环境细颗粒物成分与12种心血管疾病的关联研究：一项前瞻性研究

《Atherosclerosis》：Differential associations of constituents of ambient fine particulate matter with 12 cardiovascular diseases: A prospective study

PM2.5主要成分硫酸盐和铵盐与12种心血管疾病显著相关，硫酸盐对周围血管病和胸主动脉瘤风险增幅达15.3%，铵盐与脑出血和腹主动脉瘤风险升高相关，硫酸盐贡献率最高达91.3%。

　　

魏胜涛|胡鹏|陈岚|田飞|冉珊珊|饶曼婷|林华良

中国广州中山大学公共卫生学院流行病学系

摘要

背景与目的

虽然细颗粒物（PM_2.5）的暴露与心血管疾病（CVDs）有关，但其各成分的具体作用仍不明确。本研究评估了PM_2.5主要成分与12种心血管疾病结果之间的差异关联。

方法

我们纳入了英国生物银行（UK Biobank）中477,853名基线时无心血管疾病的个体，并对其进行了前瞻性随访，以观察心血管疾病的发生情况。研究分析了总PM_2.5质量及其主要成分（包括元素碳、有机物、铵盐、硝酸盐和硫酸盐）的暴露水平与心血管疾病发生之间的关联。我们使用分位数g-计算方法来评估各成分的相对贡献，并进行了反事实分析以估计可预防的疾病负担。

结果

在中位随访时间为12.3年的时间里，有68,806名（14.4%）参与者发生了心血管疾病。PM_2.5与大多数心血管疾病的风险增加有关，风险比（HRs）在1.14到1.22之间。在各个成分中，硫酸盐的关联最为显著，尤其是对外周血管疾病（HR = 1.55；1.47–1.62）和胸主动脉瘤（HR = 1.54；1.40–1.68）。铵盐与脑出血（HR = 1.27；1.16–1.38）和腹主动脉瘤（HR = 1.23；1.14–1.32）的关联最为密切。硫酸盐对总体PM_2.5相关心血管疾病负担的贡献最大（占联合效应的84.6%–91.3%）。将各成分的暴露水平降低到第5百分位可以潜在地减少PM_2.5相关的心血管疾病负担，其中硫酸盐和铵盐的降低比例最大。

结论

长期暴露于PM_2.5成分，尤其是硫酸盐和铵盐，会显著增加心血管疾病的风险。这些发现支持针对特定PM_2.5成分实施有针对性的排放控制措施，以最大化对心血管健康的益处。

引言

心血管疾病（CVDs）仍然是全球发病率和死亡率的主要原因，每年估计导致1790万人死亡[1,2]。因此，识别可改变的风险因素对于减少心血管疾病的负担至关重要。越来越多的证据表明，环境因素，特别是细颗粒物（PM_2.5），在心血管疾病的发展中起着重要作用[[3], [4], [5], [6]]。

PM_2.5是一种由多种化学成分组成的复杂混合物，包括燃烧产生的初级排放物如元素碳（EC）和有机物（OM），以及次级无机气溶胶如硫酸盐（SO₄^2?）、硝酸盐（NO₃^?）和铵盐（NH₄⁺)[[7], [8], [9]]。这些成分具有不同的物理化学性质，可能引发不同的生物学机制，包括氧化应激、全身炎症和内皮功能障碍，这些都是心血管疾病发病的关键途径[10]。尽管存在这种复杂性，当前的空气质量标准主要针对PM_2.5的质量进行监管，缺乏针对具体成分的方法。因此，识别最具危害性的成分对于制定有针对性的排放控制和精准的公共卫生策略至关重要。

迄今为止，只有有限的研究调查了特定PM_2.5成分与心血管疾病风险之间的联系，且研究结果并不一致[[11], [12], [13], [14], [15]]。此外，以往的研究通常关注有限的心血管疾病终点，可能忽略了不同PM_2.5成分导致的更广泛的心血管疾病谱。需要一项涵盖多种心血管疾病结果的全面评估，以更好地阐明各成分的毒性并量化其与人群健康负担的关联。

在此背景下，本研究利用英国生物银行的数据，探讨了长期暴露于主要PM_2.5成分与12种不同心血管疾病发病率之间的关联，并进一步确定哪些成分对心血管健康的影响最为严重。这些发现有助于我们更好地理解长期暴露于PM_2.5成分所伴随的心血管风险，并为制定更有针对性和有效的空气污染控制政策提供科学依据。

数据来源与研究设计

英国生物银行是一个大规模的前瞻性队列研究，收集了2006-2010年间英格兰、威尔士和苏格兰37-73岁成年人的广泛表型数据。基线招募时，收集了以下信息：1）捕捉生活方式和医疗史的数字问卷；2）标准化的临床评估（人体测量、血压测量、生物样本采集）；3）由护士进行的访谈。伦理监督由北方

描述性结果

在中位随访时间为12.3年的时间里，有68,806名（14.4%）参与者被诊断出患有心血管疾病。其中，6739人（1.4%）被诊断为缺血性中风（IS），3617人（0.8%）被诊断为短暂性脑缺血发作（TIA），1476人（0.3%）被诊断为脑出血（ICH），880人（0.2%）被诊断为蛛网膜下腔出血（SAH），1742人（0.4%）被诊断为腹主动脉瘤（AAA），839人（0.2%）被诊断为胸主动脉瘤（TAA），3634人（0.8%）被诊断为深静脉血栓形成（DVT），6686人（1.4%）被诊断为肺栓塞（PE），33,187人（6.9%）被诊断为冠状动脉疾病（CAD），22,345人（4.7%）被诊断为心房颤动（AF），11,809人（2.5%）被诊断为心力衰竭（HF），3889人（0.8%）被诊断为外周血管疾病（PVD）。表1展示了按心血管疾病状态分层的参与者基线特征。与无心血管疾病的参与者相比

讨论

这项大规模的前瞻性研究提供了新的流行病学证据，表明长期暴露于PM_2.5成分与心血管疾病发病风险增加有关（图4）。在所有五种成分中观察到的效应和暴露-反应曲线显示出类似的模式，尽管风险的大小有所不同。具体来说，SO₄^2?和NH₄⁺可能对观察到的关联贡献最大。这些结果强调了针对特定成分进行控制的重要性

结论

这项广泛的前瞻性研究提供了新的证据，表明长期暴露于PM_2.5成分，特别是SO₄^2?和NH₄⁺，会显著增加心血管疾病的风险。这些结果强调了基于证据的空气质量法规的必要性，特别是针对主要污染源的法规。优先采取针对这些成分的减排策略可以最大化对人群健康的益处，尤其是对敏感个体的益处。

作者贡献

魏胜涛：撰写初稿、数据可视化、验证、方法学设计、正式分析、审稿与编辑。胡鹏：验证、审稿与编辑。陈岚：验证、审稿与编辑。田飞：撰写、审稿与编辑。冉珊珊：撰写、审稿与编辑。饶曼婷：撰写、审稿与编辑。林华良：概念构思、监督、数据管理、撰写初稿、审稿与编辑、资金争取。

财政支持

本项工作得到了国家自然科学基金（项目编号：82373534）的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢英国生物银行参与者的支持。本研究使用了英国生物银行的数据（批准编号：69550）。