《Environmental Pollution》：Inflammatory and metabolic pathways underlying the association between PM
2.5 exposure and dementia
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PM2.5暴露与痴呆风险关联性研究，基于英国生物银行数据（269,683人，随访至2023年），发现PM2.5年均浓度每增加一四分位间距，全因痴呆风险上升5%（p=0.021），阿尔茨海默病风险上升9%（p=0.004）。中介分析显示炎症介质（如细胞因子）和脂代谢产物共同解释1.1%-3.5%的关联效应，脑成像证实海马体结构改变和髓质微结构异常，且APOE ε4阴性人群更易受PM2.5影响。研究整合了炎症、代谢和影像学证据，揭示PM2.5通过神经炎症与脂代谢交互作用促进痴呆发展的机制。
李书月|郭建辉|王雅琪|史迪|连新瑶|卢俊宇|李静
北京大学公共卫生学院儿童与青少年健康研究所，国家卫生健康委员会生殖健康重点实验室，北京100191，中国
摘要
环境中的PM2.5暴露与痴呆风险有关，但其潜在机制尚不清楚。这项前瞻性队列研究在英国生物银行（UK Biobank）中进行，共纳入269,683名参与者，这些参与者在2006年至2010年间被招募，并随访至2023年9月1日。使用Cox比例风险模型来分析年均PM2.5浓度与痴呆发生之间的关联。逻辑回归分析评估了PM2.5暴露与脑成像特征之间的关系。结构方程建模和因果中介分析被用来探讨脂质代谢物和炎症标志物在PM2.5暴露与痴呆风险关联中的潜在中介作用。每增加一个四分位数的PM2.5暴露，全因痴呆的风险增加5%（p = 0.021），而阿尔茨海默病的风险增加9%（p = 0.004）。中介分析表明，脂质代谢物和炎症标志物共同解释了观察到的关联的1.1%-3.5%。神经影像学结果与这些发现一致，显示出海马体结构变化和白质微结构改变的关联。在没有APOE ε4等位基因的参与者中，结构方程建模进一步支持了炎症-代谢途径在PM2.5暴露与痴呆风险之间的作用。我们的研究结果表明，PM2.5可能通过炎症和代谢途径参与痴呆的发展，为之前独立的机制观察提供了更全面的生物学解释。
引言
痴呆是一种随时间进展的获得性认知障碍，人们对此非常关注（Zheng等人，2025年）。随着人口老龄化，预计到2050年痴呆的患病率将达到1.52亿（Collaborators等人，2022年）。年龄和遗传是已知的痴呆风险因素，但新兴证据表明空气污染也是一个重要因素（Chen和Kuper，2023年；Wilker等人，2023年）。多项研究表明，细颗粒物（PM2.5）会加速认知衰退并增加痴呆的发病率（Fieldhouse，2025年；Huang等人，2025年；Kim等人，2025年；Zhang等人，2023年）。多项流行病学研究指出，长期暴露于PM2.5会增加患痴呆的风险（Li等人，2022年；Shi等人，2021年；Zhang等人，2023年）。然而，大多数研究仅报告了流行病学关联，而PM2.5相关痴呆风险背后的具体机制仍不明确。
以往的研究主要集中在单一维度上。流行病学和实验研究表明，吸入PM2.5会引发全身炎症反应和氧化应激，导致循环中的细胞因子增加，这可能破坏血脑屏障，激活小胶质细胞，并促进神经炎症和脑血管损伤（Aretz等人，2024年；Campolim等人，2024年；Thiankhaw等人，2022年）。空气污染还与胆固醇问题和代谢紊乱有关，而这些因素已被证实是认知衰退的风险因素（Qi等人，2025年；Tian等人，2024年）。此外，研究表明长期暴露于PM2.5会导致大脑结构改变，包括总体积减少、外周皮质灰质减少以及全脑皮质厚度下降（Grande等人，2025年；Jang等人，2025年；Thompson等人，2025年）。然而，关于炎症、代谢和神经影像学途径的证据仍然分散。大多数研究一次只评估一个维度，很少有研究将这些途径结合起来，以阐明它们如何共同导致神经退行性变。对这些途径进行综合分析对于阐明空气污染与痴呆风险之间的生物学机制至关重要。
为了填补这一空白，我们利用英国生物银行的数据探讨了炎症和糖脂代谢是否可能是这种关联的基础。此外，我们使用结构方程建模（SEM）将这些因素整合成连贯的途径。这项研究提供了新的证据，表明PM2.5引起的炎症和代谢紊乱可能是导致大脑结构变化并最终引发痴呆的原因。
研究人群
本研究基于英国生物银行的数据，这是一个在英国建立的大型前瞻性队列研究。2006年至2010年间，通过国家医疗服务体系（NHS）的登记册，通过邮件邀请了大约920万名40-69岁的个体，并通过电话进行了补充联系（Sudlow等人，2015年）。最终有5.5%的受邀者参与了研究，共获得502,164名参与者。基线评估包括标准化问卷、身体测量和生物检测。
参与者特征
在14.5年的中位随访期间，269,683名基线时无痴呆症的参与者中有4,471人新发痴呆（表1）。基线时的平均年龄为56.2岁（标准差=8.1岁），其中52.6%为女性。与非病例组相比，痴呆病例组通常年龄更大、教育程度较低、携带APOE ε4等位基因，并且有家族痴呆史。基线时（2010年）的平均年PM2.5浓度为9.95 μg/m3（标准差=1.05）。
结论
本研究表明，在PM2.5暴露增加的情况下，炎症可能会增加痴呆风险。尽管存在方法学局限性，我们的发现强调了将生化和脑成像指标整合到未来关于空气污染和神经退行性变的队列研究中的价值。值得注意的是，我们发现没有APOE ε4基因的人对空气污染更为敏感，这突显了遗传背景的调节作用。这些发现表明存在多种相关途径。
作者贡献声明
郭建辉：撰写——审稿与编辑，方法学。
王雅琪：撰写——审稿与编辑，方法学。
史迪：撰写——审稿与编辑，方法学。
李静：撰写——审稿与编辑，监督，资源管理，概念构建。
连新瑶：撰写——审稿与编辑，方法学。
卢俊宇：撰写——审稿与编辑，方法学。
李书月：撰写——初稿，方法学，数据分析，概念构建。
未引用的参考文献
Collaborators, 2022.
资助
本研究得到了中国国家自然科学基金（NSFC，资助编号42307133）和CAST青年精英科学家资助计划（2023QNRC001）的支持。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
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