青年健康志愿者交通主干道短期暴露前后其心率變異性的改變

于瑩瑩,宋宏 ,熊移民 ,王方 ,王育珩 ，趙麗 ,楊振

(1.廣州鐵路疾病預(yù)防控制中心，廣東 廣州 510010; 2.中山大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，廣東 廣州 510080 )

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青年健康志愿者交通主干道短期暴露前后其心率變異性的改變

于瑩瑩1,2,宋宏2,熊移民1,王方1,王育珩1，趙麗1,楊振1

(1.廣州鐵路疾病預(yù)防控制中心，廣東 廣州 510010; 2.中山大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，廣東 廣州 510080 )

目的 觀察青年健康志愿者短期暴露交通主干道前后，心率變異性的改變。方法 健康志愿者16名，男女各半。動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)每個(gè)研究對(duì)象在一天之中暴露交通主干道的污染物濃度及心率變異性。結(jié)果 PM10、NO2、CO濃度在交通主干道的暴露時(shí)段顯著高于暴露前及暴露后清潔環(huán)境的兩個(gè)時(shí)段。心率變異性中rMSSD、LF、HF暴露時(shí)段均高于暴露前后兩個(gè)時(shí)段的水平；SDNN在暴露時(shí)段高于暴露后時(shí)段的水平。結(jié)論 受自主神經(jīng)支配的HRV指標(biāo)(rMSSD，LF，HF)在主干道暴露時(shí)段水平的升高，提示該指標(biāo)在短期暴露效應(yīng)上是敏感的。

交通主干道污染；青年志愿者；短期暴露；心率變異性

大量研究表明，空氣污染的短期及長(zhǎng)期暴露與近年來(lái)心血管疾病發(fā)病率與死亡率的逐漸上升有很大聯(lián)系[1]，特別是患有心肺疾患的病人對(duì)空氣污染更為敏感[2]。有研究指出空氣污染物通過(guò)作用于呼吸道、炎癥反應(yīng)或通過(guò)化學(xué)反應(yīng)作用于心肌細(xì)胞的離子通道等引起心臟自主神經(jīng)的改變，心率變異性HRV的降低被認(rèn)為是影響心血管死亡率及發(fā)生率的一個(gè)危險(xiǎn)因素[3]。

本研究通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，招募年輕健康志愿者，在實(shí)驗(yàn)期間內(nèi)監(jiān)測(cè)志愿者在交通主干道主要污染物的個(gè)體暴露濃度及動(dòng)態(tài)心電圖。通過(guò)短期暴露，探索主干道環(huán)境暴露對(duì)年輕健康的人群心率變異性的急性效應(yīng)。

1 方法

1.1 研究對(duì)象

入選對(duì)象滿足無(wú)吸煙喝酒嗜好，無(wú)心肺功能疾病史，近兩周無(wú)身體不適，BMI≤30，血壓、常規(guī)心電圖、血常規(guī)正常。符合條件者中抽取對(duì)象共16名，男女各半，年齡20～28歲。

1.2 研究設(shè)計(jì)

本研究于2009年12月進(jìn)行。采用pannel study[4]研究設(shè)計(jì)，研究對(duì)象進(jìn)行重復(fù)多測(cè)量。監(jiān)測(cè)分為三個(gè)時(shí)段，同時(shí)監(jiān)測(cè)個(gè)體暴露及動(dòng)態(tài)心電圖。暴露時(shí)段設(shè)置在交通主干道，暴露前、后兩個(gè)時(shí)段環(huán)境為校園。監(jiān)測(cè)過(guò)程志愿者均為安靜坐位。

1.3 儀器與測(cè)量

環(huán)境監(jiān)測(cè)為尾氣主要污染物NO2、CO、PM10每5 min讀數(shù)1次。PM10采用P-5L2C型數(shù)字粉塵儀(北京新技術(shù)應(yīng)用研究所)。NO2采用Interscan 4150型二氧化氮分析儀(北京天躍環(huán)?？萍加邢薰?。CO采用Interscan 4140型一氧化碳分析儀(北京天躍環(huán)?？萍加邢薰?。溫濕度采用TES1360型數(shù)字溫濕度測(cè)量?jī)x(TES電氣電子公司)。動(dòng)態(tài)心電圖采用群天動(dòng)態(tài)心電圖PI200A-A(上海群天通用電器有限公司)，由專業(yè)醫(yī)師佩戴動(dòng)態(tài)心電圖儀，每5 min自動(dòng)記錄結(jié)果，由醫(yī)師出具結(jié)果報(bào)告。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果

空氣污染物結(jié)果見(jiàn)表1，HRV的比較結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 不同時(shí)段主要空氣污染物濃度的比較 ρ/(mg·m-3 )

注：*表示三個(gè)時(shí)段進(jìn)行比較，P<0.05。

表1中尾氣暴露時(shí)段的污染物PM10、NO2、 CO均值均顯著高于尾氣暴露前后校園環(huán)境污染物濃度值，P<0.05。

表2 三時(shí)段HRV各指標(biāo)比較

注：*與第一時(shí)段比較，P<0.01；#與第三時(shí)段比較，P<0.01

表2可以看出，rMSSD、LF、HF在尾氣暴露時(shí)段均高于暴露前后時(shí)段的水平，P<0.01;尾氣暴露時(shí)段的SDNN高于暴露后三個(gè)小時(shí)時(shí)段的水平P<0.01。表明在污染物濃度最高的暴露階段，HRV心率變異性增大。

3 討論

本研究通過(guò)對(duì)低暴露、無(wú)吸煙、健康的青年志愿者經(jīng)過(guò)三個(gè)時(shí)段：從清潔安靜場(chǎng)所到交通主干道再回到清潔安靜場(chǎng)所，這樣的實(shí)驗(yàn)順序可以清楚地了解到低暴露的健康志愿者在急性高暴露前、中、后HRV的變化，探討交通主干道環(huán)境對(duì)健康青年心血管方面的急性效應(yīng)影響。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示污染物濃度在交通主干道旁顯著高于尾氣暴露前后校園內(nèi)辦公室場(chǎng)所的濃度。與之對(duì)應(yīng)的5 minHRV監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示rMSSD、LF、HF在主干道的時(shí)段高于暴露前后的時(shí)段，SDNN在高暴露時(shí)段與暴露前相比并未顯著變化，但在暴露后的時(shí)段有顯著下降，可能為污染物對(duì)其的滯后效應(yīng)。

近年來(lái)在空氣污染對(duì)健康的研究中，HRV常被用來(lái)作為心血管系統(tǒng)方面的指標(biāo)來(lái)探索空氣污染導(dǎo)致心血管疾病的機(jī)制。一些研究表明HRV的降低與臨床心血管疾病的發(fā)生有顯著相關(guān)性，他們認(rèn)為空氣污染尤其是顆粒物能導(dǎo)致心臟自主神經(jīng)調(diào)節(jié)紊亂[5]。 以往研究以老年及易感者居多，結(jié)果多顯示PM水平增高，HRV降低[6]。但對(duì)青年人的研究，結(jié)果卻呈現(xiàn)不一致性。 吳少偉等指出SDNN與HF的升高與PM2.5呈負(fù)相關(guān)[7]。Alon Peretz等在不同濃度尾氣條件暴露的實(shí)驗(yàn)研究中指出除了高濃度組(200μg/m3)與對(duì)照組相比HF增高，其他濃度組之間HRV的變化并不呈現(xiàn)一致性[8]。Riediker則指出 SDNN及 HF隨著PM增高而增高[9]。同樣是交通污染暴露，HRV的變化因研究對(duì)象的不同而異，對(duì)于老年人呈心率變異性降低，而對(duì)于青年人則可出現(xiàn)HRV增高。

本研究中，LF、HF、rMSSD水平在交通主干道暴露時(shí)段顯著高于清潔環(huán)境下的水平。說(shuō)明交通主干道暴露環(huán)境下，機(jī)體HRV增高，與Riediker及Alone Peretz對(duì)青年志愿者短期暴露的研究結(jié)果類(lèi)似。這說(shuō)明機(jī)體心率變異性的降低在健康成年人的短期效應(yīng)中并不突出，與個(gè)體體質(zhì)有關(guān)，并在短期暴露尾氣后，有升高的趨勢(shì)。而且在本研究中，研究對(duì)象不是高暴露人群，在機(jī)體突然接受高暴露的尾氣后出現(xiàn)HRV的增高，提示可能為青年人機(jī)體早期暴露后的應(yīng)激反應(yīng)。這可能由于自主神經(jīng)功能的改變與年齡、是否有潛在的心肺疾病有關(guān)，這就使得自主神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)刺激物比如環(huán)境污染物的反應(yīng)在不同年齡、不同健康狀態(tài)或者有無(wú)潛在疾病的人群間具有差異。本研究中，LF、HF、rMSSD在暴露時(shí)段高于其他兩個(gè)時(shí)段，說(shuō)明健康成年人應(yīng)對(duì)交通主干道環(huán)境，迷走神經(jīng)興奮增強(qiáng)，可能是機(jī)體積極應(yīng)對(duì)的一種防御性反應(yīng)。

[1] Sarnat JA，Schwartz J，Suh HH. Fine particulate air pollution and mortality in 20 U.S. cities[J]. N Engl J Med，2001，344(16): 1253-4.

[2] Park S K，O'Neill M S，Vokonas P S,et al. Effects of air pollution on heart rate variability: the VA normative aging study[J]. Environ Health Perspect，2005，113(3): 304-9.

[3] Utell M J，F(xiàn)rampton M W，Zareba W,et al. Cardiovascular effects associated with air pollution: potential mechanisms and methods of testing[J]. Inhal Toxicol，2002，14(12): 1231-47.

[4] Janes H，Sheppard L，Shepherd K. Statistical Analysis of Air Pollution Panel Studies: An Illustration[J]. Ann Epidemiol. 2008 ,18(10):792-802.

[5] Schroeder E B，Liao D，Chambless L E，et al. Hypertension，blood pressure，and heart rate variability: the Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) study[J]. Hypertension，2003，42(6): 1106-11.

[6] Chahine T，Baccarelli A，Litonjua A，et al. Particulate air pollution，oxidative stress genes，and heart rate variability in an elderly cohort[J]. Environ Health Perspect，2007,115(11): 1617-1622.

[7] Wu S，Deng F，Niu J ，et al. Exposures to PM2.5components and heart rate variability in taxi drivers around the Beijing 2008 Olympic Games[J]. Sci Total Environ，2011,409(13): 2478-85.

[8] Peretz A，Kaufman J D，Trenga C A,et al.Effects of diesel exhaust inhalation on heart rate variability in human volunteers[J]. Environ Res，2008，107(2): 178-84.

[9] Riediker M，Cascio WE，Griggs TR,et al. Particulate matter exposure in cars is associated with cardiovascular effects in healthy young men[J]. Respiratory and Critical Care Medicine，2004，169(8): 934-940.

The Change of Heart Rate Variability after Short-Term Exposure to high Vehicle Emissions in Healthy Human Volunteers

YU Yingying1,2，SONG Hong2，XIONG Yiming1,WANG Fang1,WANG Yuheng1，ZHAO Li1，YANG Zhen1

(1.Guangzhou railway Center for Disease Control and Prevention，Guangzhou 510010,China ; 2.Sun Yat-sen University School of Public Health，Guangzhou 510080,China)

Objective The study was to observe the change of Heart variability after Short-Term Exposure to the traffic trunk road in Healthy Human Volunteers. Method A total of 16 health human volunteers underwent this study. Continuous measurements of personal exposure to PM10，NO2and CO and ambulatory electrocardiogram (ECG) monitoring were conducted on each subject on three experimental phases which are before，during and after exposure to the traffic trunk road. Result The concentration of PM10，CO and NO2on traffic road is significant higher than clean environment. LF，HF and rMSSD in the second stage is significant higher than the first and the third stage. SDNN in the second stage is significant higher than the third stage. Conclusion rMSSD，LF，HF of HRV are increased when expose to traffic trunk road indicate that they are sensitive as indicator.

traffic trunk road； healthy human volunteers；short-term exposure；heart rate variability

2095-1671(2015)05-0234-03

2015-07-23；

2015-09-10

于瑩瑩(1983—),女，湖南邵陽(yáng)人，碩士研究生，公衛(wèi)醫(yī)師，從事環(huán)境衛(wèi)生學(xué)研究。

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