长期暴露于环境细颗粒物及其化学成分对新发哮喘影响的研究

《Journal of Hazardous Materials Advances》：Associations of Long-Term Exposure to Ambient Fine Particulate Matter and Its Chemical Constituents on Asthma Incidence

　　

背景：很少有前瞻性队列研究探讨中国老年人群中PM2.5质量浓度及其化学成分与新发哮喘的关联，且地区和性别特异性的效应修饰作用尚不清楚。方法：研究人员利用世界卫生组织（WHO）全球老龄化与成人健康研究（SAGE）的数据，定量评估了2007-2018年间8490名50岁及以上中国成年人长期暴露于PM2.5质量浓度及其化学成分（有机质（OM）、黑碳（BC）、硫酸盐（SO42?）、硝酸盐（NO3?）和铵盐（NH4+））与新发哮喘的关联。应用Cox比例风险模型估计PM2.5质量浓度及其化学成分对新发哮喘的风险比（HR），并计算了归因于PM2.5暴露的哮喘发病率的人群归因分值（PAF）。结果：随访期间，共有586例（6.90%）新发哮喘病例。PM2.5质量浓度及其化学成分每升高一个四分位距（IQR）（OM、BC、SO42?、NO3?、NH4+），哮喘发病风险的HR值分别为1.20（95% CI: 1.08, 1.34）、1.24（95% CI: 1.11, 1.39）、1.24（95% CI: 1.11, 1.39）、1.21（95% CI: 1.09, 1.33）、1.16（95% CI: 1.04, 1.28）和1.17（95% CI: 1.05, 1.30）。分层分析显示，女性和居住在华北地区的参与者与PM2.5质量浓度及化学成分暴露的关联更强。长期PM2.5暴露导致的哮喘PAF为26.69%（95% CI: 12.24%, 39.40%）。结论：长期暴露于较高水平的PM2.5质量浓度及其化学成分与哮喘发病风险增加相关，且这种影响受性别和地区因素的修饰。

论文解读：长期暴露于PM_2.5及其化学成分对中国老年人哮喘发病的影响

本研究聚焦于环境细颗粒物（PM_2.5）及其化学成分对中国老年人群哮喘发病风险的影响，相关成果发表于《Journal of Hazardous Materials Advances》。哮喘作为一种常见的慢性气道炎症性疾病，在全球范围内造成了沉重的疾病负担。尽管既往研究已证实PM_2.5质量浓度与哮喘的关联，但针对其具体化学成分（如有机质（OM）、黑碳（BC）、硫酸盐（SO₄^2?）、硝酸盐（NO₃^?）、铵盐（NH₄⁺））的前瞻性队列研究相对匮乏，特别是在中国老年群体中。此外，不同地理区域和性别之间是否存在效应修饰作用尚不明确。鉴于中国正面临严峻的人口老龄化挑战，且老年人群对环境污染物更为敏感，识别特定PM_2.5成分的健康危害对于制定精准的空气污染防治策略和实现“健康中国2030”目标具有重要的科学意义和公共卫生价值。

为填补上述研究空白，研究人员开展了一项大规模前瞻性队列研究。该研究基于世界卫生组织（WHO）的全球老龄化与成人健康研究（SAGE）中国部分的数据，覆盖了上海、广东、浙江、陕西、湖北、吉林、山东和云南八个省份。研究纳入了8490名基线年龄在50岁及以上的成年人，并通过2007-2010年的基线调查及随后的两次随访（2014-2015年、2017-2018年）收集数据。在暴露评估方面，研究人员从“中国空气污染追踪”（Tracking Air Pollution in China, TAP）数据库提取了PM_2.5及其化学成分的日均浓度，并结合欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的ERA5再分析资料获取气温数据。统计分析主要采用Cox比例风险模型来评估暴露与结局之间的关联，计算风险比（Hazard Ratio, HR）及95%置信区间（CI），并进一步计算了人群归因分值（Population Attributable Fraction, PAF）以量化疾病负担。

研究结果

1. 研究对象特征

研究共纳入8490名受试者，平均年龄为61.89岁，平均随访时间为6.92年，总人年数为58753。在随访期间，共观察到586例（6.90%）新发哮喘病例。数据显示，哮喘发病率在65岁以上人群、城市居民、华北地区居民及未婚人群中更高。此外，患有哮喘的参与者其PM_2.5质量浓度及其五种化学成分的年均暴露水平均显著高于未患病者。

2. PM_2.5质量浓度及其化学成分与哮喘的关联

暴露-反应曲线分析显示，PM_2.5质量浓度及其所有化学成分均与哮喘发病呈正相关。其中，BC表现出近似线性的关系，而PM_2.5及其他化学成分则表现出显著的非线性关系。具体而言，当PM_2.5质量浓度及各化学成分（OM、BC、SO₄^2?、NO₃^?、NH₄⁺）每增加一个四分位距（IQR）时，哮喘发病的HR值分别为1.20、1.24、1.24、1.21、1.16和1.17。分层分析进一步揭示，女性相较于男性，以及华北地区居民相较于华南地区居民，其关联强度更为显著。例如，女性对PM_2.5质量浓度暴露的反应（HR=1.32）显著强于男性（HR=1.04）。

3. 归因于PM_2.5暴露的哮喘PAF

总体分析表明，26.69%的哮喘发病可归因于长期暴露于PM_2.5（以中国环境空气质量标准限值15?μg/m3为参考值）。亚组分析显示，女性（37.64%）、65岁及以上老年人、城市居民（35.53%）、华北地区居民（37.16%）以及使用非清洁烹饪燃料的人群具有更高的PAF值。

讨论与结论

在讨论部分，研究人员将本研究结果与现有文献进行了对比。既往在欧洲、加拿大及中国的多项研究均支持PM_2.5作为哮喘发生的重要风险因素。本研究发现的所有五种化学成分均与哮喘风险升高相关，且OM和BC的关联最强，这与国际上关于BC和OM在诱导气道炎症和氧化应激中起关键作用的机制研究相一致。

关于效应修饰作用，研究发现女性对空气污染的易感性高于男性，这可能归因于雌激素信号通路促进气道炎症和气道高反应性，而雄激素则可能起到一定的保护作用。此外，华北地区更强的关联性可能与该地区较高的PM_2.5浓度、较低的气温以及较高的吸烟率有关，低温可能损害呼吸道黏膜清除功能，从而增加呼吸系统疾病的易感性。

在生物学机制方面，PM_2.5及其化学成分可能通过诱导肺部局部炎症反应、产生活性氧（ROS）导致氧化应激、破坏肺功能等途径引发哮喘。具体而言，BC可能通过增强Th2免疫反应刺激过敏反应；NH₄⁺可能激活核因子κB（NF?κB）通路引发炎症；NO₃^?可作为过敏性受试者的生物标志物；OM中的多环芳烃（PAHs）通过细胞色素P450酶促进ROS产生；而SO₄^2?则可能导致线粒体功能障碍和气道平滑肌增殖重塑。

本研究的主要优势在于其前瞻性的设计、较大的样本量以及对PM_2.5化学成分的精细化分析，这为空气质量管理提供了针对性的科学依据。然而，研究也存在局限性，包括因长期随访导致的失访偏倚、缺乏个体暴露变异和室内暴露的精细评估、哮喘诊断依赖自我报告而未经过肺功能检查验证，以及暴露模型中化学成分估算的相关性系数（R=0.64?0.78）仍有待提高。

综上所述，该研究得出结论：长期暴露于PM_2.5质量浓度及其化学成分（OM、BC、SO₄^2?、NO₃^?、NH₄⁺）与50岁及以上中国成年人哮喘发病风险增加显著相关。这种关联受到性别和地理区域的显著修饰，女性和华北地区居民的关联更强。研究通过PAF量化了疾病负担，表明约26.69%的新发哮喘病例可归因于PM_2.5暴露。这些发现强调了针对特定化学成分进行污染控制和实施精准预防策略的重要性，特别是在老年、女性及北方人口等易感人群中，这对于减轻环境颗粒物暴露导致的哮喘负担具有重要的公共卫生意义。