气象要素与脑卒中发生及预后关系的研究进展

姜国晶，王林，李新

(天津医科大学第二医院 a.老年病科，b.神经内科，天津300211)

人类所生活的直接环境和作为整体的自然环境均会对人类的健康产生多方面的影响[1]。全球变暖的特点是夏天气温更高、热浪更多，同时冬天气温更低，在一些气候较为温和的区域，人们尤其需要适应这种天气条件的变化[2]。环境因素中的气象要素主要包括气温、气压、湿度、降水以及日光等。近年来，气象要素与脑卒中的发生及预后方面的研究逐渐增多。研究环境温度对脑卒中的影响主要包括日平均气温或月平均气温、最大或最小气温以及气温变化或波动与脑卒中的关系。日平均气温代表了整日和整夜的暴露，是最好的暴露指标，且更容易解释结果。一项荟萃分析表明，较低的温度与脑卒中的高风险显著相关，低温的死亡风险延迟效应显著，但这种滞后效应不超过2周[3]。另有研究表明，减少日光暴露可增加脑卒中的发生率[4]。日光暴露的减少可降低血浆维生素D水平，而血浆维生素D缺乏与心血管疾病(包括脑卒中)发生率、病死率升高相关[5]。现就气象要素与脑卒中发生及预后关系的研究进展予以综述。

1 气象要素概述

气象要素是表明大气物理状态、物理现象的要素。除气温、气压、湿度、降水、日光等常见的气象要素外，扩大气象要素的概念还包括日光辐射和大气电特性等。物质以电磁波的形式放射能量，称为辐射。太阳辐射的描述主要包括波长、照度和时间变化三个方面。日光主要由紫外线(波长为100～400 nm)、可见光(波长400～780 nm)和红外线(波长780 nm至1 mm)组成，而紫外线又分为短波紫外线(波长100～280 nm)、中波紫外线(波长280～315 nm)和长波紫外线(波长315～400 nm)；短波紫外线被大气层的臭氧层完全吸收，到达地球表面的紫外线主要是中波紫外线和长波紫外线，中波紫外线受臭氧层影响较大，但日光和地球的夹角对其影响最大，有季节变化特点[6]。中波紫外线和长波紫外线均可穿过表皮至真皮发挥生物学效应，且中波紫外线和长波紫外线均与维生素D合成相关[5]。可见光是视觉能感知的电磁波，红外线有热效应。

2 气象要素对脑卒中的影响

2.1气温和气压对脑卒中的影响 气温和气压对脑卒中的发生和预后均会产生影响，且有明显的季节变化，同时气温和气压对缺血性脑卒中和出血性脑卒中的影响也不尽相同。

2.1.1对缺血性脑卒中的影响 冬季脑梗死的发病率较高，胡亚会等[7]对比分析天津市1 198例急性脑梗死患者与同一时期的气压、气温、相对湿度等气象资料，结果发现，急性脑梗死在冬季高发，且急性脑梗死月发病例数与月平均最高气温、月平均气温、月平均最低气温均呈负相关，与月平均气压呈正相关，而月平均最低气温和月平均气温日较差是影响急性脑梗死月发病率的气象因素。有研究发现了初发急性脑梗死患者的发病规律：①年变化规律，发病逐年增加；②季节变化规律，冬季为发病高峰，春季为发病低谷；③月变化规律，1～2月为发病高峰，3～4月为发病低谷；④周变化规律，星期一发病率最高，星期五发病率最低[8]。Qi等[9]通过研究天津市寒冷季节缺血性脑卒中的发生与气象要素的关系，发现缺血性卒中与温度和气压变化均显著相关；亚组分析表明，老年人和女性对气象条件变化更敏感。大连市的一项研究表明，急性脑梗死在冬季(12月、1月、2月) 高发，滞后分析提示，发病当日气温与急性脑梗死的发病相关性最强，日平均气温、日照时数与急性脑梗死的发病呈负相关，日平均气压与急性脑梗死发病呈正相关；值得注意的是，心源性栓塞与气象因素的相关性最高，与日均气压呈正相关，与日均气温和日照时数呈负相关[10]。有研究发现，春季和冬季缺血性脑卒中的发病率较高[11]；也有研究表明，春季缺血性脑卒中的发病率最高[12-13]。气温日较差>7 ℃，缺血性心脑血管疾病发病风险升高，日较差>10 ℃则出现即时效应[12]。气温和气压对TOAST(Trial of Org 10172 in Acute Stroke Treatment)分型中脑卒中各亚型的影响不一，通过对每日发病人数和当日气温、气压的相关性分析，发现日最高气温1 d差与小动脉闭塞型急性缺血性脑卒中发病人数呈正相关，与动脉粥样硬化型脑卒中发病人数呈负相关；日温差与动脉粥样硬化型脑卒中发病人数呈正相关，与心源性栓塞发病人数呈负相关；日平均湿度3 d差、日平均气压1 d差与动脉粥样硬化型脑卒中发病人数呈正相关[13]。

此外，Jiminez-Conde等[14]研究发现，气压的变化与缺血性脑卒中呈负相关(OR=2.41，P<0.001)，且仅限于非腔隙性脑梗死。尼日利亚一项关于高血压相关住院患者病死率与气候关系的研究表明，死于脑卒中的患者占34.8 %，其中1月、2月、8月和9月是死亡高峰，这种现象主要与雨季及西非海岸燥风(哈马丹风)有关；直线回归分析表明，高血压相关住院患者的病例数主要与月最低气温及太阳辐射有关[15]。中非班图金沙萨大学医院进行了一项缺血性脑卒中与热带季节关系的研究，该研究共纳入303例初诊为脑梗死的患者，结果显示，在气温高的季节，脑梗死的发病率升高[16]。莫桑比克一项关于短期温度变化与脑卒中关系的研究共纳入651例脑卒中患者，结果发现，不同季节脑卒中的发病率比较差异无统计学意义，而最低温度的骤降与脑卒中的发病率增加显著相关[17]。上述研究表明，不同地域、同样的季节，脑梗死的发病特点也不完全相同，提示可能有其他因素参与脑梗死的发病。

季节变化对脑梗死预后也有影响。薛娟娟等[18]根据发病时间将1 871例急性脑梗死患者分为春、夏、秋、冬四组，结果发现，急性脑梗死患者转归良好的月高峰为8月，其次为4月，最后为12月，且季节变化对年龄≥65岁的急性脑梗死患者的转归影响更大。在调整年龄、性别和脑卒中亚型等因素后发现，与夏季发病的患者相比，春季和冬季发病的患者发病初期病情更严重，且发病90 d后，春季和冬季发病患者预后不良的比例远高于夏季发病的患者[19]。日本一项关于不同季节脑卒中病死率的研究显示，春季和冬季脑卒中患者的7 d和28 d病死率是夏季的2倍；与夏季相比，春季和冬季缺血性脑卒中患者的预后较差[20]。

2.1.2对出血性脑卒中的影响 出血性脑卒中包括脑出血和蛛网膜下腔出血，蛛网膜下腔出血最常见的原因为动脉瘤破裂。脑出血发病与气压关系更密切，与温度关系的相关研究结果目前尚不一致。杨西等[21]分析了大连市脑出血日发病例数与每日气象因素变化的相关性，结果发现，大连市脑出血患者的发病存在季节性变化，冬季发病患者较多，夏季发病患者较少，每年的12月和次年1月发病率最高，7月和8月的发病率最低；且日均气温、日最高气温、日最低气温均与脑出血发病率呈负相关，与日均气压和日最大风速呈正相关。刘娜等[22]对1 125例急性脑出血患者的脑出血发病与每日气温、湿度、气压、风向、降雨量的关系进行分析发现，脑出血发病率与日平均最高气温、日平均最低气温和日平均气温均呈负相关，与日平均气压呈正相关。然而，有学者通过对3 484例出血性脑卒中患者的回顾性研究发现，出血性脑卒中无季节变化规律[11]；Jiminez-Conde等[14]通过研究3年的气象资料以及同期脑卒中患者的发病资料发现，温度对出血性脑卒中影响不大，出血性脑卒中的发生仅与气压的变化呈正相关，气压升高，出血性脑卒中的发病率也升高。

温度降低和气压升高均会增加动脉瘤性蛛网膜下腔出血(aneurysm subarachnoid hemorrhage，aSAH)的发病率。美国新泽西州的一项研究表明，低温和高气压与颅内aSAH有关[23]。韩国的一项研究提示，月平均温度每升高1 ℃，aSAH的发病风险可降低约0.5%[24]。目前关于大气压与aSAH发生相关性的研究结果并不一致。部分研究者认为，大气压与aSAH密切相关，大气压升高或出现相对的大气压升高，aSAH的发病率也会增加[25-26]。Setzer等[27]研究发现，大气压的变化引起aSAH发病率增加的可能原因为：①颅内压随着大气压的变化而变化，导致动脉瘤内的压力增加；②收缩压可能随着大气压的升高而升高，这两者均易诱发动脉瘤破裂。Jehle等[26]研究发现，与当日内大气压无变化时相比，当日内大气压变化时aSAH的发病率升高(P<0.01)；夏季大气压变化与aSAH发病无关，而秋季和冬季天气寒冷且有大气压变化时aSAH的发病率是仅寒冷时的2.99倍。关于海洋气候对aSAH影响的研究表明，春季和秋季aSAH的发病风险最高，大气压>1 010 hPa且高氧分压时aSAH的发病风险最高，大气压<950 hPa且低氧分压时aSAH的发病风险最低[28]。另有研究表明，aSAH发作前2天和前3天的大气压变化与aSAH高发独立相关[29]。

2.1.3气温和气压影响脑卒中的机制 高血压是脑卒中的重要危险因素，气温影响血压的机制可能为低温可导致交感神经系统兴奋，进而导致心率加快、外周血管收缩、血压增高[30]。反复暴露于寒冷状态，可导致交感神经系统兴奋，去甲肾上腺素分泌增多[31]。寒冷状态下汗液分泌减少，因此氯化钠损失也减少。另外，一些因寒冷而出现的其他反应对血压也有间接作用，如体重增加、睡眠时间、体力活动等。老年人的血压与温度呈显著负相关[32]；社会经济地位低的人，温度与血压有更强的相关性[33]。呼吸道感染和消化道感染在气温波动大的冬季高发，而感染是脑血管病的独立危险因素。脑卒中患者大多有动脉粥样硬化、管壁斑块、小动脉透明样变以及微小动脉瘤形成等血管改变，当气温降低时容易出现血管闭塞或破裂出血。寒冷可导致血液中的红细胞和血小板计数增加，进而导致血液流变学改变，使血液黏滞性和血细胞比容升高[34-35]。

2.2日光对脑卒中的影响 日光主要通过可见光和日光辐射(主要为紫外线)对人体产生影响。日光辐射也是随着季节变化而变化的气象要素，但针对日光与缺血性脑卒中及出血性脑卒中关系的独立研究较少，相关研究主要集中于维生素D与脑卒中的关系。日光能够直接改变维生素D水平，当暴露于紫外线B时，皮肤会产生维生素D，而维生素D缺乏是脑卒中的潜在危险因素[36]。美国的一项研究表明，较低水平的日光辐射与脑卒中高发病率相关，且与更久远的时间节段相比，近期的暴露时间节段与脑卒中的相关性更显著，提示短期(数天到数月)的日光辐射与温度暴露易诱发脑卒中[37]。另有荟萃分析表明，较低的维生素D水平与缺血性脑卒中相关[38]，但具体机制目前尚不明确。

日光影响脑卒中的可能机制主要包括：①维生素D的相关作用，人体的维生素D主要通过日光中的紫外线照射皮肤产生。维生素D缺乏与高血压密切相关，其可持续激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统，增加血管紧张素分泌，导致血管硬化、内皮功能失调，进而导致高血压进展、恶化[39]。动物模型和人体试验均证明，维生素D缺乏可导致血压升高，冬季紫外线照射减少，导致维生素D储存减少，进而致甲状旁腺素分泌增多和血管平滑肌增生，从而通过增加血管平滑肌钙内流以及肾上腺素的反应加速血管收缩[5]。一项针对维生素D与难治性高血压关系的研究表明，血维生素D水平低，血压不容易控制，而补充维生素D后，有利于降压[40]。②褪黑素的相关作用，约30%的脑卒中患者在疾病发生后的前5年有抑郁症状[41]，脑卒中后抑郁显著影响患者的精神和躯体，进而对康复产生重要影响。一项利用日光治疗脑卒中后抑郁的随机双盲对照试验表明，通过每日≥0.5 h日光暴露、4周内≥14 d的治疗，患者的抑郁症状显著好转，且患者每日活动量增加，更有利于恢复至健康状态[41]。日光治疗脑卒中后抑郁的机制目前尚不清楚，而人类季节性情感障碍的发生机制可能与基因、纬度以及光周期有关，光照能够改善季节性情感障碍患者的症状，可能与外界光线被视网膜感知传至视交叉上核，由视交叉上核发出纤维至松果体，松果体再通过分泌褪黑素实现对下丘脑-垂体-甲状腺轴等的调节，从而发挥作用[42]。

3 小 结

在气象要素对脑卒中影响的研究中，气温、气压、湿度等对脑卒中影响的研究较多，而日光对脑血管病影响的研究则较少，且具体机制目前尚不清楚。日光对脑卒中影响的可能机制为日光中的紫外线通过影响人体皮肤维生素D的合成和褪黑素的分泌而发挥作用。人体内的维生素D水平与食物及紫外线效应有关。维生素D和褪黑素均可通过多种途径发挥作用。气温和日光均随季节的变化而变化，深入研究日光与脑卒中的关系，探索适宜的日光辐射暴露程度，对健康有益。深入研究气象要素对人体的作用机制和变化规律，对于防治脑卒中有重要意义。