張艷格，安 珍，姜 靜，孫貝貝，宋 杰，李 娟，王 貴，王 亞，吳衛(wèi)東

(新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003)

近年來，心血管疾病仍是世界上最主要的死亡原因之一[1-2]。空氣污染已經(jīng)成為一個(gè)突出的環(huán)境與公共衛(wèi)生問題[3]。流行病學(xué)研究表明，心血管疾病發(fā)病率和病死率的升高與空氣污染密切相關(guān)[4]，尤其是大氣細(xì)顆粒物2.5(particulate matter 2.5,PM2.5)暴露可顯著增加心血管疾病患者的病死率[5]。研究發(fā)現(xiàn)，短期PM2.5暴露可將心血管事件的危險(xiǎn)度從0.4%增加到1.0%[6]。高血壓是心血管疾病的主要危險(xiǎn)因素，高血壓群體暴露于高濃度的PM2.5對其心血管效應(yīng)亟待關(guān)注。但目前有關(guān)PM2.5對心血管影響的研究結(jié)果并不一致，且大多數(shù)研究關(guān)注的是健康年輕群體[7]，而對中老年高血壓患者的影響鮮見報(bào)道。本研究旨在通過探討PM2.5對中老年高血壓患者的急性心血管效應(yīng)，為有效保護(hù)易感人群的健康提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料招募新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院11例患高血壓病的退休職工為研究對象，男4例，女7例；年齡55～70(62.18±5.04)歲；受教育水平：高中以下5例，高中及以上6例；其中2例有過敏史，在研究期間未進(jìn)行任何治療。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)經(jīng)醫(yī)生診斷為高血壓；(2)自愿參與本研究并簽署知情同意書；(3)新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院家屬院常住居民，且承諾在研究期間不會(huì)搬離該地方；(4)無重大心肺系統(tǒng)疾?。?5)無感染或免疫、變態(tài)反應(yīng)性疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)語言溝通有障礙且無法參加問卷調(diào)查；(2)在體檢當(dāng)日或之前的2周內(nèi)患感冒；(3)不能完成隨訪研究或者拒絕提供相關(guān)的生物樣本。本研究經(jīng)新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院倫理委員會(huì)審查通過(編號：2018133)。

1.2 方法招募完成后，志愿者填寫基本信息表，收集姓名、性別、年齡、聯(lián)系方式、疾病史、藥物史及生活方式等一般信息。采用定組研究方法，從2018年12月至2019年4月進(jìn)行5次隨訪，每次隨訪時(shí)間間隔4周，隨訪當(dāng)天上午7:00～12:00完成受試者血液采集和指標(biāo)檢測、靜態(tài)心電圖檢測及血壓、身高和體質(zhì)量測量。

1.2.1 受試者血液采集和血液指標(biāo)檢測每次體檢當(dāng)日，由專業(yè)護(hù)士抽取空腹外周靜脈血7 mL；其中 2 mL 置于乙二胺四乙酸二鉀抗凝采血管中，3 000 r·min-1離心15 min，分離出血漿，-80 ℃保存[8]；另5 mL置于促凝采血管中，靜置1～2 h，3 000 r·min-1離心10 min，分離血清，-80 ℃保存。采用酶聯(lián)免疫吸附測定法測定下列指標(biāo)：(1)血清炎癥標(biāo)志物：白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-6、IL-8、超敏C-反應(yīng)蛋白(hypersensitive C-reactive protein,hs-CRP)(試劑盒均購自西門子醫(yī)學(xué)診斷產(chǎn)品有限公司)；(2)血清氧化應(yīng)激標(biāo)志物：8-羥基脫氧鳥苷(8-hydroxy-2′-deoxyguanosine，8-OHdG)(試劑盒購自武漢華美生物工程有限公司)；(3)血清纖溶功能標(biāo)志物：組織型纖溶酶原激活劑(tissue type plasminogen activator,t-PA)(試劑盒購自武漢華美生物工程有限公司)；(4)血漿內(nèi)皮功能指標(biāo)：血漿內(nèi)皮素-1(endothelin-1，ET-1)(試劑盒購自美國ENZO life sciences中國授權(quán)代理商深圳欣博盛生物科技有限公司)；嚴(yán)格按照試劑盒說明書進(jìn)行操作。取新鮮的抗凝血2 mL，利用流式細(xì)胞儀檢測血小板-單核細(xì)胞聚合體(platelet-monocyte aggregates，PMAs)數(shù)量，計(jì)算PMAs占單核細(xì)胞的百分比，評估血小板活化情況[9]。

1.2.2 受試者血壓和靜態(tài)心電圖測量應(yīng)用歐姆龍(上海)有限公司HEM-7071電子血壓計(jì)測量血壓，受試者每次測量前需在安靜的房間至少休息10 min，每人均測量左上臂肱動(dòng)脈血壓3次，每次間隔2 min。當(dāng)?shù)?次與第2次測量的收縮壓(systolic blood pressure，SBP)或舒張壓(diastolic blood pressure，DBP)的差值﹥5 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)時(shí)，則需重新測量；當(dāng)2次的差值≤5 mm Hg時(shí)即可記錄數(shù)據(jù)[10]；將所有差值≤5 mm Hg的數(shù)據(jù)求平均值，得到最后的SBP和DBP值；計(jì)算得出脈壓(pulse pressure,PP)和平均動(dòng)脈壓(mean arterial pressure,MAP)[11-13]。使用FX-8322十二道心電圖機(jī)(北京福田電子醫(yī)療儀器有限公司)做靜態(tài)心電圖檢查，記錄心率(heart rate,HR)。

1.2.3 受試者身高和體質(zhì)量測量應(yīng)用身高體質(zhì)量測量儀測量每位受試者的身高、體質(zhì)量，并計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)。

1.3 空氣污染物數(shù)據(jù)收集收集每次體檢前1周內(nèi)的每小時(shí)空氣污染物指標(biāo)PM2.5濃度和氣溫、相對濕度數(shù)據(jù)等氣象因素，數(shù)據(jù)來源于新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院的空氣檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)距離志愿者居所1 km以內(nèi)，周圍無建筑物遮擋，為非工業(yè)區(qū)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。使用線性混合效應(yīng)模型分析各指標(biāo)與PM2.5濃度的關(guān)系。模型以PM2.5濃度為固定效應(yīng)參數(shù)，以研究對象各變量為隨機(jī)效應(yīng)參數(shù)，控制年齡、性別、BMI、檢測日期、季節(jié)變化、溫度和相對濕度等的影響[8，14-15]，觀察PM2.5的單純滯后(lag0～lag6，分別表示單獨(dú)滯后0 d～單獨(dú)滯后6 d)和移動(dòng)平均滯后(lag01～lag06，分別表示移動(dòng)平均滯后0 d～移動(dòng)平均滯后6 d)效應(yīng)，模型中指數(shù)越小，模型擬合度相對越好(依據(jù)赤池信息量準(zhǔn)則指數(shù)評估模型質(zhì)量)。呈正態(tài)分布的數(shù)據(jù)如BP、HR和PMAs水平直接納入模型分析；對IL-6、IL-8、8-OHdG、hs-CRP、ET-1和t-PA水平需要進(jìn)行對數(shù)轉(zhuǎn)換后再納入模型分析。研究的最終結(jié)果以PM2.5每升高10 μg·m-3所引起的各個(gè)指標(biāo)的變化及其95%置信區(qū)間(confidence interval，CI)表示[9-10]。所有統(tǒng)計(jì)分析均使用R軟件(版本3.3.3)和lme4軟件包(版本1.1-17)運(yùn)行完成[9-13]。

2 結(jié)果

2.1 受試者相關(guān)指標(biāo)及環(huán)境監(jiān)測結(jié)果結(jié)果見表1。共收集11例受試者的55份血壓、心率及血清IL-6、IL-8、hs-CRP、8-OHdG、t-PA、血漿ET-1、PMAs和空氣污染物PM2.5濃度、氣象因素氣溫、相對濕度水平。受試者的血清IL-6、IL-8、hs-CRP、8-OHdG、t-PA水平分別為(1.69±1.81)ng·L-1、(1 662.88±789.14)ng·L-1、(2.57±2.14)mg·L-1、(200.03±99.41)μg·L-1、(0.70±0.42)μg·L-1，血漿ET-1水平為(11.00±2.61)ng·L-1，PMAs為(3.51±3.22)%，SBP、DBP、MAP、PP分別為(144.31±14.85)、(81.27±13.18)、(102.25±12.03)、(63.04±14.39)mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)?？諝馕廴疚颬M2.5濃度變化范圍為26.17～189.29 μg·m-3，氣溫為(6.12±6.80)℃，相對濕度為(43.87±9.49)%。

表1 受試者相關(guān)指標(biāo)及環(huán)境指標(biāo)檢測結(jié)果

2.2 空氣污染物對高血壓患者心血管系統(tǒng)的影響結(jié)果見圖1。大氣PM2.5濃度每增加10 μg·m-3，受試者的HR升高 26.85 次·min-1(95%CI：1.83～51.88)，DBP升高44.90 mm Hg(95%CI：3.18～86.61)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

Lags代表滯后天數(shù)；圖中豎杠代表各滯后天數(shù)的PM2.5濃度對相應(yīng)指標(biāo)影響的95%CI，若包括“0”則說明該效應(yīng)無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，若不包括“0”則說明該效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；圈代表該效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

大氣PM2.5濃度每增加10 μg·m-3，受試者IL-6、IL-8、hs-CRP、8-OHdG、ET-1、t-PA和PMAs變化情況見圖2。PM2.5濃度每增加10 μg·m-3，受試者血清IL-8、hs-CRP、8-OHdG水平分別升高26.56%(95%CI：0.76%～52.35%)、84.69%(95%CI：18.32%～151.05%)、68.94%(95%CI：35.77%～102.11%)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。PM2.5濃度每增加10 μg·m-3時(shí)，受試者血漿ET-1水平升高29.01%(95%CI：6.72%～51.30%),PMAs水平升高8.19%(95%CI：2.05%～14.32%)，而血清t-PA水平下降408.85%(95%CI：-720.75%～-96.94%)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。PM2.5濃度變化未引起IL-6、SBP、MAP、PP的顯著改變(P>0.05)。

Lags代表滯后天數(shù)；圖中豎杠代表各滯后天數(shù)的PM2.5濃度對相應(yīng)指標(biāo)影響的95%CI，若包括“0”則說明該效應(yīng)無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，若不包括“0”則說明該效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；圈代表該效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 討論

定組研究是一種常用的環(huán)境流行病學(xué)研究方法，其優(yōu)點(diǎn)是通過多次重復(fù)測量，檢測空氣污染物對小規(guī)模人群的急性健康效應(yīng),如在2008年北京奧運(yùn)會(huì)期間，一項(xiàng)研究對14名出租車司機(jī)進(jìn)行4次重復(fù)檢測，發(fā)現(xiàn)大氣PM2.5中的金屬成分可以降低健康年輕出租車司機(jī)的心率變異性[16]。目前，關(guān)于PM2.5短期暴露對血壓影響的研究結(jié)果尚不一致。本研究通過定組研究，以志愿者自身為對照、控制個(gè)體特征對結(jié)果的影響，探討新鄉(xiāng)地區(qū)大氣PM2.5暴露對中老年高血壓患者心血管效應(yīng)的影響。

本研究顯示，PM2.5暴露水平升高可導(dǎo)致高血壓患者的HR升高。而朱靜芳[8]在一項(xiàng)74名健康大學(xué)生的定組研究中未發(fā)現(xiàn)PM2.5暴露與HR有顯著聯(lián)系。分析其原因可能是因?yàn)橹祆o芳[8]的研究對象為健康年輕人，本研究對象為中老年高血壓患者，而中老年群體自身抵抗力相對較弱，并多患有基礎(chǔ)病，因而PM2.5暴露對中老年高血壓人群的HR更易產(chǎn)生影響。多項(xiàng)研究表明，觀察人群中的高血壓患病率和動(dòng)脈壓可隨著PM2.5濃度升高而顯著增加[17-20]。而有研究報(bào)道，空氣中PM2.5對中老年高血壓患者DBP、MAP的影響在所有滯后天數(shù)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[10]。但一項(xiàng)在39名健康大學(xué)生中開展的空氣污染物對血壓影響的定組研究發(fā)現(xiàn)，PM2.5每升高10 μg·m-3，受試者的SBP升高0.21 mm Hg，DBP升高0.19 mm Hg[21]；本研究中PM2.5濃度每升高10 μg·m-3，DBP升高44.90 mm Hg，其血壓升高的幅度高于上述文獻(xiàn)的研究結(jié)果，考慮其原因?yàn)楸狙芯恐械氖茉囌邽橹欣夏旮哐獕夯颊撸陨涎芯渴茉囌邽榻】荡髮W(xué)生，中老年高血壓患者的血壓變化更易受到PM2.5暴露的影響。

氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)是大氣PM2.5產(chǎn)生心血管效應(yīng)的重要機(jī)制。本研究顯示，暴露于PM2.5后高血壓患者的血清IL-8表達(dá)明顯增加，該結(jié)果與既往研究結(jié)果一致[22]。hs-CRP是伴隨著促炎癥反應(yīng)發(fā)生的重要急性期產(chǎn)物，是反映機(jī)體發(fā)生炎癥反應(yīng)的經(jīng)典標(biāo)志物之一[23]。一項(xiàng)在美國猶他州3個(gè)社區(qū)共89名老年受試者的研究中發(fā)現(xiàn)，PM2.5濃度每增加100 μg·m-3，受試者的血清 hs-CRP升高8.1 mg·L-1[24]。另一項(xiàng)研究測定了天津某醫(yī)院473例急性心肌梗死患者入院24 h內(nèi)的血清hs-CRP水平，發(fā)現(xiàn)其與發(fā)病日的PM2.5濃度呈正相關(guān)[25]。本研究也發(fā)現(xiàn)，隨著PM2.5濃度升高，高血壓患者的血清hs-CRP水平也有所升高。以上研究均表明，暴露于PM2.5后容易造成老年人或心血管疾病人群發(fā)生系統(tǒng)炎癥的風(fēng)險(xiǎn)增加。OHdG是目前公認(rèn)的研究DNA氧化損傷的重要生物標(biāo)志物[26-27]。本研究發(fā)現(xiàn)，暴露于PM2.5的高血壓患者血清8-OHdG水平明顯增加。但在一項(xiàng)健康大學(xué)生暴露于霧霾中的定組研究中，并未觀察到血清8-OHdG水平受PM2.5的影響[8]，分析其原因可能是大學(xué)生群體年輕且身體狀況較好，因而導(dǎo)致其研究結(jié)果與本研究結(jié)果不同，提示大氣PM2.5對不同人群氧化應(yīng)激的影響可能存在差異。ET-1是強(qiáng)縮血管物質(zhì)之一，在維持正常的血管內(nèi)皮收縮功能中發(fā)揮重要作用，但分泌過多時(shí)則會(huì)引起血管收縮異常、心肌缺血等與心血管有關(guān)的疾病[28]。有研究發(fā)現(xiàn)，心力衰竭患者的血漿中 ET-1水平成倍增高[29]。本研究通過測量中老年高血壓患者血漿ET-1水平來觀察大氣PM2.5對機(jī)體血管內(nèi)皮功能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著PM2.5濃度的升高，受試者的血漿ET-1水平也增高，證實(shí)大氣PM2.5對血管內(nèi)皮有損傷作用。血管內(nèi)皮損傷能夠促進(jìn)血栓形成，進(jìn)而增加心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)[30-31]。有研究表明，內(nèi)皮損傷會(huì)造成內(nèi)源性纖維蛋白溶解障礙、血小板激活等一系列變化，進(jìn)而促使血栓形成風(fēng)險(xiǎn)增加[32-33]。但目前相關(guān)研究結(jié)果仍有爭議，如BONZINI等[34]測量了暴露于空氣動(dòng)力學(xué)直徑< 1 μm(PM1)和粗顆粒物(PM1-10)的粉末冶金環(huán)境中的37名鋼廠工人的凝血酶原時(shí)間、內(nèi)源性凝血酶電位、t-PA，發(fā)現(xiàn)顆粒物暴露可增加內(nèi)源性凝血酶和t-PA的產(chǎn)生。而TABOR等[35]應(yīng)用柴油機(jī)尾氣顆粒物(diesel exhaust particles,DEP)和黑炭(black carbon,BC)分別對大鼠進(jìn)行氣管滴注、靜脈注射，結(jié)果表明，DEP氣管滴注和BC靜脈注射后的大鼠血漿t-PA含量均減少，且PMAs增多。本研究結(jié)果顯示，PM2.5暴露后高血壓患者血清中t-PA含量降低，PMAs增多，這與TABOR等[35]的研究結(jié)果一致，再次證實(shí)暴露于PM2.5可促進(jìn)血小板活化，使血栓形成風(fēng)險(xiǎn)增加。

綜上所述，PM2.5短期暴露可誘發(fā)高血壓患者出現(xiàn)系統(tǒng)性炎癥、氧化應(yīng)激、血管內(nèi)皮損傷和凝血功能障礙等，還會(huì)影響中老年高血壓患者的血壓水平，為在霧霾天氣下加強(qiáng)對高血壓患者的防護(hù)措施提供了依據(jù)。但本研究尚存在一定局限性：第一，本次研究對象數(shù)量有限，且為高校退休教師，在外推至全體人群時(shí)具有局限性；第二，本研究以污染物室外監(jiān)測濃度作為暴露濃度進(jìn)行分析，可能存在暴露測量誤差；第三，本研究僅在冬春季進(jìn)行了5次隨訪，未來可增加隨訪次數(shù)以更好地探討空氣污染物對心血管系統(tǒng)的影響；第四，本研究以PM2.5為主要污染物進(jìn)行分析，采用的是單污染物模型，未考慮其他污染物的影響，一定程度上可能會(huì)高估PM2.5的健康效應(yīng)，后續(xù)研究應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化改進(jìn)。