极端温度和急性心肌梗死相关性的研究进展

廉　慧(综述),范中杰(审校)

(中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院心内科,北京 100730)



极端温度和急性心肌梗死相关性的研究进展

廉慧△(综述),范中杰※(审校)

(中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院心内科,北京 100730)

摘要：国内外近年来的最新研究发现，环境温度与人类心血管疾病发病和死亡的关系密不可分。欧美流行病学研究开展较早，提示极寒和极热的天气均能增加急性心肌梗死的发病率和病死率。亚洲地区(包括中国)的研究印证了欧美结论。高龄、女性及西班牙人种发病的可能性更大。极端外界温度可改变交感神经的兴奋性，促进激素分泌，改变血液中成分的浓度，从而导致粥样斑块破裂、脱落致使心肌梗死出现。

关键词：心肌梗死；环境温度；热浪；寒潮

目前，在欧美等发达国家心血管病的发病率、病死率虽逐年下降，但仍是威胁人类健康的主要原因[1]。而《中国心血管病报告2013概要》也指出[2]：2013年，我国心血管病患病人数为2.9亿。同年因心血管病死亡的人数约为350万人，占全年总死亡人数的41%[2]。除了已公认的危险因素外，近年来研究表明气象因素(气温、大气压、空气湿度、风速等)与心血管病也具有相关性[3-4]。目前，受到关注较多的气象因素是气温。大量研究表明，气温与心血管病发病率或病死率之间存在“U”“V”或“J”型关系[5-9]。为了使人群深入认识气象问题对健康影响的严重性，现对气温和急性心肌梗死的关系进行综述，总结气象因素变化与心血管发病的相关性，阐述其中的病理生理机制，并提出应对策略。

1温度影响心肌梗死的流行病学

1.1病死率研究急性心肌梗死是心血管系统较为致命的危急重症，且其症状明显，病程进展迅速，为大众所熟知。因此，一旦发生或怀疑发生心肌梗死，患者将及时就诊或由家属送往医院，并通过各级医院的绿色通道迅速收入院。因此，急性心肌梗死常常作为心血管研究的终点事件。美国开展相关研究的时间较早，1989～2000年针对美国50城市6 513 330例死亡资料的研究显示，在极寒和极热天气下总病死率分别增加1.59% (95%CI0.56%～2.63%)和5.74% (95%CI3.38%～8.15%)；极寒影响更明显，在极寒温度下，急性心肌梗死增加3.90% (95%CI0.18%～7.76%)，心搏骤停增加16.2% (95%CI5.12%～28.4%)[10]。1987～2000年，美国另一项纳入107个城市社区的研究的结果与以上结果相似[11]。另一项1985～1994年在美国进行的注册研究，纳入了257 000例25～64岁的男性，分析环境温度和气压对急性心肌梗死病死率的影响。该研究发现，随访期间共发生3616例死亡事件，事件率随温度降低而升高，两者大致呈线性关系。温度每下降10 ℃，急性心肌梗死死亡事件增加13%[12]。

在欧洲，很早就有温度健康的相关性研究。1996～2003年在法国9市进行的11 309 535例的研究中发现，2003年法国热浪事件中，人群死亡率有显著增加。在巴黎，热浪导致的死亡的相对危险度(RR)为5.00(95%CI4.62～5.40)，在热浪天气持续的仅仅15 d内，额外死亡的人数就达3 096人，日均因温度增加而导致的额外死亡人数达200人以上[13]。在德国巴伐利亚地区2 426 539例的研究中发现，极寒和极热均可导致心血管病的病死率增加[14]。

亚洲地区近年来开始关注气象因素对人群健康的影响，也开展了一些人群研究。其中较大规模的是1972～2010年进行的针对中日韩15个高收入地区超过1.5亿人的研究。结果显示，不管严寒还是炎热，其对心脏病死亡的影响较其他气象因素大。其中寒冷季节的效应更为显著，将研究时段的温度按照大小排序，选取第1至第10百分位数的温度，并获取相应的死亡人数，进行时间序列研究。从所有15个地区的结果综合来看，研究时段内，温度每下降3.9 ℃，总死亡可增加1.92%(95%CI1.38%～2.47%)[15]。在发达国家的带领下，中国作为世界人口大国和心血管病高发的国家之一，近年也逐渐开始关注气象因素与心血管病之间的相关性。Ma等[16]2006～2011年在中国66个人口>20 000的地区进行热浪与死亡的相关性研究，结果显示热浪天气可导致心血管病病死率增加7.7%(95%CI4.7%～10.7%)。严寒对于心血管死亡的影响更大，中国进行的另一23 000例的队列研究提示，冬天较夏天相比，心血管病死率增加41%(95%CI21%～63%)[17]。

1.2发病率研究针对发病率的研究与病死率相比较少。近期的一项纳入了北美及欧洲19个研究的系统综述[3]提供了一些证据。对在冬季进行的8个研究的荟萃分析结果提示心肌梗死的发病率在寒冷的环境下显著升高，而7个针对酷暑的研究结果提示,炎热天气下，心肌梗死的发生率增加7%～ 40%。近期韩国一项纳入了16个城市62家综合医院的相关研究提示，在极寒的条件下RR1.02～1.30，极热时RR1.01～1.05[18]。中国针对心肌梗死发病和温度的研究更是少之又少，且研究规模较小，近期在贵州进行的研究[19]显示，温度在10 ℃以下时，每下降1 ℃，心血管病就诊率增加7%，这一结果与之前欧美大部分研究的结果不同，没有得到“U”型曲线的关系，可能与研究的城市的平均温度、研究人群和其他气象因素的影响相关。

1.3亚组分析针对性别、年龄、种族等分组继续探寻研究稳定性，寻找易患人群的研究逐渐涌现了出来。亚洲15市[15]及中国66区县[16]的大规模流行病学研究均证实了年龄>75岁人群发病的高风险，可能的原因为该人群血管壁脆性增加，舒缩能力下降，神经调节功能减退，一旦受到冷暖气流的刺激，易引起血流动力学改变，促成心脑卒中的发生[20]，一些研究证实了这一观点[21-22]。但同样也有研究[23]得到相反的结论，可能为低龄人群暴露在极端温度下的可能性更大且老年人针对心脏基础病的治疗更加及时充分。针对性别而言，由于激素及温度调节的差别[24-25]，女性更易受到温度变化的影响。流行病学也证实了这一点[26-27]。一篇研究针对人种进行的亚组分析[23]，提示了西班牙人、亚洲人及黑种人与白种人相比更易患脑卒中，可能与人种间针对极端天气的防御措施的不同，同时急诊室的数量在个人中之间有较大差别有关[28]。

2温度影响心肌梗死的发病机制

2.1寒冷刺激温度变化可影响心肌梗死的发生，研究显示寒冷的天气可增加心肌梗死的发生[29]。可能的机制如下。

2.1.1激素分泌增加在寒冷的天气下，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，人体的代谢加快，产热增多，血流温度及斑块局部温度会升高。肾上腺素分泌还会引起心脏做功增加，血压升高、心率加快、左心室舒张末压升高，心率、心排血量增加[30]，从而增加心肌耗氧量、降低缺血阈值[12]。而且，还会诱发阵发性心房颤动的出现[31]。不稳定斑块在血流动力学改变的情况下，极易破裂、脱落，导致急性心肌梗死的发生。

2.1.2炎症反应增强血液中某些成分如血脂、血糖、血液中纤维蛋白原浓度等，也与温度的改变呈负相关。这些成分可造成动脉内膜的损伤及炎症反应，胆固醇沉积于内膜下层，引起血管壁脂肪透明变性，进一步纤维增生，动脉变硬，管壁增厚，血小板、纤维素及血液中其他有形成分附着于受损粗糙的内膜上，形成动脉管壁血栓，致使动脉管腔狭窄，当近心端粥样硬化斑块由于各种原因导致脱落时，随血流游走到狭窄的远端就容易造成梗死事件的发生[32]。纤维蛋白原现如今被认为是缺血性心脏病的预测因素[33]。在温度较低的冬季可导致心脏事件的发生。

2.1.3自主神经功能异常剧烈变化的天气容易引起血管的舒缩障碍，诱发冠状动脉痉挛而导致急性冠状动脉供血不足甚至心肌梗死[34-35]。遇寒冷刺激收缩后的心血管，其侧支循环供血减少，侧支循环建立及开放的情况受到影响，当血栓形成时，侧支循环不能有效发挥其保护作用[36]，容易形成梗死病灶。

2.2热刺激而在“U”型曲线的另一端，极热的温度也可导致心肌梗死的发生。可能的原因是在炎热的夏天，外周血管舒张，首先可导致血压下降，但持续的高温可导致外周血液循环加快、散热增加。随着大量汗液(水分)的流失，血液浓缩及电解质紊乱随即出现，有效循环血量下降，导致了冠状动脉供血不足，心肌梗死由此发生[37]。微循环毛细血管床开放进一步加剧有效血容量的不足，导致血液淤滞，血流缓慢，启动血栓-栓塞机制，导致梗死的发生[38]。

3极端温度的严重性及预防

热浪及寒潮作为极端温度的特殊事件，为国家造成了极其严重的经济损失。以2008年春运期间的连续持续寒潮过程为例：2008年1月10日以来，我国南方大部分地区和西北地区东部出现了历史上罕见的低温、雨雪冰冻灾害性极端天气，来势凶猛，持续时间长，影响范围大；贵州、湖南、湖北、江西、安徽、广西、江苏、浙江、陕西等18个省(区、市)不同程度受灾，因灾直接经济损失高达538亿元[39]。

研究表明，暖气及空调[40]的调节在很大程度上可以减少人群的心血管发病和死亡。我国各地可根据流行病学的研究结果制定温度对心血管病发病的黄色、红色预警线，当温度可能导致发病或死亡增加时，给广大民众以提示。在流行病学研究中，Chao等[41]发现，缺乏有效的气象预警系统可使急性心肌梗死的死的死亡增加1.23%(95%CI0.02%～1.92%)。根据预警减少室外活动，不仅可减少个人疾病痛苦，也可减少政府的经济损失。

此外，心血管病患者应注意合理饮食，戒烟，适度的体育锻炼，控制体质量，严格控制血压、血脂、血糖等冠状动脉粥样硬化性心脏病的危险因素，根据病情合理用药，减少心脑血管病的发病基础，从而有效预防急性心肌梗死的发生。

4未来研究的展望

虽然针对温度和心血管病的研究受到越来越多的关注，开展的国家也越来越多，但现有研究仍存在如下问题有待进一步探讨：

首先，目前对大规模人群的发病研究尚少，中国国内更是少之又少。仍需联合政府部门进行更多、更大规模的研究。目前国内需创建温度对心肌梗死的预警系统，预报病警示温度的变化和持续时间，更好地为人群服务。其次，亚组中针对种族的研究少见，针对吸烟状态、基础病(高血压、脂代谢异常、糖尿病、肥胖等)，治疗情况的亚组分析少见。以高血压患者为例，低盐低脂饮食，适量运动，减轻体质量及降压药物的服用可明显降低心血管事件发生的风险，影响研究结果。如果有条件，可开展相关工作。另外，目前的流行病学研究温度的暴露并非个体化暴露，可建立土地回归利用模型等模拟个体化暴露，这样会更大程度地调整人群室内外活动造成的研究误差。再次，温度的衡量尺度不同，在不同文献中分别使用日均温度、日最大温度、日最小温度、日温差、表观温度(为人的感觉温度，综合日均温度、相对湿度、气压、风速)。其中最常使用的为日均温度，但其他指标和日均温度的比较研究少见，孰优孰劣有待统计学的证据的进一步验证，尤其是表观温度及日均温度的比较研究少见。最后，虽然现在公认的混杂因素为流感和空气污染，但在统计过程中尚存在潜在的未被发觉的混杂，如纬度、气候状态均可能导致研究结果的偏倚。故今后的研究应尽量获取相关数据并进行混杂因素的调整和潜在混杂因素的进一步发掘。

5结语

心血管病、急性心肌梗死给政府及个人均造成极其严重的负担。目前的预防方面除应注意控制已知危险因素外，以温度为代表的气象因素及环境因素也逐渐走进了大众的视野。目前认为,极端外界温度可改变交感神经的兴奋性，促进激素分泌，改变血液中成分的浓度导致粥样斑块破裂、脱落致使心肌梗死出现。在上述机制的参与下，极端温度持续时间的延长对心肌梗死的发病更有严重的影响。通过人群流行病学的分析，指导政府部门建立黄色及红色预警水平，并在预警温度发生时减少室外活动可以有效减少极端温度所导致的心肌梗死的发生。心肌梗死只是心血管病的一个细小分支，今后可以在心血管病的其他领域有更大进展。

参考文献

[1]Go AS,Mozaffarian D,Roger VL,etal.Executive summary:heart disease and stroke statistics--2013 update:a report from the American Heart Association[J].Circulation,2013,127(1):143-152.

[2]陈伟伟,高润霖,刘力生,等.中国心血管病报告2013概要[J].中国循环杂志,2014,29(7):487-491.

[3]Bhaskaran K,Hajat S,Haines A,etal.Effects of ambient temperature on the incidence of myocardial infarction[J].Heart,2009,95(21):1760-1769.

[4]Ostro BD,Roth LA,Green RS,etal.Estimating the mortality effect of the July 2006 California heat wave[J].Environ Res,2009,109(5):614-619.

[5]Barnett AG.Temperature and cardiovascular deaths in the US elderly:changes over time[J].Epidemiology,2007,18(3):369-372.

[6]O′Neill MS,Zanobetti A,Schwartz J.Modifiers of the temperature and mortality association in seven US cities[J].Am J Epidemiol,2003,157(12):1074-1082.

[7]Guo Y,Barnett AG,Pan X,etal.The impact of temperature on mortality in Tianjin,China:a case-crossover design with a distributed lag nonlinear model[J].Environ Health Perspect,2011,119(12):1719-1725.

[8]Guo Y,Punnasiri K,Tong S.Effects of temperature on mortality in Chiang Mai city,Thailand:a time series study[J].Environ Health,2012,11:36.

[9]Goggins WB,Chan EY,Yang C,etal.Associations between mortality and meteorological and pollutant variables during the cool season in two Asian cities with sub-tropical climates:Hong Kong and Taipei[J].Environ Health,2013,12:59.

[10]Medina-Ramon M,Schwartz J.Temperature,temperature extremes,and mortality:a study of acclimatisation and effect modification in 50 US cities[J].Occup Environ Med,2007,64(12):827-833.

[11]Anderson BG,Bell ML.Weather-related mortality:how heat,cold,and heat waves affect mortality in the United States[J].Epidemiology,2009,20(2):205-213.

[12]Danet S,Richard F,Montaye M,etal.Unhealthy effects of atmospheric temperature and pressure on the occurrence of myocardial infarction and coronary deaths.A 10-year survey:the Lille-World Health Organization MONICA project (Monitoring trends and determinants in cardiovascular disease)[J].Circulation,1999,100(1):E1-E7.

[13]Le Tertre A,Lefranc A,Eilstein D,etal.Impact of the 2003 heatwave on all-cause mortality in 9 French cities[J].Epidemiology,2006,17(1):75-79.

[14]Breitner S,Wolf K,Peters A,etal.Short-term effects of air temperature on cause-specific cardiovascular mortality in Bavaria,Ger-many[J].Heart,2014,100(16):1272-1280.

[15]Chung Y,Lim YH,Honda Y,etal.Mortality related to extreme temperature for 15 cities in northeast Asia[J].Epidemiology,2015,26(2):255-262.

[16]Ma W,Zeng W,Zhou M,etal.The short-term effect of heat waves on mortality and its modifiers in China:An analysis from 66 communities[J].Environ Int,2015,75:103-109.

[17]Yang L,Li L,Lewington S,etal.Outdoor temperature,blood pressure,and cardiovascular disease mortality among 23 000 individuals with diagnosed cardiovascular diseases from China[J].Eur Heart J,2015,36(19):1178-1185.

[18]Lee S,Lee E,Park MS,etal.Short-term effect of temperature on daily emergency visits for acute myocardial infarction with threshold temperatures[J].PLoS One,2014,9(4):e94070.

[19]Jie Y,Houjin H,Mengxue Y,etal.A time series analysis of meteorological factors and hospital outpatient admissions for cardiovascular disease in the Northern district of Guizhou Province,China[J].Braz J Med Biol Res,2014,47(8):689-696.

[20]金爱兰，邱晓光.脑卒中与气象因素关系分析[J].医学信息,2004(9):525-527.

[21]Son JY,Lee JT,Anderson GB,etal.The impact of heat waves on mortality in seven major cities in Korea[J].Environ Health Perspect,2012,120(4):566-571.

[22]Huang W,Kan H,Kovats S.The impact of the 2003 heat wave on mortality in Shanghai,China[J].Sci Total Environ,2010,408(11):2418-2420.

[23]Basu R,Pearson D,Malig B,etal.The effect of high ambient temperature on emergency room visits[J].Epidemiology,2012,23(6):813-820.

[24]Racine M,Tousignant-Laflamme Y,Kloda LA,etal.A systematic literature review of 10 years of research on sex/gender and experimental pain perception - part 1:are there really differences between women and men?[J].Pain,2012,153(3):602-618.

[25]Druyan A,Makranz C,Moran D,etal.Heat tolerance in women--reconsidering the criteria[J].Aviat Space Environ Med,2012,83(1):58-60.

[26]Basu R.High ambient temperature and mortality:a review of epidemiologic studies from 2001 to 2008[J].Environ Health,2009,8:40.

[27]Yang J,Liu HZ,Ou CQ,etal.Impact of heat wave in 2005 on mortality in Guangzhou,China[J].Biomed Environ Sci,2013,26(8):647-654.

[28]Garcia TC,Bernstein AB,Bush MA.Emergency department visitors and visits:who used the emergency room in 2007[J].NCHS Data Brief,2010(38):1-8.

[29]Schneider A,Panagiotakos D,Picciotto S,etal.Air temperature and inflammatory responses in myocardial infarction survivors[J].Epidemiology,2008,19(3):391-400.

[30]Tveita T,Sieck GC.The physiologic responses to epinephrine during cooling and after rewarming in vivo[J].Crit Care,2011,15(5):R225.

[31]Michalkiewicz D,Chwialkowski J,Dziuk M,etal.The influence of weather conditions on the occurrence of paroxysmal atrial fibrillation[J].Pol Merkur Lekarski,2006,20(117):265-269.

[32]吴江,贾建平,崔丽英.神经病学[M].2版.北京:人民卫生出版社,2005:153-170.

[33]Stout R W,Crawford V.Seasonal variations in fibrinogen concentrations among elderly people[J].Lancet,1991,338(8758):9-13.

[34]张书余,王宝鉴,谢静芳,等.吉林省心脑血管疾病与气象条件关系分析和预报研究[J].气象,2010,36(9):106-110.

[35]乔梁，冯德勋.急性心肌梗塞发病与季节气候及昼夜变化的关系[J].湖北中医学院学报,2000,2(1):24-25.

[36]侯春香.脑卒中发病率与气候变化的关系[J].中外健康文摘,2011,8(3):160-161.

[37]Urban A,Davidkovova H,Kysely J.Heat- and cold-stress effects on cardiovascular mortality and morbidity among urban and rural populations in the Czech Republic[J].Int J Biometeorol,2014,58(6):1057-1068.

[38]梁丽英.广州市气象因素和空气污染与脑卒中发病的相关性研究[D].广州：广州医学院,2009.

[39]Wei JH, Lin ZH. The leading mode of wintertime cold wave frequency in northern China during the last 42 years and its association with Arctic Oscillation[J].Atmos Oceanic Sci Lett,2009,2(3):130-134.

[40]Ma W,Chen R,Kan H.Temperature-related mortality in 17 large Chinese cities:How heat and cold affect mortality in China[J].Environ Res,2014,134:127-133.

[41]Chau P H,Chan K C,Woo J.Hot weather warning might help to reduce elderly mortality in Hong Kong[J].Int J Biometeorol,2009,53(5):461-468.

The Relationship of Extreme Temperature and Acute Myocardial InfarctionLIANHui,FANZhong-jie. (DepartmentofCardiology,ChineseAcademyofMedicalSciences/PekingUnionMedicalCollege/PekingUnionMedicalCollegeHospital,Beijing100730,China)

Abstract:The recent study reveals a strong relationship between ambient temperature and cardiovascular disease. Epidemiological studies carried out earlier in Europe and America suggested arctic and extremely hot weather can increase morbidity and mortality in patients with acute myocardial infarction.Research from Asia(including China) confirms the conclusions in Europe and America. Senior citizens, women and Hispanics are more vulnerable.Extreme ambient temperature can stimulate the excitatory of sympathetic nerve system,promote the secretion of hormones,change the concentration of the blood component,thus lead to plaque rupture and shedding, resulting in myocardial infarction.

Key words:Myocardial infarction; Ambient temperature; Heat waves; Cold spells

收稿日期：2015-04-07修回日期：2015-05-22编辑：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.18.029

中图分类号:R544.1

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)18-3342-04