短期暴露于环境臭氧与细颗粒物及其组分增加急性心肌梗死患者院内不良结局风险：一项时间分层病例交叉研究

《Journal of the American Heart Association》：Short‐Term Exposure to Ambient Ozone and Fine Particulate Matter and Its Components Increases the Risk of In‐Hospital Adverse Outcomes in Patients With Acute Myocardial Infarction: A Time‐Stratified Case‐Crossover Study

这篇综述通过严谨的病例交叉研究设计，系统阐述了短期暴露于环境臭氧(O3)与细颗粒物(PM2.5)及其化学组分（硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物(OM)、黑碳(BC)）对急性心肌梗死(AMI)患者院内死亡风险的独立与协同影响，揭示了O3的阈值效应（>90 μg/m3）及PM2.5组分的线性暴露-反应关系，强调了多污染物共存环境下心血管风险评估与公共卫生干预的重要性。

　　

背景

尽管已有研究证实暴露于臭氧(O₃)和空气动力学直径≤2.5微米的细颗粒物(PM_2.5)与心血管事件及住院风险增加相关，但它们与急性心肌梗死患者院内结局的关联仍不明确。现实环境中，O₃与PM_2.5暴露常共存，且毒理学证据提示O₃可能改变细颗粒物的理化性质和生物反应性，从而增强其心肺毒性。为填补多污染物暴露对AMI患者院内死亡短期健康影响证据的关键空白，本研究基于北京市（2013-2019年）所有公立和私立医院的住院数据，采用时间分层病例交叉设计，旨在评估短期入院前暴露于O₃和PM_2.5组分对AMI院内死亡的影响，估计可归因疾病负担，并阐明多污染物共暴露的健康影响。

方法

研究数据来源于北京市卫生健康委员会信息中心，覆盖北京市所有AMI住院病例。患者AMI的诊断依据《国际疾病分类》第十版(ICD-10)主要诊断编码（I21-I22）。研究纳入2013年1月1日至2019年12月31日期间入院并在住院期间（入院后4周内）死亡的患者。每日O₃（最大8小时平均浓度）、PM_2.5及其5种化学组分（硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物(OM)、黑碳(BC)）的浓度数据来源于中国大气污染物追踪数据集。同时收集了二氧化硫(SO₂)、二氧化氮(NO₂)以及气象数据（日平均温度、相对湿度、日照时长）。研究采用时间分层病例交叉设计。对于每位发生院内不良结局的AMI患者，将入院日期定义为病例日，并从同一年、同一月、同一周几中双向选择3至4个对照日。最终分析包含10,869例发生院内不良结局的AMI患者，匹配了36,965个对照日。主要结局定义为住院期间（入院后4周内）发生的任何原因死亡。采用条件逻辑回归模型估计污染物暴露与AMI患者院内不良结局之间的关联。通过自然立方样条函数控制气象和节假日的影响。通过亚组分析探索潜在易感人群（按性别、年龄、AMI亚型、陈旧性心肌梗死史、糖尿病、慢性肾病、住院生存时间、季节分组）。评估O₃与PM_2.5或其组分之间的交互作用（乘法和加法交互）。计算了污染物暴露的人群归因分数(PAF)及O₃与PM_2.5或其组分联合暴露的联合PAF，以估计可归因于污染物的疾病负担。并进行了一系列敏感性分析以评估主要结果的稳健性。

结果

在2013年至2019年期间，北京市共有149,632例AMI住院病例，其中10,869例（7.26%）在入院后4周内于住院期间死亡。死亡患者的中位住院时间为4天。非线性检验显示，入院当天（lag0）的O₃暴露与AMI患者院内死亡之间存在显著的非线性关联。分段条件逻辑回归分析表明O₃存在阈值效应：当O₃浓度低于90 μg/m³时，关联无统计学意义；超过此阈值后，lag0的O₃每增加10 μg/m³，风险显著升高（比值比(OR)， 1.033 [95% CI, 1.014–1.051]）。相比之下，PM_2.5及其所有组分均表现出近似线性的暴露-反应关系。就移动平均暴露窗口而言，O₃的关联在移动平均4天(MA4)时达到峰值，而PM_2.5及其组分的关联则在移动平均1天(MA1)时达到峰值。具体而言，在MA1时，PM_2.5每增加10 μg/m³，院内死亡风险增加1.4%（95% CI, 0.9%–1.9%）。亚组分析揭示了污染物暴露与AMI患者院内死亡关联的异质性。PM_2.5对女性的影响显著强于男性。慢性肾病患者对PM_2.5、硫酸盐和硝酸盐暴露更敏感。就住院生存时间的影响而言，所有7种污染物在长生存亚组（住院生存时间>4天）中的效应估计值均倾向于比短生存亚组（≤4天）更大，但仅在O₃暴露的亚组间观察到统计学显著差异。季节模式显著不同：O₃效应在夏季更强，而PM_2.5及其组分的影响在冬季更大。交互作用分析表明，O₃与PM_2.5或其组分在增加AMI患者院内死亡风险方面存在联合效应。在乘法尺度上，所有O₃-PM_2.5组分组合的交互作用均具有统计学显著性，其中O₃与有机物(OM)的交互作用最强。在加法尺度上，发现了O₃与OM以及O₃与黑碳(BC)之间存在显著的协同效应（交互作用归因超额危险度(RERI)分别为0.155和0.137）。疾病负担估计显示，O₃的PAF为1.83%，PM_2.5的PAF为6.97%。O₃与PM_2.5联合暴露的联合PAF为8.67%。在PM_2.5组分中，OM的PAF最高（8.58%），其次为硝酸盐、BC、铵盐和硫酸盐。与单一污染物暴露相比，联合暴露导致了更高的院内死亡负担。敏感性分析结果支持主要发现的稳健性。

讨论

本研究基于北京市AMI患者住院数据，首次系统评估了环境O₃、PM_2.5及其化学组分与院内不良结局风险的关联，并首次评估了O₃-PM_2.5组分间的交互作用。主要发现包括：O₃暴露存在阈值效应，当AMI发生当日O₃浓度超过90 μg/m³时，院内死亡风险显著增加；短期入院前暴露于PM_2.5及其所有化学组分均与AMI患者不良院内结局正相关，且关联近似线性；此外，在O₃与PM_2.5或其组分之间发现了显著的乘法交互作用，并在O₃与OM或O₃与BC之间观察到了加法协同效应。O₃作为一种强氧化剂，可能通过诱发呼吸道炎症和破坏自主神经系统平衡间接影响心血管系统。不同的PM_2.5组分可能通过不同的机制导致AMI院内死亡。本研究观察到女性和慢性肾病患者对PM_2.5暴露更易感，冬季PM_2.5效应更强。观察到的统计交互作用提示，联合暴露带来的风险可能超越简单的相加效应，表明存在潜在的生物学通路汇聚或相互增强，如放大的氧化应激和系统性炎症激活。从公共卫生和临床角度看，这些发现强调了在高污染时期针对易感AMI患者采取靶向预防策略的重要性，并提示需要从单一污染物管控向协调的多污染物控制框架过渡。

结论

短期现实世界中AMI患者院内不良结局的风险似乎受到短期多污染物暴露的显著影响，其特征是O₃的阈值效应，特别是O₃与特定PM_2.5组分（如有机物(OM)和黑碳(BC)）之间的协同效应。当前专注于单一污染物的空气质量管理策略可能严重低估了真正的心血管负担。这些发现强调了向协调的多污染物控制框架过渡的必要性，以及将空气污染暴露纳入易感心血管患者的临床风险评估中，以更好地预防AMI患者及其他心脏人群的院内并发症。未来的研究应结合动物模型机制研究和个体化暴露监测的前瞻性队列设计，以进一步阐明污染物交互作用背后的生物学通路，并为靶向干预策略提供依据。