劉如輝 程 寬 鄭芳芳 胡朝暉

1.上海同濟醫(yī)院心內科，上海 200065；2.復旦大學附屬中山醫(yī)院心內科，上海 200032

據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）對全球各種疾病的死亡統(tǒng)計，心血管疾病死亡人數(shù)占總死亡人數(shù)的比例已超過30%［1］?！吨袊难芙】蹬c疾病報告2020》指出心血管病死亡占我國城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首位，且心血管病患病率逐年上升。近年來多種原因導致心血管疾病的好發(fā)人群有年輕化的趨勢，因此除重點關注老齡人群外，監(jiān)測成年人（20 至60歲）的心血管健康有著重要的意義［2］。影響心血管健康的因素主要包括：煙草使用、飲食平衡、身體活動、體質量控制、心理健康、環(huán)境污染等，其中元素的含量與心血管疾病的患病率密切相關［3］。

元素與心血管疾病的研究已有部分報道。Gudjoncik 等［4］發(fā)現(xiàn)以鐵、鋅、銅、硒為代表的元素可通過調控代謝通路對心血管健康產生影響。鐵也被證實可作為心血管病全因死亡率的預測因子。因此適當補充以上元素可發(fā)揮抗氧化作用，改善心臟代謝［5］。作為微量必需元素中的一種，錳在脂質代謝和碳水化合物合成中起著重要的作用，對于機體的生長繁殖和組織的形成有調節(jié)功能［6］。合適濃度的錳具有強大的抗氧化功能，是合成超氧化物歧化酶所必需的元素［7］。食物是人體攝入錳的主要途徑，飲水和環(huán)境暴露為次要途徑。盡管錳被列為有毒的重金屬，但其抗氧化使心臟獲益的作用不可忽視［8］，因此尋找合適的錳濃度以使心血管病保持低患病率有著重要的意義。

基于現(xiàn)有的研究，錳與心血管總體患病率在成年人中的關聯(lián)尚未被充分發(fā)掘。在我國開展的基于元素與心血管疾病的患病率的前瞻性及回顧性研究仍較少。美國國家健康和營養(yǎng)調查（National Health and Nutrition Examination Survey，NHANES）是一項對美國全國人口的代表性調查。NHANES使用動態(tài)的、多階段概率抽樣設計，提供關于美國人口營養(yǎng)和健康的廣泛信息，具有大樣本、普適性好的特點［9］。因此本研究旨在通過整合NHANES 2011—2018年的數(shù)據(jù)，挖掘錳濃度與心血管疾病的關聯(lián)，為臨床決策提供幫助。

1 材料和方法

1.1 研究人群

為了確定可能影響心血管疾病的錳相關因素，本研究從2011年至2018年的NHANES數(shù)據(jù)庫中提取并整合了數(shù)據(jù)。在本次研究的39 158 名參與者中，剔除了13 524 名不含錳的數(shù)據(jù)的參與者。同時，若受訪者不清楚自身是否有心血管相關事件或拒絕回答此類問題（n=10 280），年齡在60 歲以上（n=11 280）或懷孕（n=69），也被排除。最終，4 005名參與者被納入分析，研究設計流程見圖1。詳細的調查設計、方法和數(shù)據(jù)可以從NHANES 網(wǎng)站（https：//www.cdc.gov/nchs/nhanes/）獲得。

圖1 研究對象篩選流程圖

1.2 錳含量測量

經(jīng)研究對象同意后采集全血樣本，經(jīng)過處理、儲存和運送到佐治亞州亞特蘭大的國家環(huán)境衛(wèi)生中心和疾病控制預防中心進行分析。研究人員采用質譜法測定全血樣品中錳的含量。有關試驗細節(jié)的更多信息可參考：https：//wwwn. cdc. gov/nchs/data/nhanes/2015—2016/labmethods/PBCD_I_met.pdf。正常情況下，人體血液中錳的含量在4～15μg/L之間［10］。本研究中可檢出的血漿錳的檢出下限為0.99 μg/L。根據(jù)測定的總體血漿錳濃度的分布，通過四分位數(shù)進行分組。本研究模擬了錳濃度的分布，以評估錳濃度和心血管疾病及不良事件發(fā)生之間的潛在非線性關聯(lián)。

1.3 不良心血管事件的界定

不良心血管事件主要包括充血性心力衰竭、冠心病、心絞痛、心肌梗死、卒中［11］。研究人員通過問卷來記錄研究對象在研究期間是否有新發(fā)或先前存在的疾病。該問卷由具有資質的研究人員完成，研究對象被問及以下問題：“醫(yī)生或其他健康專業(yè)人士曾告訴過你，你有充血性心力衰竭/冠心病/心絞痛/中風嗎？”。詳細的問卷細節(jié)可參考：https：//wwwn. cdc. gov/nchs/nhanes/search/datapage.aspx？Component=questionnair。

1.4 協(xié)變量的界定

在評價了錳濃度和心血管事件關聯(lián)后，本研究選擇了與心血管事件相關的協(xié)變量并進行了變量因素控制。以下協(xié)變量信息通過問卷收集并在分析時加以控制：年齡（歲）、性別、種族/民族（墨西哥人、美國人、其他拉美裔美國人、非拉美裔黑人、非拉美裔白人、其他種族）、教育水平（高中以下、高中以上）、婚姻狀況（有伴侶、無伴侶、未婚）、總能量攝入、家庭貧困收入比、體質量指數(shù)、腰圍，各種健康行為包括吸煙者（一生至少抽100支煙或不抽）、飲酒者（每年至少喝12杯酒或不喝）和體育活動（永不、適度、有力）。此外，血紅蛋白、高密度脂蛋白-膽固醇、總膽固醇、甘油三酯和尿酸的數(shù)據(jù)也從實驗室檢測中獲得。

體質量指數(shù)為體質量除以身高的平方，體質量指數(shù)＞30 kg/m2被定義為肥胖［17］；總能量攝入是根據(jù)美國農業(yè)部的熱量攝入指南得出的；糖尿病的定義是根據(jù)患者對自身血糖及是否服用相關降糖藥物的反饋；高血壓的定義是平均收縮壓高于140 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）和（或）舒張壓高于90 mmHg，或自我報告服用抗高血壓藥物；貧困收入比是指在調整通貨膨脹和家庭規(guī)模后，家庭收入與貧困門檻的比值；劇烈的體力活動被定義為顯著增加呼吸或心率的活動，而中度體力活動被定義為輕微增加呼吸頻率的活動。協(xié)變量選擇標準基于先前發(fā)表的研究和現(xiàn)有的變量，詳細操作步驟可參考：https：//wwwn.cdc.gov/nchs/nhanes/Default.aspx。

1.5 統(tǒng)計學分析

本研究所有定量資料的多組比較采用單因素方差分析及Turkey 檢驗，兩組比較采用獨立樣本t檢驗，定量資料結果以均數(shù)±標準差表示。分類變量以百分比表示，統(tǒng)計分析采用卡方檢驗。使用多因素logistic 回歸分析探索錳濃度四分位數(shù)與心血管事件之間的關系。模型1 調整了性別和年齡，模型2 調整了其他潛在的混雜因素，包括年齡、性別、教育水平、種族/民族、物質狀況、家庭貧困收入比、吸煙、酗酒、高血壓、糖尿病和體質量指數(shù)，模型3在模型2 的基礎上調整了腰圍、總能量攝入、體育活動、高密度脂蛋白-膽固醇、總膽固醇、甘油三酯、尿酸和血紅蛋白。錳濃度和層次協(xié)變量之間的相互作用使用多變量回歸模型進行檢驗?；谀Ｐ?，對錳濃度與獨立不良心血管事件進行亞組分析以檢驗血錳水平對心血管事件的影響是否可以因性別、高血壓、糖尿病、肥胖或體力活動改變。此外，使用限制性三次樣條回歸分析血錳濃度與心血管疾病患病率之間的關系。采用R 3.6.4 版本對NHANES 數(shù)據(jù)進行下載，清洗和整合，采用Stata 13.0 和SPSS 22.0 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。檢驗水準α=0.05。

2 結 果

2.1 研究人群基線資料特征

表1展示了研究對象的人口學資料、醫(yī)學特征及錳濃度水平。本次研究共納入4 005名20歲至60歲的研究對象，中位年齡為40.63歲。所有研究對象根據(jù)錳濃度水平被分為4組，相應血液錳濃度（均包括上下限）分別為：Q1：1.61 ～ 7.64 μg/L；Q2：7.65 ～9.58 μg/L；Q3：9.59 ～ 12.12 μg/L；Q4：12.13 ～62.51 μg/L。CVD在研究人群中占5.19%。不同錳四分位（Q1 ～ Q4）間，年齡、性別、種族/民族、高血壓、總能量攝入、血紅蛋白、總膽固醇、高密度脂蛋白-膽固醇、尿酸差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

表1 研究人群中不同水平錳濃度的人口統(tǒng)計學特征

續(xù)表

2.2 錳濃度和總體心血管疾病發(fā)生率的關聯(lián)

本研究建立了3種單變量和多變量線性回歸模型：模型1 調整了年齡和性別；模型2 調整了年齡、性別、教育水平、種族/民族、高血壓、糖尿病、吸煙者、酒精使用者和體質量指數(shù)；模型3對表1中列出的所有協(xié)變量進行了調整。基于完全調整模型，與錳濃度劃分的第1 個四分位相比，錳四分位的心血管事件患病率的比值比和95%可信區(qū)間分別為1.066（0.699 ～ 1.699），1.105（0.639 ～ 1.613），0.591（0.376 ～ 0.930）（表2）。受限三次樣條曲線如圖2 所示，錳濃度與心血管疾病總患病率呈非線性關系，表現(xiàn)為隨著錳濃度上升，心血管疾病總患病率先降低而后再次升高，其中在錳濃度為9.59 μg/L時心血管疾病總患病率最低。

表2 錳與心血管疾病總患病率之間關聯(lián)的校正優(yōu)勢比

圖2 錳與總體心血管疾病患病率之間關聯(lián)的限制性三次樣條圖

2.3 錳濃度與不良獨立心血管事件關聯(lián)

表3展示了不同的錳濃度與不良獨立心血管事件的關聯(lián)。與最低的Q1 組相比，獨立心血管事件（充血性心力衰竭、冠心病、心絞痛、心臟病發(fā)作、卒中）的完全調整的優(yōu)勢比和可信區(qū)間在錳濃度最高的 Q4 組分別為 0.746（0.278 ～ 2.001），0.352（0.150 ～ 0.825），0.386（0.163 ～ 0.906），0.422（0.207 ～ 0.861）和0.474（0.250 ～ 0.896）。說明針對冠心病，心絞痛，心肌梗死和卒中4種不良心血管事件，隨著血錳濃度的升高，其發(fā)生率與Q1相比顯著降低。

表3 錳與獨立心血管不良事件關聯(lián)的校正優(yōu)勢比

3 討 論

本研究通過對NHANES數(shù)據(jù)庫的整合分析，發(fā)現(xiàn)血錳濃度與心血管疾病患病率在成年人中呈現(xiàn)“U”型曲線的關聯(lián)。監(jiān)測并維持錳濃度在“U”型曲線的最低點，有助于降低心血管疾病的患病率和獨立心血管不良事件的發(fā)生率。

本研究聚焦于血錳濃度與心血管疾病的患病率，從而能做到更好的監(jiān)測與一級二級預防心血管疾病，而既往有多項研究聚焦錳與心血管疾病死亡率及全因死亡率的關聯(lián)。一項在中國開展的大規(guī)模臨床前瞻性研究納入6 115 名受試者，分析23 種金屬元素與全因死亡率的關聯(lián)，發(fā)現(xiàn)錳與全因死亡率呈負相關［12］。一項在日本開展的前瞻性隊列研究也有著類似的發(fā)現(xiàn)，基于782 名40 ～79 歲參與者，進行了中位數(shù)16.5 年的隨訪，膳食中錳攝入量的增加可降低總體心血管疾病的死亡率［13］。以上的結論均是基于正常暴露水平。因選擇的觀察終點區(qū)別、樣本的異質性、樣本量大小不同及測量設備的誤差，因此得出的結論不同，但無論是本研究的患病率分析還是既往的死亡率分析，當錳濃度維持在一定水平內，隨著錳濃度的提升對心血管均表現(xiàn)為有益效果。過量的錳暴露對人體具有明顯的毒性，主要表現(xiàn)在神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)。Zheng等［14］發(fā)現(xiàn)過多的錳暴露可通過抑制不同物種的心肌收縮而引起心血管毒性。而Geir 等［15］闡明了過量的錳暴露將嚴重影響兒童的神經(jīng)發(fā)育。

針對獨立的心血管不良事件的分析，冠心病、心絞痛、心肌梗死和卒中都表現(xiàn)出與總體心血管疾病患病率一致的趨勢。Aysegul等［16］納入30例冠心病患者和20 例健康對照者，測定其血漿錳濃度，發(fā)現(xiàn)兩組血錳無明顯差異，推測這可能是由于樣本量過小引起的。Grzegorz等［17］通過收集心肌梗死患者（n=74）和無心肌梗死對照人群（n=72）的血液，測定血液中重金屬（銅、鋅、錳、鈷、鐵）的濃度，評估重金屬的濃度和心肌梗死事件發(fā)生率的關系，發(fā)現(xiàn)錳的曲線下面積最大，具有最好的預測價值，錳濃度的升高使心肌梗死的發(fā)生率顯著上升。這與本研究的發(fā)現(xiàn)是一致的，當跨過了轉折點的血液錳濃度后，心血管獨立事件發(fā)生率顯著上升。卒中是由于腦、視網(wǎng)膜、脊髓相關部位的梗死或出血引起的突然發(fā)作的局灶性神經(jīng)功能喪失。Weng 等［18］通過病例對照研究發(fā)現(xiàn)在單金屬模式下，暴露于錳與卒中的風險獨立相關。

本研究存在以下局限：首先納入的4 005例樣本均來自美國NHANES數(shù)據(jù)庫，雖然具有足夠的樣本量，但考慮到錳主要來自飲食，而飲食結構中美存在較大差異，因此，推廣到中國人群結論是否可靠需要開展進一步前瞻性研究；其次作為一項回顧性研究，NHANES 數(shù)據(jù)庫收集的部分數(shù)據(jù)是通過問卷調查獲得的，這可能帶來回憶偏倚等混雜因素。

本研究發(fā)現(xiàn)在美國20 至60 歲成年人中，血清錳濃度與總體心血管疾病患病率密切相關（n=4 005）。隨著錳濃度上升，總體心血管疾病患病率先下降后上升，當血清錳濃度為9.59 μg/L時，總體心血管疾病患病率最低。同時，血清錳濃度也與不良心血管獨立事件密切相關。監(jiān)測血清錳濃度對心血管疾病的初級預防能起到一定的促進作用。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突