the foundation for future research.

Key WordsBlood Pressure; PM2.5

近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，各大城市的空氣污染狀況愈發(fā)嚴(yán)峻并威脅到公眾的健康。大氣顆粒物是影響我國大多數(shù)城市空氣質(zhì)量的首要污染物，不同粒徑的顆粒物對人群的健康效應(yīng)不盡相同。

細顆粒物(PM2.5)因其較大的比表面積，更易附著有毒有害物質(zhì)，并可經(jīng)呼吸道進入人體肺部及血液循環(huán)，對人體產(chǎn)生危害[1]。人群暴露于PM2.5可引發(fā)一系列急性和慢性心血管系統(tǒng)健康效應(yīng)。長期暴露于PM2.5可引起心血管疾病發(fā)病率和死亡率的升高，也有研究發(fā)現(xiàn)隨著PM2.5濃度短期升高，心肌梗塞、心力衰竭等心血管事件發(fā)生率有所增加[2-13]。

心血管疾病的發(fā)生與眾多危險因素相關(guān)，其中高血壓是已知確定的危險因素之一。高血壓不僅受到生活行為方式、飲食習(xí)慣影響，環(huán)境因素如空氣污染亦起到了不可忽視的作用，因此有理由假設(shè)PM2.5暴露導(dǎo)致血壓升高可能是其引起心血管疾病發(fā)生率增加的中介作用機制[14-16]。為了驗證上述假設(shè)，國際上近年來已開展了不少PM2.5暴露與血壓的相關(guān)性研究。本文對國內(nèi)外相關(guān)研究進行總結(jié)，并對它們的研究成果進行概述，旨在為揭示PM2.5暴露與血壓的因果關(guān)系奠定基礎(chǔ)，也可為環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的制定、心血管疾病的預(yù)防提供參考。

1 PM2.5與心血管疾病

隊列研究證實，長期暴露于PM2.5可導(dǎo)致心血管疾病發(fā)病率和死亡率升高。在對8111名成年人進行14-16年追蹤隨訪的哈佛六城市隊列研究中，研究者發(fā)現(xiàn)PM2.5長期暴露與人群心肺疾病死亡率的上升相關(guān)(RR=1.37，95%CI：1.11-1.68)，其后續(xù)研究的結(jié)果也顯示PM2.5暴露與心血管疾病死亡之間顯著相關(guān)(RR=1.28，95%CI：1.13-1.44)[2-3]。美國癌癥協(xié)會隊列研究也得到了相似結(jié)論，Pope等收集了約50萬名成年人在1982-1989年期間的健康資料，分析后發(fā)現(xiàn)PM2.5長期暴露與心血管疾病死亡率相關(guān)(RR=1.12，95%CI：1.08-1.15)，尤其是與缺血性心臟病的關(guān)聯(lián)強度更為顯著(RR=1.18，95%CI：1.14-1.23)[4-5]。美國女性健康隊列研究(WHI)發(fā)現(xiàn)PM2.5長期暴露與心血管疾病發(fā)病率及死亡率均顯著相關(guān)，PM2.5暴露濃度每升高10μg/m3，心血管疾病發(fā)病風(fēng)險增加24%，死亡風(fēng)險增加76%[6]。而在多種族大氣污染與動脈粥樣硬化(MESA-Air)隊列研究中，更是探討了PM2.5的長期暴露與心血管疾病亞臨床指標(biāo)(頸總動脈內(nèi)中膜厚度)的關(guān)系，結(jié)果顯示兩者存在弱相關(guān)(RR=1.01，95%CI：1.00-1.02)[7]。

短期暴露于PM2.5可引起心血管系統(tǒng)急性效應(yīng)，導(dǎo)致心血管事件發(fā)生率、心血管疾病就診率和入院率增加[8-11]。Zanobett等在PM2.5空氣污染與急診入院率的關(guān)系研究中，收集了2000-2003年期間美國26個社區(qū)的急診入院信息和環(huán)境監(jiān)測站公布的PM2.5日平均濃度數(shù)據(jù)，分析后發(fā)現(xiàn)，PM2.5日平均濃度每升高10 μg/m3，冠心病入院率升高1.89%，心肌梗死入院率升高2.25%[8]。在Bell等開展的針對美國202個城市的研究中也得到了相似結(jié)論，他們發(fā)現(xiàn)PM2.5濃度每增加10μg/m3，心血管疾病急診就診率可增加0.8%[9]。Kloog等在顆粒物污染對65歲以上老年人入院率的影響研究中，對PM2.5暴露評價方法進行了改進，他們利用土地回歸模型結(jié)合氣溶膠光學(xué)厚度法進行暴露評價，提高了暴露濃度估計值的可信度，進一步分析后發(fā)現(xiàn)PM2.5短期暴露濃度每升高10μg/m3，心血管疾病入院率可增加1.03%；并且，在其針對大西洋中部六個城市開展的后續(xù)研究中仍得到了PM2.5短期暴露與心血管疾病入院率正相關(guān)的結(jié)果[10-11]。

2 高血壓與心血管疾病

高血壓是心血管疾病最主要的危險因素，冠心病、心肌梗死、心力衰竭等心血管疾病是其主要的并發(fā)癥。中國高血壓防治指南(2010)指出，無論采用哪種測量方法：診室血壓、動態(tài)血壓或家庭血壓，血壓水平與腦卒中、冠心病事件的風(fēng)險均置連續(xù)、獨立、直接的正相關(guān)[12]。

在經(jīng)典的Framingham心臟研究中，Kannel等對研究對象進行連續(xù)36年前瞻性隨訪后發(fā)現(xiàn)，血壓在(130-139)/(80-85)mmHg的個體與血壓小于100 /80 mmHg的對象相比，患心血管疾病的危險性增加2倍以上，他們還發(fā)現(xiàn)高血壓可導(dǎo)致所有主要粥樣硬化性心血管疾病的風(fēng)險增加[13]。Collins等對已開展的9個前瞻性研究進行了系統(tǒng)評價，分析后發(fā)現(xiàn)舒張壓相差5mmHg，冠心病的危險性相差20%，腦卒中的危險性相差34%；年齡在40-70歲范圍、血壓在(115-185)/(75-115)mmHg的個體，收縮壓每增加20mmHg和舒張壓每增加10mmHg，其患心血管疾病的危險性可增加1倍[14]。

3 PM2.5與血壓

3.1 PM2.5與血壓正相關(guān)

大多數(shù)觀察研究認為PM2.5的濃度變化與血壓的變化存在正相關(guān)，并且提示了在PM2.5濃度高的區(qū)域，二者間的關(guān)聯(lián)強度更大。

Dvonch等在一項橫斷面研究中，對2002年5月至2003年4月間的3個社區(qū)的347名研究對象的血壓進行兩次測量，并收集社區(qū)附近監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)，得到三個社區(qū)PM2.5平均暴露濃度為15.0μg/m3，進一步分析后發(fā)現(xiàn)PM2.5暴露與收縮壓呈顯著正相關(guān)，并且他們還發(fā)現(xiàn)在PM2.5高暴露水平社區(qū)的人群中，二者的關(guān)聯(lián)強度更大[15]。在一項定組研究中，Huang等在2007-2008年4個不同的時間段，對40名心血管疾病患者的血壓進行追蹤測量，在各個時間段使用動態(tài)血壓儀對研究對象的血壓連續(xù)監(jiān)測24小時，每30分鐘讀取一次血壓值，同時利用環(huán)境監(jiān)測站點PM2.5濃度代表研究對象的暴露濃度，進一步分析發(fā)現(xiàn)，隨著PM2.5暴露濃度升高，短時間(幾分鐘至幾小時)內(nèi)患者的收縮壓和舒張壓均會顯著上升[16]。在一項健康志愿者自然遷移研究中，Wu等觀察了39名大學(xué)生從郊區(qū)分校區(qū)搬遷到市內(nèi)主校區(qū)的過程中血壓的變化情況。在搬遷前(4-6月)、搬遷初期(9-11月)和搬遷后期(次年4-6月)三個時段，由醫(yī)生對每名學(xué)生進行血壓測量，PM2.5濃度數(shù)據(jù)來自附近的監(jiān)測站點，分析后發(fā)現(xiàn)PM2.5濃度每增加51.2μg/m3，收縮壓升高1.08mmHg (95%CI:0.17-1.99)，舒張壓升高0.96mmHg (95%CI: 0.31-1.61)[17]。兩項大樣本人群調(diào)查研究也發(fā)現(xiàn)了PM2.5與血壓之間存在正相關(guān)的現(xiàn)象。在美國開展的針對6個城市5112名無心血管疾病人群的橫斷面研究中，收集了監(jiān)測站的PM2.5濃度數(shù)據(jù)和人群健康資料，分析發(fā)現(xiàn)PM2.5 濃度每升高10 μg/m3，研究對象脈壓和收縮壓分別可升高1.12 mmHg(95%CI：0.28-1.97)和0.09 mmHg(95%CI：0.15-2.13)，并且研究者還發(fā)現(xiàn)在距離交通道路較近區(qū)域的人群中，PM2.5暴露與血壓之間的關(guān)聯(lián)更加顯著[18]。而德國開展的一項針對4291名對象的長期隨訪研究，更是證實了長期暴露于PM2.5與動脈血壓升高之間存在關(guān)聯(lián)，大氣中的PM2.5年平均濃度每增加2.4 μg/m3，可使人群的收縮壓和舒張壓平均升高1.4 mmHg(95%CI：0.5-2.3)和0.9 mmHg(95%CI：0.4-1.4)[19]。

一些試驗研究也發(fā)現(xiàn)了PM2.5暴露與血壓呈正相關(guān)關(guān)系的現(xiàn)象。Langrish等要求98例冠狀動脈心臟疾病患者在北京市固定路徑上行走，并對行走過程中研究對象的血壓和個體PM2.5暴露濃度進行連續(xù)24小時監(jiān)測，干預(yù)措施為戴高效面罩，結(jié)果發(fā)現(xiàn)戴面罩組的平均動脈壓明顯低于不戴面罩組(93+10mmHg與96+10mmHg，P=0.025)，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義，表明了PM2.5暴露濃度的降低可引起血壓降低[20]。Gong等要求12名健康成人和12名哮喘志愿者在PM 2.5濃度為174μg/m3屋子中暴露2個小時，在暴露前及暴露4小時和2天分別對他們的血壓值進行測量后發(fā)現(xiàn)，健康成人組的收縮壓在三個時段均處于升高的趨勢。然而哮喘組的收縮壓處于下降趨勢，這表明暴露于PM2.5高濃度環(huán)境中可能會引起血壓升高[21]。

3.2 PM2.5與血壓不相關(guān)

部分研究者認為隨著PM2.5濃度的升高，血壓無明顯變化。Mordukhovich等在波士頓開展的一項長期隨訪研究中未發(fā)現(xiàn)PM2.5暴露與血壓之間存在關(guān)聯(lián)，他們從已有固定隊列中篩選出的457名中老年男性，收集了他們在1999年4月至2007年12月期間每3-5年身體檢查時的血壓測量數(shù)據(jù)，同時從附近的監(jiān)測站獲取PM2.5濃度數(shù)據(jù)，分析后發(fā)現(xiàn)研究人群PM2.5平均暴露濃度為12.06μg/m3(SD= 4.93)。在調(diào)整了潛在混雜因素后分析，發(fā)現(xiàn)PM2.5的平均濃度每增加4.98μg/m3，收縮壓平均增加0.45mmHg (95%CI：-0.71-1.61)，舒張壓平均增加0.01 mmHg (95%CI：-0.60-0.61)，均無統(tǒng)計學(xué)意義[22]。而在挪威開展的另一項大樣本人群橫斷面研究中，研究者于2000年5月至2001年11月期間對16756名研究對象進行了一次調(diào)查，通過臨床檢查結(jié)果得到研究對象的血壓值，將研究對象住址附近監(jiān)測站公布的PM2.5濃度作為其暴露濃度，分析后也未發(fā)現(xiàn)PM2.5暴露與血壓之間存在關(guān)聯(lián)[23]。

也有試驗研究表明PM2.5暴露與血壓的變化無關(guān)聯(lián)。Dales等在開展的研究中要求39名健康志愿者分別在渥太華市的兩個公交車站(一個在市中心，另一個在牧場附近)靜坐2小時，每次暴露后測量一次對象的血壓。研究期間使用個體監(jiān)測儀器監(jiān)測志愿者的PM2.5暴露濃度。市中心公交車站處PM2.5平均暴露濃度為40μg/m3(SD=20)，牧場附近的公交車站處PM2.5平均暴露濃度為10μg/m3(SD=10)，且暴露濃度差異有統(tǒng)計意義，進一步分析后未發(fā)現(xiàn)PM2.5暴露濃度的變化與收縮壓的變化之間存在關(guān)聯(lián)[24]。在一項隨機雙盲交叉試驗研究中，研究對象為21對不吸煙的夫婦，干預(yù)措施為空氣凈化器的使用，研究者要求研究對象分別在使用凈化器和不使用凈化器的房屋中暴露48個小時，通過血壓監(jiān)測儀器連續(xù)觀察他們的血壓變化，結(jié)果顯示使用凈化器的房屋內(nèi)PM2.5濃度為4.7μg/m3，不使用凈化器的為12.6μg/m3，分析后也未發(fā)現(xiàn)PM2.5暴露與血壓之間存在關(guān)聯(lián)[25]。

3.3 PM2.5與血壓負相關(guān)

此外，還有研究發(fā)現(xiàn)隨著PM2.5濃度升高，血壓呈現(xiàn)降低趨勢。Ibald-Mulli等對來自歐洲3個地區(qū)的131 名心血管疾病患者進行了連續(xù)6個月的隨訪追蹤，期間每兩周測量一次研究對象的血壓，每日PM2.5平均暴露濃度從固定監(jiān)測站獲得，三個地區(qū)PM2.5平均濃度范圍為12.7-23.1μg/m3，在調(diào)整了溫度、濕度、氣壓和服藥史后發(fā)現(xiàn)，PM2.5濃度的升高可引起血壓降低，當(dāng)前五天PM2.5平均濃度增加10μg/m3，收縮壓平均改變降低0.39 mmHg(95%CI：-0.75--0.03)[26]。

4 結(jié)論

在既往開展探討PM2.5與血壓的關(guān)系研究中，多存在對同一研究對象血壓的監(jiān)測時間短、測量頻率低的局限，血壓值多為某一時點或短時間段內(nèi)少數(shù)幾次的測量結(jié)果，該結(jié)果容易受到諸多因素的影響，如研究對象短期情緒波動、運動等因素，均會引起血壓的變化，從而影響研究中血壓測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致PM2.5與血壓的關(guān)聯(lián)性分析結(jié)果不可靠。雖然既往開展過少數(shù)前瞻性的長期研究，但研究中PM2.5暴露濃度多采用年平均值，血壓來自每年的體檢結(jié)果，顯然也存在血壓測量頻率低這一局限，并且這些研究也無法排除一年內(nèi)其他因素如藥物使用對血壓的干擾。

因此，未來研究中若能通過采用一定手段，在不影響研究對象參與配合度的情況下，盡可能多地增加血壓測量次數(shù)，相信可大大提高研究的可信度。

此外，在既往歐美國家開展的研究中，同一研究對象在不同時點的PM2.5暴露濃度差異一般較小，即暴露濃度梯度小，因此無法觀察到PM2.5暴露濃度從低水平到高水平的變化過程中研究對象血壓的連續(xù)變化情況，也無法對PM2.5暴露與血壓的劑量反應(yīng)關(guān)系及二者的因果關(guān)系做更深一步的探討。同時目前有研究提示PM2.5暴露與血壓的劑量反應(yīng)關(guān)系可能并非是線性的，在PM2.5濃度高的區(qū)域，PM2.5暴露與血壓的相關(guān)程度更高，而國際上關(guān)于PM2.5與血壓的劑量反應(yīng)關(guān)系尚未得到確定。

因此，在未來的研究中可通過在PM2.5濃度波動大的地區(qū)開展長期追蹤隨訪研究，觀察隨著PM2.5暴露濃度從低到高變化，血壓值隨之變化的完整過程，有助于進一步探索PM2.5與血壓的劑量反應(yīng)關(guān)系，論證二者間的因果關(guān)系。

參考文獻

[1]郭新彪,魏紅英. 大氣PM2.5對健康影響的研究進展[J]. 科學(xué)通報，2013,58(13):1171-1177.

[2]Dockery D W，Pope C A，Xu X，et al. An association between air pollution and mortality in six US cities[J]. New England journal of medicine，1993，329(24): 1753-1759.

[3] Laden F，Schwartz J，Speizer F E，et al. Reduction in fine particulate air pollution and mortality: extended follow-up of the Harvard Six Cities study[J]. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine，2006，173(6): 667.

[4]Pope III C A，Burnett R T，Thun M J，et al. Lung cancer，cardiopulmonary mortality，and long-term exposure to fine particulate air pollution[J]. Jama，2002，287(9): 1132-1141.

[5]Pope C A，Burnett R T，Thurston G D，et al. Cardiovascular mortality and long-term exposure to particulate air pollution epidemiological evidence of general pathophysiological pathways of disease[J]. Circulation，2004，109(1): 71-77.

[6]Miller K A，Siscovick D S，Sheppard L，et al. Long-term exposure to air pollution and incidence of cardiovascular events in women[J]. New England Journal of Medicine，2007，356(5): 447-458.

[7]Roux A V D，Auchincloss A H，F(xiàn)ranklin T G，et al. Long-term exposure to ambient particulate matter and prevalence of subclinical atherosclerosis in the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis[J]. American Journal of Epidemiology，2008，167(6): 667-675.

[8]Zanobetti A，F(xiàn)ranklin M，Koutrakis P，et al. Fine particulate air pollution and its components in association with cause-specific emergency admissions[J]. Environ Health，2009，8(58): 58.

[9]Bell M L，Ebisu K，Peng R D，et al. Seasonal and regional short-term effects of fine particles on hospital admissions in 202 US counties[J]. American journal of epidemiology，2008，168(11): 1301-1310.

[10]Kloog I，Coull B A，Zanobetti A，et al. Acute and chronic effects of particles on hospital admissions in New-England[J]. PloS one，2012，7(4): e34664.

[11]Kloog I，Nordio F，Zanobetti A，et al. Short Term Effects of Particle Exposure on Hospital Admissions in the Mid-Atlantic States: A Population Estimate[J]. PloS one，2014，9(2): e88578.

[12] 中國高血壓防治指南修訂委員會.中國高血壓防治指南2010.中華心血管病雜志[J],2011,39(7):579-616

[13]Kannel W B，Gordon T，Schwartz M J. Systolic versus diastolic blood pressure and risk of coronary heart disease: the Framingham study[J]. The American journal of cardiology，1971，27(4): 335-346.

[14]Collins R，Peto R，Godwin J，et al. Blood pressure and coronary heart disease[J]. The Lancet，1990，336(8711): 370-371.

[15]Dvonch J T，Kannan S，Schulz A J，et al. Acute effects of ambient particulate matter on blood pressure differential effects across urban communities[J]. Hypertension，2009，53(5): 853-859.

[16]Huang W，Zhu T，Pan X，et al. Air pollution and autonomic and vascular dysfunction in patients with cardiovascular disease: interactions of systemic inflammation，overweight，and gender[J]. American journal of epidemiology，2012，176(2): 117-126.

[17]Wu S，Deng F，Huang J，et al. Blood pressure changes and chemical constituents of particulate air pollution: results from the healthy volunteer natural relocation (HVNR) study[J]. Environmental health perspectives，2013，121(1): 66.

[18]Auchincloss A H，Roux A V D，Dvonch J T，et al. Associations between recent exposure to ambient fine particulate matter and blood pressure in the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA)[J]. Environmental Health Perspectives，2008，116(4): 486.

[19]Fuks K，Moebus S，Hertel S，et al. Long-term urban particulate air pollution，traffic noise，and arterial blood pressure[J]. Environmental health perspectives，2011，119(12): 1706.

[20]Langrish J P，Li X，Wang S，et al. Reducing personal exposure to particulate air pollution improves cardiovascular health in patients with coronary heart disease[J]. Environmental health perspectives，2012，120(3): 367.

[21]Gong，Jr H，Linn W S，Sioutas C，et al. Controlled exposures of healthy and asthmatic volunteers to concentrated ambient fine particles in Los Angeles[J]. Inhalation toxicology，2003，15(4): 305-325.

[22]Mordukhovich I，Wilker E，Suh H，et al. Black carbon exposure，oxidative stress genes，and blood pressure in a repeated-measures study[J]. Environmental health perspectives，2009，117(11): 1767.

[23]Madsen C，Nafstad P. Associations between environmental exposure and blood pressure among participants in the Oslo Health Study (HUBRO)[J]. European journal of epidemiology 2006，21(7): 485-491.

[24]Dales R，Liu L，Szyszkowicz M，et al. Particulate air pollution and vascular reactivity: the bus stop study[J]. International archives of occupational and environmental health，2007，81(2): 159-164.

[25]Brauner E V，F(xiàn)orchhammer L，M ller P，et al. Indoor particles affect vascular function in the aged: an air filtration based intervention study[J]. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine，2008，177(4): 419-425.

[26]Ibald-Mulli A，Timonen K L，Peters A，et al. Effects of particulate air pollution on blood pressure and heart rate in subjects with cardiovascular disease: a multicenter approach[J]. Environmental health perspectives，2004，112(3): 369.

(收稿日期2015-03-27;編輯齊靜)

通訊作者：曾光，zengg1234@163.com。

基金項目：環(huán)保公益性行業(yè)專項經(jīng)費，編號為201209008。

中圖分類號R122.2

文獻標(biāo)識碼A

DOI：10.13723/j.yxysh.2015.10.016