大气污染物与急性心肌梗死风险的研究进展

刘啸乐，范中杰

作者单位：1 100730 北京,中国医学科学院北京协和医学院 北京协和医院心内科

急性心肌梗死是死亡率较高的危重疾病，对患者生活质量和机体功能产生深远的负面影响。《美国心脏病数据报告2017》显示[1]，心肌梗死在美国20岁以上人群的患病率为3%，其中男性为3.8%，女性为2.3%，每年约580 000例新发心肌梗死事件，210 000例再发心肌梗死事件，大约每40 s，就有一个美国人发生心肌梗死。根据《中国心血管病报告2016》[2]，2002～2015年我国急性心肌梗死死亡率总体呈上升态势，从2005年起，急性心肌梗死死亡率呈现快速上升趋势。2010年第六次人口普查数据显示，2013年中国大陆15岁以上人群缺血性心脏病的患病数约11 396 104人，60岁以上人群缺血性心脏病患病率为27.8‰。

除了传统的心血管病风险因素外，空气污染物是近年来愈发被关注的危险因素，很多研究发现其与急性心肌梗死的发生存在相关性，根据世界卫生组织的估算，全球每年有将近8 000 000的残疾及800 000的死亡事件与颗粒物的暴露有关。全球疾病负担也将空气污染列为致残、致死的重要原因之一[3,4]。随着工业化和城市化的发展，燃料燃烧和机动车尾气排放使空气污染呈现了更复杂的污染特征，尤其是部分发展中国家，空气污染情况更为严重，引发广泛的健康问题。本文重点探讨主要大气污染物影响急性心肌梗死发生的流行病学证据，并对其病理生理过程进行解释和探讨。

1 大气污染物的分类和来源

大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并且对人和环境产生有害影响的物质，这些物质可以气体、固体或液体悬浮物等形式存在，是多种成分的复杂混合物，主要成分包括：颗粒物PM2.5（直径≤2.5 μm）、PM10（直径≤10.0 μm），气体污染物二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）。一些污染物是直接在燃烧过程中形成的，而另一些污染物则是通过太阳紫外线辐射和光化学反应形成的。燃煤尘、交通道路扬尘、机动车尾气尘、工业过程粉尘、建筑扬尘是颗粒物的主要来源。另外，一些工厂如化工、冶炼、建材等的运行也会产生大量的污染固体颗粒。燃煤造成的SO2是大气中SO2的主要来源，占大气中SO2总量的80%～90%，主要产生于燃煤电厂、工业锅炉、窑炉、交通工具及生活民用行业。NO2除自然来源外，主要来自于燃料的燃烧、城市汽车尾气。此外，工业生产过程也可产生一些NO2，据估计，全世界人为污染每年排出的氮氧化物大约5300万吨。

2 大气污染物与急性心肌梗死风险的流行病学研究

2.1 大气污染物长期暴露与急性心肌梗死风险目前，大气污染物长期暴露对急性心肌梗死发生风险影响的研究相对较少，且少有以急性心肌梗死作为单独结局终点的研究，多数研究以心肌梗死及其他心血管事件的发生作为复合研究终点。其中较有代表性的是在欧洲进行的一项研究，此研究入组了欧洲空气污染研究中的11组队列人群，并对其进行了平均11.5年的随访，结果发现，当PM2.5浓度升高5 μg/m3时，冠状动脉（冠脉）事件的风险可增加13%，当PM10浓度升高10 μg/m3时，冠脉事件的风险增加12%[5]。另一项在美国36个大城市进行的研究，对65 893名绝经后妇女进行了平均6年的随访，结果显示PM2.5浓度每升高10 μg/m3，心血管事件发生风险增加24%（95%CI：1.09%～1.41%）[6]。亚洲城市也进行过相关研究，在韩国首尔，研究者对136 094名18岁以上且没有心脏基础疾病的人群进行了平均7年的随访，结果发现，当PM2.5浓度升高1 μg/m3时，主要心血管事件的风险比为1.36（95%CI：1.29～1.43），此外，其他污染物PM2.5-10、CO、SO2和NO2浓度的升高也可增加急性心肌梗死的风险[7]。Madrigano等在伍斯特心脏病发作研究的基础上，在1995～2003年对马萨诸塞州大伍斯特市的心肌梗死发病率变化进行了调查，研究纳入了4467例急性心肌梗死确诊病例及9072例对照，结果发现PM2.5升高一个四分位间距（0.59 μg/m3）浓度时，急性心肌梗死发生风险增加16%（95%CI：4%～29%）[8]。由于大气污染物的暴露过程是慢性终生性的，因此它持续性的长期健康危害需要引起重视。有既往研究显示，与PM2.5短期暴露相比，在PM2.5高暴露地区长期居住的居民，发生急性心肌梗死的风险要高出5～10倍[9]。大气污染物的长期效应需要更多的研究进行进一步探讨。

2.2 大气污染物短期暴露与急性心肌梗死风险近二十年，大气污染物短期暴露对心血管疾病不利影响的证据大幅增加。Mustafié等将大气污染物短期暴露与急性心肌梗死风险的相关性做了Meta分析，共纳入了17篇运用时间序列或病例对照的方法进行研究的文献[10]。将污染物（PM2.5、PM10、NO2、SO2、O3）浓度统一标准化为升高10 μg/m3，CO标准化为升高1 mg/m3，结果发现，PM2.5、PM10、NO2、SO2、CO的浓度升高可增加急性心肌梗死的发生风险，RR值分别为1.025（95%CI：1.015～1.03）、 1.006（95%CI：1.002～1.009）、1.011（95%CI：1.006～1.016）、1.010（95%CI：1.003～1.017）和1.048（95%CI：1.026～1.070），效应最强的是CO和PM2.5。与交通相关的大气污染物是与现代社会高度相关，且是现代城市大气污染的主要来源之一。氮氧化物是与交通相关污染物的重要组成部分，Marius等人证明了氮氧化物浓度的快速升高可导致急性心肌梗死的风险增加，当24 h内的NOX浓度升高20 mg/m3时，急性心肌梗死的风险可增加121%，当24 h内的NO2浓度升高8 mg/m3时，急性心肌梗死的风险可增加73%[11]。污染较严重的发展中国家最近也进行了相关研究，中国26个城市进行的一项病例对照研究中，探讨了PM2.5与急性心肌梗死发病的相关性，研究中纳入了106 467例急性抬高型心肌梗死患者和12 719例急性非ST段抬高型急性心肌梗死患者，结果显示，lag2、lag3、lag4及lag0～5 d的PM2.5升高一个四分位间距从（47.5 μg/m3）浓度时，急性ST段抬高型心肌梗死发生风险分别升高0.6%（95%CI：0.1%～1.1%）、0.8%（95%CI：0.3%～1.3%）、0.6%（95%CI：0.1%～1.1%）和0.9% （95%CI：0%～1.8%）[12]。2014～2015年在中国14个城市进行的大气污染物与急性心肌梗死住院率的研究显示，PM10、SO2、NO2、CO每升高一个四分位间距的浓度时，急性心肌梗死的住院风险分别增加0.8%（95%CI：0.1%～1.6%）、 2.0%（95%CI：1.2%～2.9%）、2.2%（95%CI：1.4%～3.1%）和1.1%（95%CI：0.4%～1.8%）[13]。

3 大气污染物影响急性心肌梗死发病的病理生理机制

大气污染物影响心血管疾病的病理生理学机制已经通过了美国心脏病协会和欧洲心脏病学会的详细审查。主要有三种途径，首先，大气污染物进入肺泡后，触发肺组织的氧化应激反应和炎症反应，继而向血液中释放大量的致炎因子和促血栓物质。另外，污染物或其成分也可以直接进入血液循环，从而诱发血液中的氧化应激反应和炎症反应，释放致炎因子和促血栓物质，此外，颗粒物中的超微颗粒物、可溶性金属及有机化合物可以导致血管收缩、内皮功能紊乱、活性氧增多、血压升高、动脉粥样硬化、血小板反应增强等反映[14-19]。最后，有基于动物和人群的研究显示，大气污染物可以引起人体自主神经系统失调，交感神经反应增强，副交感神经反应减弱。继而导致血管收缩、内皮功能紊乱、活性氧增多、血压升高、血小板反应增强、心率变异性下降、心率加快以及心率失常风险增加，造成这些影响的潜在机制尚不清楚，除了大气污染物可能激活肺部神经反射弧线外，还可能是污染物对心脏离子通道的直接作用，或增强的全身炎症状态的后果[20]。

4 预防

一个健康危险因素与社会公共卫生的相关性不仅取决于这个危险因素对个体的相对风险大小，还与它在人群中存在的普遍性有关。比如过量饮酒有很高的急性心肌梗死风险，但在人群中只有一少部分人过量饮酒，因此它在全人群中引起心血管病的风险并不高。而大气污染物的暴露范围是全人群，即使它所增加的个体心血管病相对风险不多，也会有很高的公共健康风险。因此，与一些已被广泛接受的危险因素（如大量饮酒、抽烟等）相比，大气污染所带来的人群心血管病风险也是不容忽视的。

在既往患有心血管病或有心血管病风险的患者中，大气污染物的不利健康影响更明显[21]。因此，在人群中进行积极的心血管病一级和二级预防，对减少由大气污染导致的急性心肌梗死的发生有重要意义。

减少大气污染及其不利心血管健康危害需要个人和政府的共同努力。对于个体，尤其是患有心血管基础疾病的个体来说，在污染严重的天气应减少室外活动并使用室内空气净化器[22]，避免在车流量大的道路附近步行和骑车[23]。饮食方面，食用一些特定的具有抗氧化作用的食物，如西兰花、卷心菜、菜花、甘蓝等，可能对大气污染的不利健康影响有一定抵抗作用[24]。对医疗服务提供者和高危人群进行大气污染健康危害的广泛宣传和教育。另外，空气质量监测部门应将可靠地空气质量数据进行实时播报，以便告知和提醒人们空气污染情况。

越来越多的研究表明，控制大气污染可降低心血管事件的发生风险。2016年杭州G20峰会期间，空气质量得到改善，使急性心肌梗死的入院率有所减少[25]。此外，北京市公共场所禁烟条例的实施，也使急性心肌梗死的住院率降低大约17%[26]。美国印第安纳州的马里昂县实施禁烟条例后，急性心肌梗死每月入院人数减少了20%（95%CI：14～25）[27]。

目前，有三分之一居住在城市地区的欧洲人，处在空气污染暴露水平高于欧盟空气质量标准的地区，如果按照更严格的WHO标准来估算，则有90%的欧洲人的暴露水平超标。对于污染水平更严重的中国等发展中国家来说，情况就更为严峻了。控制这种情况的最有效方法是制定严格的空气质量控制政策，并确保这些政策能被人们严格遵守[28]。

5 小结

随着近年流行病学研究的进展，大气污染对健康的不利影响得到越来越多的认知和关注。目前认为，大气污染物可导致急性心肌梗死的风险增加，其可能途径有：炎症反应、氧化应激反应和自主神经功能失调。通过人群流行病学分析，可以为政府制定空气质量标准提供依据，间接反映大气污染治理措施是否有效，并为相关节能减排政策提供支持，同时也可使更多的人了解空气污染对健康的危害，学会应对重污染事件的防护措施，以降低健康危害。

虽然有关大气污染物暴露和急性心肌梗死风险的研究已经取得了一定进展，但现有研究仍存在一些不足：①现有研究大多集中在欧美发达国家，在空气污染较严重的发展中国家开展较少。因此，不同种族以及不同污染物的基础暴露水平是否会导致不同的研究结果尚不明确。②大气污染物对心肌梗死风险长期效应的研究较少，仍需更多队列证据来支持。③目前的流行病学研究，污染物暴露大多未监测到个体水平。若使用更个体化暴露浓度，会更大程度地减少污染物暴露的误差。④在统计过程中尚存在未被发现的潜在混杂因素，它们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潜在混杂因素的进一步发掘。