基于出生队列的孕期细颗粒物（PM2.5）组分暴露假想干预研究：对预防早产（PTB）的意义

《Toxics》：Associations of Gestational Exposure to Fine Particulate Matter Constituents with Preterm Birth: A Birth Cohort-Based Hypothetical Intervention Study Yonggui Gao, Rui Qian, Xinyue Li, Sheng Qiu, Zijun Yang, Saijun Huang, Pengzhen Hu, Yin Yang, Hualiang Lin and Zilong Zhang + 2 authors

本研究通过出生队列与假想干预设计，揭示了孕期细颗粒物（PM2.5）及其组分暴露与早产（PTB）风险之间的关联。结果表明，孕期减少黑碳（BC）、有机物（OM）、硝酸盐（NO3?）、铵盐（NH4+）和硫酸盐（SO42?）的暴露，可降低PTB风险。这为空气污染精准治理与PTB预防提供了重要依据。

　　

1. 引言

早产是全球新生儿死亡的主要原因之一，并与多种儿童及成年期疾病风险增加相关。其病因复杂，涉及环境暴露、遗传倾向和母体健康状况等多种因素。虽然过去数十年已有大量研究将孕期细颗粒物暴露与早产风险联系起来，但关于PM_2.5各组分的健康影响，特别是其在早产发生中的具体作用，研究仍然有限且结论不一致。鉴于PM_2.5组成在地理和时空上差异巨大，且不同组分可能具有不同的毒性和作用通路，探究特定PM_2.5组分对早产的风险，对于制定有针对性的空气污染治理和健康干预策略至关重要。为了弥补传统观察性研究在因果推断上的局限，本研究基于一个大样本出生队列，采用了假想干预（基于参数化G-计算模型）的分析框架，旨在评估孕期减少五种主要PM_2.5组分暴露对早产风险的影响。

2. 材料与方法

本研究基于中国南方佛山市的一个包含148,068对母婴的出生队列。研究对象为2019年1月至2023年9月期间的单胎活产儿，妊娠周期≥28周。通过地理编码和双线性插值，基于追踪中国空气污染平台（TAP）提供的卫星反演和时空建模数据，估算了每位孕妇在怀孕期间每周的黑碳、有机物、硝酸盐、铵盐和硫酸盐的暴露水平。研究结局是早产，定义为妊娠28至36周之间的分娩。采用参数化G-计算结合分布滞后非线性模型，来估计在不同的假想干预情境下，孕期全程减少PM_2.5各组分暴露对孕36周时累积的早产风险变化。干预强度设置为10%到90%不等的暴露水平削减，其中40%的削减可使PM_2.5水平接近世界卫生组织空气质量指导值。研究还控制了母亲年龄、教育水平、妊娠期糖尿病/高血压、婴儿性别、二氧化氮暴露和环境温度等协变量。此外，研究进行了按婴儿性别和母亲年龄分层的亚组分析，并通过多种敏感性分析验证结果的稳健性。

3. 结果

在148,068名新生儿中，共观察到9757例早产。在自然过程下，早产的累积风险随着孕周增加而上升，在孕33周后加速。在所有假想干预情境下，孕33至36周的早产累积风险均低于自然过程下的风险，且此模式在PM_2.5总量及其五种组分中均一致存在。

具体而言，假设在整个孕期将PM_2.5及其组分暴露水平降低40%，可显著降低早产风险。PM_2.5总量降低40%可使早产风险减少5.08例/千人。在各组分中，硝酸盐和铵盐的减少带来的风险降低最为显著，风险差异分别为-5.00和-4.74例/千人。相应地，有机物、黑碳和硫酸盐的风险差异分别为-3.70、-2.29和-2.11例/千人。换算为可预防的早产病例数，这意味着分别可预防740、702、548、339和312例早产。随着干预强度的增加，风险降低的幅度也相应增加，表现出剂量-反应关系。

分层分析显示，PM_2.5及其组分暴露降低与早产风险减少的关联在不同婴儿性别和母亲年龄亚组中表现一致，未观察到显著效应修饰。敏感性分析结果，包括排除低出生体重或巨大儿、从模型中移除二氧化氮、重新定义早产阈值（20周）、以及构建双组分模型进行互校，均支持主要发现的稳健性。

4. 讨论

本研究发现，通过假想干预降低孕期PM_2.5各组分的暴露水平，与早产风险的降低显著相关，其中以硝酸盐和铵盐的关联最强。这一结果与部分既往研究一致，但也存在不一致的发现，可能与研究设计、人群特征、暴露评估方法及统计分析模型不同有关。本研究的重要优势在于采用了假想干预设计和时间-事件生存分析框架，这有助于减少“永恒时间偏倚”的影响，并能在观察性研究中模拟类似实验研究的因果推断框架，更直观地量化不同污染控制策略可能带来的健康收益。

从生物学机制上看，PM_2.5可能通过氧化应激、脂质过氧化、形成DNA加合物以及干扰内分泌调节等途径诱发早产。有证据表明，黑碳可沉积于胎盘表面引发炎症和免疫改变；硝酸盐、铵盐和硫酸盐暴露与全身性炎症水平升高有关；有机物则可能降低抗氧化酶活性。这些机制都可能共同或单独地增加早产风险。近期研究还提示，PM_2.5组分联合暴露可能通过干扰氧化磷酸化通路进一步促进早产。

当然，本研究也存在一些局限性。例如，研究仅关注了五种主要PM_2.5组分，未评估某些特定元素；暴露评估未考虑个体活动模式，仅基于室外浓度，可能存在暴露错分；由于计算限制，自举法重复次数有限，可能影响置信区间估计的稳定性。

5. 结论

总之，这项基于大规模出生队列的假想干预研究表明，减少孕期五种主要PM_2.5组分（黑碳、有机物、硝酸盐、铵盐、硫酸盐）的暴露，与较低的早产风险相关。研究结果揭示了不同PM_2.5组分对早产的差异化影响，强调了持续减排，特别是针对硝酸盐和铵盐等关键组分，对于保护母婴健康、预防早产具有重要的公共卫生意义。