PM2.5与急性心肌梗死风险的研究进展

陈生金，张志凯，高宇平

《中国心血管健康与疾病报告2019》显示，2002年—2017年，我国各年龄段急性心肌梗死发病率均呈升高趋势[1]。随着我国工业化和城市化迅速发展，多种类的污染物及机动车尾气排放使空气污染呈现复杂的特征，甚至出现空气污染极度严重的雾霾天气，使得除了传统心血管病风险因素外，空气污染愈发受到关注。其中，PM2.5作为空气污染物的指标，危害范围广，持续时间长，且参与多种疾病的发生发展[2]。相关研究表明，空气中细颗粒物质PM2.5在心脏疾病的发展中发挥着作用[3]。PM2.5通过炎症反应、凝血功能障碍、自主神经紊乱等方面作用于心血管系统，引起急性心肌梗死。现综述PM2.5与急性心肌梗死的关系，并对其病理生理机制和预防方式进行探讨，以期减少急性心肌梗死发病，提高急性心肌梗死病人生存质量。

1 PM2.5概述

PM指悬浮在空气中固体、液体的复杂混合物，按直径分为PM10(直径<10 μm)、PM2.5(直径<2.5 μm)、PM0.1(直径<0.1 μm)，同时根据来源分为自然来源和人为排放，人为排放主要来源为尾气排放、燃烧燃料等。其中，PM2.5易深入肺部并沉积在呼吸系统末端细支气管和肺泡中，经循环系统引起人体各系统疾病[4]，受到广泛关注。PM2.5具有颗粒小、表面积大、易吸附空气中的毒害物质等[5]特点，这些性质使得PM2.5不仅可直接损伤人体，还可通过携带的病毒、细菌等对人体造成进一步损伤。

2 PM2.5与急性心肌梗死的关系

2.1 PM2.5长期暴露与急性心肌梗死风险 一项研究入组了11个队列约10万名研究者并进行了平均长达11.5年随访，发现PM2.5浓度增加5 μg/m3，冠状动脉事件风险增加13%[6]。Madrigano等[7]对马萨诸塞州4 467例急性心肌梗死病人及9 027名居民进行了病例对照研究，结果显示，PM2.5浓度每增加0.59 μg/m3，急性心肌梗死概率增加4%。一项队列研究纳入了约43万名受试者，结果显示，当PM2.5浓度>18 μg/m3时，PM2.5每增加10 μg/m3，心血管死亡率增加4.7%[8]。一项长达10年的横断面研究，共纳入31 162名，年龄35～74岁的受试者，结果显示：PM2.5每增加1 μg/m3，10年内动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)风险增加了9.1%[9]。PM2.5长期暴露的影响是慢性、隐匿性的，但不可忽视的是PM2.5对急性心肌梗死进展的影响。目前PM2.5对急性心肌梗死长期影响的研究较少，尚需更多的研究深入探讨。

2.2 PM2.5短期暴露与急性心肌梗死风险 流行病学研究表明，PM2.5暴露与增加的心血管发病率和死亡率相关，且这些效应对已存在心血管功能损害(冠状动脉粥样硬化斑块等)的个体更加明显[10]。一项研究纳入了34篇文章进行荟萃分析，将PM2.5浓度统一量化为10 μg/m3，并对大气污染物短期暴露和急性心肌梗死风险的关系进行分析，结果显示，PM2.5与急性心肌梗死风险增加显著相关(RR=1.025)[11]。另一项多中心研究统计了2012年—2016年13万例急性心肌梗死病人，结果显示，春季(3～5月)PM2.5浓度每增加10 μg/m3，急性心肌梗死伴无阻塞性冠状动脉疾病和急性心肌梗死伴冠状动脉疾病入院率均显著增加，其RR值分别为1.151[95%CI(1.079，1.227)]和1.049[95%CI(1.020，1.073)][12]。一项来自湖北省2013年—2018年的急性心肌梗死死亡病例研究显示，当PM2.5浓度<33.3 μg/m3时，PM2.5浓度每升高10 μg/m3，急性心肌梗死死亡率增加4.14%[13]。一项病例对照研究纳入了106 467例ST段抬高型心肌梗死(STEMI)病人和12 719例非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)病人，PM2.5每升高1个四分位间距浓度(47.5 μg/m3)，第2天、第3天、第4天和0～5 d的STEMI发生风险分别升高0.6%、0.8%、0.6%和0.9%，PM2.5短期升高未增加NSTEMI风险[14]。上述研究均证实了PM2.5短期暴露可能增加急性心肌梗死的发生概率。

3 病理生理机制

美国心脏学会在2010年将空气污染物对心血管的影响机制进行了总结[15]，而PM2.5首先经过呼吸系统沉积在肺部，引起低程度炎症，之后发生肺泡和心血管系统炎症反应，而更小的颗粒直接进入血液循环，对心血管系统造成直接损伤。PM2.5主要通过以下机制对急性心肌梗死产生影响。

3.1 PM2.5通过全身炎症反应引起急性心肌梗死 PM2.5短期暴露引起的炎症反应在急性心肌梗死的发展中发挥着重要作用。PM2.5短期暴露引起急性反应物及细胞因子升高，包括C反应蛋白、纤维蛋白原[16-17]、肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1等[18-19]。PM2.5浓度升高引起免疫细胞如CD14单核细胞、CD16自然杀伤细胞、CD4和CD8T细胞升高[20]。这些急性反应物、细胞因子及免疫细胞升高和活化对冠脉粥样硬化斑块发生发展及其破裂有重要的影响[21]。Li等[22]研究显示，PM2.5激活了核转录因子(NF)-κB通路，增加了缺氧新生小鼠心室肌细胞IL-1和IL-6基因表达，确定了IL-1经NF-κB通路诱导心肌细胞凋亡，损害心脏功能。NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(the NOD-like receptor family pyrin domain containing 3，NLRP3)炎性体是由NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)和无活性Caspase-1前体组成的复合体[23]。NLRP3炎性体及NLRP3对IL-1β的影响，在全身炎症调节中发挥着重要作用。多项研究表明，PM2.5暴露与NLRP3炎症体激活之间存在关联，但潜在机制尚未明确[24-25]。无论NLRP3被PM2.5激活的机制如何，NLRP3是引起急性心肌梗死的一条重要途径。PM2.5暴露引起的炎症介质可激活循环白细胞和血管内皮，促进细胞凋亡和迁移，增加血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)和细胞间黏附分子-1(ICAM-1)表达，进而促进粥样硬化斑块进展[26]。

3.2 PM2.5影响凝血系统引起急性心肌梗死 PM2.5通过促进血栓形成并削弱内源性纤溶系统引起急性心肌梗死。一方面，PM2.5通过减少活化部分凝血活酶时间(APTT)和凝血酶原时间(PT)，使血栓形成增加[20]。PM2.5短期暴露使血管性血友病因子(von Willebrand factor，vWF)表达增加[27]，促进血小板聚集。另一方面，PM2.5通过影响溶栓主要调节因子纤溶酶原激活剂抑制剂-1(PAI-1)抑制血栓溶解。有实验表明，连续3 d每日8 h暴露于PM2.5浓缩环境组小鼠较处于过滤空气组小鼠，暴露于PM2.5组小鼠肺和脂肪组织PAI-1蛋白和mRNA水平更高[28]。暴露于PM2.5与全身炎症及组织因子的调节有关，这些因素与血小板活化的潜在机制有关。

3.3 PM2.5影响自主神经导致急性心肌梗死 自主神经系统控制着心率和心率变异性(HRV)，这两项指标可预测急性心肌梗死发生[29]。一项荟萃分析显示，短期暴露于PM2.5导致健康人群和年龄≥40岁人群HRV水平降低[30]，另一项基于动物研究的荟萃分析得到同样的结论[31]。PM2.5与肺内受体或神经相互作用干扰自主神经系统[32]，使交感神经兴奋增加，影响HRV、静息心率和血压[33]，交感神经对HRV的影响促进了急性心肌梗死发生发展，其余心血管疾病和死亡风险同时增加[34]。一项研究表明，PM诱导肺泡炎症，导致潜在有害细胞因子的释放和HRV的降低，从而表明了自主神经激活的另一种途径[35]。

PM2.5可升高血压，同时作为急性心肌梗死的潜在诱发因素[36]。有研究表明，PM2.5直接加剧缺血性心肌病的程度[37]。PM2.5暴露对急性心肌梗死的影响机制尚未明确，PM2.5引起全身炎症反应，影响全身凝血系统和自主神经功能，促进动脉粥样硬化病变发生发展，并进一步引起心血管事件。

4 预 防

PM2.5作为急性心肌梗死的一个危险因素，但评价一个危险因素对社会公共卫生的影响，不仅取决于其对个体的相对风险大小，还与其影响的人群数量有关。欧洲经济区公布的健康影响指标中，归因于PM2.5的死亡人数为37.4万人[38]。我国拥有庞大人口，PM2.5影响庞大人群带来的危害不可忽视。有研究显示，PM2.5短期暴露和长期暴露对健康的影响在低浓度时即可观察到[39]，因此，降低PM2.5的污染及采取相应的预防措施是相当必要的。在社会和政府方面，应大力增加清洁能源的使用，同时对工业排放进行无害化或减低排放，增加绿化面积等。世界卫生组织领导了减低空气污染的运动，并在2018年举行了全球空气质量和健康会议[40]，我国承诺在2060年达到碳中和，这是我们国家层面的努力。对个人来说，口罩和居家空气净化器是必要的，特别是在雾霾严重的城市。抗氧化剂如维生素E、维生素C及适度运动可能减轻PM2.5对身体的负面影响[41]。