PM2.5對心血管系統(tǒng)的影響

臧希文綜述，齊向前審校

細(xì)顆粒物（PM2.5）指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤2.5 μm的顆粒物，也稱細(xì)顆粒物。單位立方米空氣中這種顆粒的含量越高就代表空氣污染越嚴(yán)重。2015年中國心血管病報告將大氣污染列為心血管病的危險因素之一，明確指出PM2.5與心血管病關(guān)聯(lián)密切[1]。研究表明，大氣污染物通過氧化應(yīng)激和誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)可以引起動脈粥樣斑塊改變、血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂、血小板的變化以及促進血栓生成。同時，可以通過影響自主神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致心率變異性降低，血壓升高[2、3]。本文就PM2.5對于心血管疾病的流行病學(xué)研究、動物基礎(chǔ)實驗及臨床研究做一綜述。

1　PM2.5對心血管疾病影響的流行病學(xué)研究

國內(nèi)多個城市、多個研究結(jié)果表明，大氣顆粒物污染與急性及慢性循環(huán)系統(tǒng)疾病死亡率密切相關(guān)。梁銳明等[4]對中國石家莊等7個城市的大氣PM2.5對人群心血管疾病的急性效應(yīng)研究顯示PM2.5濃度升高可導(dǎo)致人群每日心血管疾病死亡增加。同樣，來自天津及廣州的一些同類研究所得出的結(jié)果類似[5、6]。

國外一些研究同樣支持這些結(jié)論。Akbar等評價了PM 2.5等污染物對伊朗馬什哈德地區(qū)居民健康的影響。日常氣象數(shù)據(jù)用以評價污染指數(shù)與總死亡率，心血管及呼吸系統(tǒng)疾病死亡率及住院率，包括慢性阻塞性肺疾病及急性心肌梗死，結(jié)果顯示PM2.5等污染物每增加10 μg/m3，就會明顯增加心血管疾病的死亡率[7]。同樣來自伊朗Tabriz市鄉(xiāng)村和市區(qū)的另一項研究同樣顯示，PM2.5最高的時節(jié)是秋末冬初，最低的時節(jié)是春季；PM2.5指數(shù)越高，心血管疾病及呼吸系統(tǒng)疾病死亡率越高[8]。來源于歐洲及北美洲的研究也表明，PM2.5暴露會增加心原性疾病患病率的風(fēng)險及死亡率。加拿大國家乳腺篩查研究對29 549名女性進行的一項30年的隊列分析研究發(fā)現(xiàn)，PM2.5濃度每升高10 μg/m3，慢性心力衰竭及缺血性心臟病的發(fā)生率均升高（PR=1.31，95%CI：1.31～1.51；PR=1.22，95%CI：1.14～1.30）[9]。一項來源于意大利北部兩個重污染地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，長期高PM 10暴露會縮短平均壽命，短期PM2.5暴露，會增加心肺疾病及肺癌的患病率及死亡率[10]。

2　PM2.5對心血管系統(tǒng)疾病影響的動物實驗研究

2.1　PM2.5與引起體內(nèi)炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激

炎癥在動脈粥樣硬化及其并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展中起關(guān)鍵性作用，目前的血管炎性標(biāo)志物主要有白細(xì)胞介素（IL）-1，腫瘤壞死因子α（TNF-α），高敏C反應(yīng)蛋白（hs-CRP）。國內(nèi)相關(guān)研究顯示PM 2.5暴露大鼠的上述炎癥指標(biāo)均有上升趨勢，且C反應(yīng)蛋白（CRP）在PM2.5單獨暴露組表現(xiàn)出明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系[11]。多項研究表明PM2.5可引起體內(nèi)炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激損害。嚴(yán)超等[12]研究發(fā)現(xiàn),汽車來源高劑量的PM2.5長期暴露可導(dǎo)致心肌因炎癥損害從而導(dǎo)致心肌組織水腫，破壞心肌正常排列，并發(fā)現(xiàn)心腔內(nèi)和血管腔內(nèi)血栓形成。Tanwar等[13]對雌性FVB孕期大鼠暴露于PM2.5為 73.61 μg/m3每天6 h，共12周后發(fā)現(xiàn)，高濃度PM2.5刺激孕期大鼠全身炎癥反應(yīng)，慢性基質(zhì)重構(gòu)，鈣蛋白表達(dá)改變，導(dǎo)致胚胎期心臟功能不全，出生后發(fā)展為成年心臟疾病。Nurkriewicz等[14]對WKY大鼠暴露于PM2.5為10 μg/m3，每天6 h，16周發(fā)現(xiàn)心肌出現(xiàn)慢性炎癥及變性損傷，并有肥大細(xì)胞數(shù)量減少和纖維化改變。

2.2　PM2.5暴露與心律失常有關(guān)

大量試驗表明，PM 2.5暴露可降低心率變異性，引起心律失常。多項國外研究均顯示，PM2.5暴露大鼠心率和心率變異性改變，血壓升高[15，16]。國內(nèi)有學(xué)者通過對大鼠氣管滴注染毒3天，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，PM2.5低、中、高劑量染毒各組血壓和心率均升高，心率變異性降低[17]。

2.3　PM2.5與動脈粥樣硬化的關(guān)系研究

動物實驗研究發(fā)現(xiàn),長期暴露較高濃度PM2.5可通過增加血管壁的巨噬細(xì)胞浸潤、氧化應(yīng)激反應(yīng)以及金屬基質(zhì)蛋白酶的表達(dá)，加重動脈粥樣硬化，促使動脈粥樣斑塊處于不穩(wěn)定的狀態(tài)[18]。Sun等[19]每周2次在大鼠氣管內(nèi)滴注顆粒物質(zhì)或生理鹽水，4周后解剖發(fā)現(xiàn)滴注顆粒物質(zhì)的動物粥樣硬化體積與鹽水對照組相比大14%。但Suwa等[20]類似研究并沒有發(fā)現(xiàn)大鼠斑塊體積大于對照組，但脂含量增加了8倍，血小板的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、氧化應(yīng)激的標(biāo)記物也增加了，這些改變與血小板數(shù)量增多和脆性增加相一致。

2.4　PM2.5對血管舒縮功能影響的基礎(chǔ)研究

內(nèi)皮素和一氧化氮（NO）為體內(nèi)重要的血管收縮和舒張物質(zhì)，其濃度及功能紊亂會引起血壓變化，分別引起血壓的升高及降低。此外交感神經(jīng)興奮是血壓升高的另一個重要因素。在載脂蛋白E缺陷的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，暴露于稀釋的柴油機尾氣后血漿內(nèi)皮素含量增加[21]。同時，有研究表明，PM2.5暴露會使大鼠血管內(nèi)皮NO通路發(fā)生紊亂[22]。有國內(nèi)學(xué)者通過研究PM2.5對大鼠心肌神經(jīng)生長因子表達(dá)的影響及β受體阻滯劑的干預(yù)作用發(fā)現(xiàn)，PM2.5可導(dǎo)致大鼠心臟左心室前壁和右心室前壁心肌神經(jīng)生長因子表達(dá)水平增強，推測這可能是PM2.5致交感神經(jīng)重構(gòu)的重要機制之一[23]。進一步的研究發(fā)現(xiàn)交感神經(jīng)張力增高在是暴露于PM2.5引起的高血壓中作用之一[24]。

3　PM2.5對心血管疾病影響的臨床研究

3.1　PM2.5對于人體誘發(fā)機體炎癥反應(yīng)相關(guān)研究

有研究表明，長期暴露于PM2.5可通過肺部炎癥間接的引起系統(tǒng)炎癥及直接進入循環(huán)引起系統(tǒng)炎癥，引起動脈粥樣硬化的形成，短期暴露則可引起斑塊不穩(wěn)定以及心血管事件的突然發(fā)作[25]。多項國外研究發(fā)現(xiàn)，PM2.5暴露會使血清中IL-6、IL-1以及粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞集落刺激因子等炎癥因子升高，且IL-6對周圍空氣污染可立即作出反應(yīng)，并有可能導(dǎo)致CRP的產(chǎn)生增多[26，27]。此外，同樣有多項研究顯示炎癥因子CRP、纖維蛋白原（Fib）等全身炎性標(biāo)志物水平在PM2.5暴露后增高[28-31]。

3.2　PM2.5對心率變異性（HRV）影響的相關(guān)研究

心率變異性是評價人體內(nèi)自主神經(jīng)功能的指標(biāo).反映心臟交感神經(jīng)-迷走神經(jīng)對心臟調(diào)節(jié)的相互協(xié)調(diào)作用。多項流行病學(xué)研究表明，大氣顆粒物暴露可降低心率變異性。美國的研究人員對顆粒物暴露者進行連續(xù)動態(tài)心電圖監(jiān)測,得出心臟自主調(diào)控功能的改變表現(xiàn)為心率的變化可能是接觸顆粒物導(dǎo)致心血管疾病發(fā)病與死亡的生物學(xué)機制[32]。Holguin等[33]在墨西哥城調(diào)查了PM2.5對老年人HRV的影響，在校正了年齡和心率對HRV的影響后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)豍M2.5 在24 h平均濃度每上升l0 μg/m3會引起HRV高頻部分明顯下降（5%），且患高血壓的調(diào)查對象下降幅度更大（7.1%），提示接觸環(huán)境PM 2.5會使心臟的自律功能發(fā)生改變。

3.3　PM2.5暴露對于血壓影響相關(guān)研究

Urch 等研究發(fā)現(xiàn)PM2.5暴露后可引起血壓迅速升高，使易感人群的急性心血管事件危險性增加。目前研究提示PM2.5導(dǎo)致血壓升高的機制較為復(fù)雜，如前文所述的PM2.5對機體的氧化應(yīng)激和系統(tǒng)炎癥、改變脈管系統(tǒng)內(nèi)血管舒張及收縮物質(zhì)的濃度及功能、引起自主神經(jīng)功能紊亂，交感神經(jīng)張力增加均參與血壓升高，而且與血壓升高的程度平行。

綜上所述，大量基礎(chǔ)及臨床研究表明，PM2.5暴露后可誘發(fā)心血管系統(tǒng)病理生理改變，包括全身炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激損傷、血栓形成、HRV改變、血壓升高、動脈粥樣斑塊不穩(wěn)定性增加等，從而構(gòu)成心血管系統(tǒng)的危險因素。然而目前所有研究均不能對PM2.5致心血管疾病發(fā)病率、死亡率增加進行獨立而完整的解釋，尚需大量的基礎(chǔ)及臨床研究進一步深入探究，使人們在更高的維度認(rèn)識大氣顆粒物對健康的影響，為決策者制定有效的環(huán)境、健康政策，更好地保護易感人群提供確鑿的科學(xué)依據(jù)。

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