空氣污染問題是我國當(dāng)前面臨的重要環(huán)境問題之一，空氣污染對人群健康可能產(chǎn)生多種不良影響。近期公共衛(wèi)生學(xué)院吳少偉教授與北京大學(xué)研究人員合作，在國際環(huán)境及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域數(shù)種知名期刊發(fā)表關(guān)于空氣污染對人群健康影響的系列成果。

室內(nèi)空氣中鄰苯二甲酸酯對健康人群心肺健康效應(yīng)及空氣凈化器的干預(yù)作用

人們?nèi)粘Ｉ罱?0%的時間都在室內(nèi)環(huán)境中度過，室內(nèi)空氣污染問題及其對健康的不利影響引起越來越多的關(guān)注。鄰苯二甲酸酯作為增塑劑被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活用品中，在室內(nèi)環(huán)境中普遍存在。作為一類典型的半揮發(fā)性有機物，鄰苯二甲酸酯在室內(nèi)空氣中以氣相和顆粒相的混合形式存在，呼吸道吸入是人群暴露于鄰苯二甲酸酯的重要途徑之一?？諝鈨艋饕环矫婵梢酝ㄟ^降低PM2.5，從而降低室內(nèi)空氣中顆粒相鄰苯二甲酸酯，另一方面空氣凈化器中的活性炭也可以吸附氣相鄰苯二甲酸酯，降低其室內(nèi)濃度。

既往有研究表明鄰苯二甲酸酯與人群心肺疾病之間存在關(guān)聯(lián)，但目前針對室內(nèi)空氣中鄰苯二甲酸酯暴露與人群心肺健康的研究證據(jù)有限，其亞臨床心肺健康生物標(biāo)志物有待進一步探索，而針對室內(nèi)空氣凈化器干預(yù)是否可削弱鄰苯二甲酸酯暴露對人群心肺健康的影響尚無流行病學(xué)研究證據(jù)。

研究者采用隨機交叉試驗方法，招募了57名健康年輕人，于2017年11月至2018年4月期間進行隨訪。研究期間每名研究對象都會接受兩次為期一周的空氣凈化器干預(yù)，一次為真空氣凈化器干預(yù)，另一次為去除空氣凈化器高效濾芯的假空氣凈化器干預(yù)，兩次干預(yù)期間要經(jīng)歷至少為期兩周的洗脫期，最終有54名研究對象完成交叉前后兩次干預(yù)。干預(yù)期間保持空氣凈化器持續(xù)運行，每一干預(yù)階段對研究對象宿舍內(nèi)空氣質(zhì)量進行連續(xù)監(jiān)測，并在每一干預(yù)階段結(jié)束后進行一次健康體檢，內(nèi)容包括血壓、肺功能、呼吸道炎癥指標(biāo)，以及血液氧化應(yīng)激和凝血功能相關(guān)生物標(biāo)志物。采用氣相色譜-離子阱串聯(lián)質(zhì)譜法測定室內(nèi)空氣中氣相和顆粒相(PM2.5)中13種鄰苯二甲酸酯單體的暴露水平。使用線性混合效應(yīng)模型評估兩個干預(yù)階段健康指標(biāo)水平的差異及室內(nèi)空氣中鄰苯二甲酸酯與心肺健康指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)。

研究結(jié)果表明在真空氣凈化器干預(yù)條件下，室內(nèi)空氣中鄰苯二甲酸酯濃度顯著降低(圖1)。

圖1 氣相和PM2.5相鄰苯二甲酸酯濃度分布情況

與假空氣凈化器干預(yù)相比，真空氣凈化器干預(yù)與舒張壓降低2.73% (95% CI: 0.38%, 5.04%)，肺功能指標(biāo)FEV1(第一秒用力呼氣量)、PEF(呼氣峰流速)、PEF25%-75%(呼氣中段流速)分別升高1.32% (95% CI: 0.26%, 2.39%)、3.33% (95% CI: 0.07%, 6.70%)、2.42% (95% CI: 0.16%, 4.37%)，呼吸道炎癥指標(biāo)FeNO(呼出氣一氧化氮)降低14.37% (95% CI: 2.24%, 24.99%)，以及血液氧化應(yīng)激指標(biāo)8-isoPGF2α(8-異前列腺素)下降9.94% (95% CI: 1.17%, 17.93%)有顯著關(guān)聯(lián)。

室內(nèi)空氣中總鄰苯二甲酸酯與健康指標(biāo)之間的具有統(tǒng)計學(xué)意義的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果如圖2所示。鄰苯二甲酸二(2-乙基己基) 酯(DEHP)、鄰苯二甲酸雙-4-甲基-2-戊酯(DMPP)、鄰苯二甲酸二苯酯(DPP)和鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)與血壓升高、呼吸道炎癥增加及肺功能下降有關(guān)。在單組分殘差模型中，DEHP、DMPP、DPP、DEP濃度每增加一倍，呼吸道炎癥指標(biāo)FeNO相應(yīng)增加17.2% (95% CI: 3.9%, 32.2%), 11.7% (95% CI: 3.5%, 20.6%), 7.0% (95% CI: 2.4%, 11.8%)和6.0% (95% CI: 1.8%, 10.4%)。室內(nèi)空氣中鄰苯二甲酸酯與ox-LDL(氧化低密度脂蛋白)、8-isoPGF2α和sP-selectin(可溶性P選擇素)等氧化應(yīng)激和凝血功能相關(guān)生物標(biāo)志物的增加也存在顯著關(guān)聯(lián)。此外，針對氣相、顆粒相鄰苯二甲酸酯和健康指標(biāo)之間關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果顯示，氣相鄰苯二甲酸酯與上述總鄰苯二甲酸酯對心肺健康指標(biāo)的影響相似，而顆粒相鄰苯二甲酸酯和健康指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)較弱。

圖2  室內(nèi)空氣中總鄰苯二甲酸酯每升高一倍對應(yīng)的心肺健康指標(biāo)變化百分比(95% CI)

上述研究結(jié)果表明，室內(nèi)空氣中鄰苯二甲酸酯可能會對人體血壓、肺功能、呼吸道炎癥、血液氧化應(yīng)激狀態(tài)和凝血功能造成不良影響，進而影響心肺健康。室內(nèi)空氣凈化器干預(yù)可以降低室內(nèi)空氣鄰苯二甲酸酯，從而減少其對心肺健康的不利影響。研究結(jié)果可為室內(nèi)空氣鄰苯二甲酸酯污染控制措施的制定、健康住宅及健康城市的建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

上述研究成果近期以“Cardiorespiratory responses in healthy young adults with exposure to indoor airborne PAEs: A randomized, crossover trial of air purification”為題發(fā)表于環(huán)境健康領(lǐng)域知名期刊Environment International上，北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院博士研究生王佳煒和碩士研究生石嘉章為本文共同第一作者，本院吳少偉教授與北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院黃婧副研究員為論文共同通訊作者。論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016041202100386X

空氣污染物短期個體暴露對人群血小板線粒體DNA甲基化影響及補充L-精氨酸的干預(yù)作用

既往大量研究發(fā)現(xiàn)空氣污染物暴露與人群心血管疾病風(fēng)險增加有關(guān)，近年研究也發(fā)現(xiàn)空氣污染物暴露可能通過影響機體DNA甲基化水平增加心血管疾病風(fēng)險。血小板在心血管疾病發(fā)生發(fā)展過程中具有重要作用，但空氣污染物短期暴露是否對一般人群血小板線粒體DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)甲基化存在影響尚需人群研究證據(jù)支持。此外，既往研究表明空氣污染可通過氧化應(yīng)激途徑對DNA甲基化及心血管健康產(chǎn)生影響，L-精氨酸作為一種具有抑制氧化應(yīng)激、清除活性氧作用的氨基酸能否降低空氣污染對血小板mtDNA甲基化的影響也有待探索。

為探索上述科學(xué)問題，研究人員采用實驗性暴露的研究方法，在北京某區(qū)的社區(qū)醫(yī)院招募了118名50-75歲中老年心血管疾病易感人群為研究對象開展試驗(圖3)。采用隨機、雙盲、安慰劑對照干預(yù)試驗的方法，將研究對象隨機分為L-精氨酸干預(yù)組(9g/d)和安慰劑對照組，進行為期14天的干預(yù)研究。在干預(yù)的第14天，安排研究對象早上9-11點期間沿既定的交通主干道路步行2h以暴露于交通相關(guān)空氣污染。在步行期間至次日早期監(jiān)測研究對象對細顆粒物(PM2.5)、黑碳(BC)等污染物的實時個體暴露水平，采用焦磷酸測序法檢測研究對象暴露24h前、后血小板mtDNA基因組多個位點的甲基化水平，并分析空氣污染物對相應(yīng)位點甲基化水平變化的影響。

圖3  研究設(shè)計流程圖

研究結(jié)果表明短期暴露于空氣污染物可導(dǎo)致研究人群血小板mtDNA部分基因位點(mt12sRNA、ATP6、ATP8、D-loop)的低甲基化。如研究對象從步行開始至次日隨訪結(jié)束的24小時期間PM2.5個體暴露和24小時BC個體暴露每升高1個IQR(40.06 μg/m3，3.31 μg/m3，1.91 μg/m3)，分別與D-loop甲基化水平絕對值降低1.34%(95% CI：-2.18%，-0.50%)和1.27%(95% CI：-2.33%，-0.21%)有關(guān)。分層分析結(jié)果顯示，PM2.5、BC與血小板mtDNA中的ATP8和D-loop的基因組區(qū)域的甲基化變化之間的關(guān)聯(lián)在安慰劑對照組中強于L-精氨酸干預(yù)組(圖4)。此外，綜合同一基因組區(qū)域不同位點的變化，發(fā)現(xiàn)補充L-精氨酸可顯著削弱空氣污染對血小板mtDNA中ATP8和D-loop甲基化的影響，但同時發(fā)現(xiàn)也可能增強對MT-COX3甲基化的影響。

圖4  干預(yù)分組對研究對象24小時黑碳個體暴露水平與血小板mtDNA甲基化變化量關(guān)聯(lián)的修飾作用

上述研究結(jié)果提示血小板mtDNA甲基化是空氣污染短期暴露的敏感標(biāo)志物，并可能是空氣污染產(chǎn)生不良健康效應(yīng)的生物學(xué)機制之一。此外，該研究還提示L-精氨酸作為飲食干預(yù)因素降低空氣污染物短期暴露對易感人群不良健康影響的可能性，為未來進一步深入研究空氣污染健康危害的干預(yù)措施提供了證據(jù)支持。上述研究成果近期以“Effects of Short-term Personal Exposure to Air Pollution on Platelet Mitochondrial DNA Methylation Levels and the Potential Mitigation by L-arginine Supplementation”為題發(fā)表于國際知名期刊Journal of Hazardous Materials上，北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院博士生劉琪思婧為本文第一作者，西安交大公共衛(wèi)生學(xué)院吳少偉教授與北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院鄧芙蓉教授為論文共同通訊作者。(論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389421009274)

大氣PM2.5長期暴露與我國人群慢性腎臟病患病率的關(guān)聯(lián)

2017年全球疾病負擔(dān)研究顯示，慢性腎臟病在全球致死性疾病中排第16位，相關(guān)疾病負擔(dān)呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，已成為全球公共健康的重要挑戰(zhàn)之一。近年來，大氣PM2.5對健康的影響已經(jīng)引起了公眾的廣泛關(guān)注，然而已有研究主要集中于其對心腦血管和呼吸系統(tǒng)疾病的影響，對慢性腎臟病影響的研究非常有限，且已有研究證據(jù)集中于PM2.5污染濃度較低的局部城市或地區(qū)，無法外推至高濃度暴露水平的環(huán)境。

本研究基于2009年9月—2010年9月在我國13個省市47,204名研究對象中開展的中國成人慢性腎臟病調(diào)查(The China National Survey of Chronic Kidney Disease)，并結(jié)合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)反演的大氣PM2.5濃度，使用logistic模型在控制一系列混雜因素的前提下定量分析了大氣PM2.5長期暴露(2年)與我國成年人群慢性腎臟病患病率及蛋白尿的關(guān)聯(lián)，同時也考察了不同混雜因素對上述關(guān)聯(lián)的修飾作用。

研究結(jié)果顯示研究期間我國大氣PM2.5污染水平較高(2年均值濃度為57.4 μg/m3)，不同區(qū)域濃度變化范圍較大(濃度范圍31.3 μg/m3～87.5 μg/m3)。長期大氣PM2.5暴露與人群慢性腎臟病患病率存在顯著正向關(guān)聯(lián)，具體表現(xiàn)為在多因素校正模型中，大氣PM2.5濃度每增加10 μg/m3對應(yīng)的慢性腎臟病患病率的比值比(Odds Ratio)為1.29(95% CI: 1.23，1.36)，蛋白尿的比值比為1.40(95% CI: 1.32，1.48)。對不同影響因素的分層分析結(jié)果顯示，大氣PM2.5與慢性腎臟病患病率及蛋白尿的關(guān)聯(lián)強度在城市高于農(nóng)村，在男性、＜65歲成年人群和無共患病人群中的關(guān)聯(lián)強度，高于女性、≥65歲成年人群和有共患病人群(糖尿病和既往心血管系統(tǒng)疾病患者)，可為保護目標(biāo)人群的腎臟健康提供新的思路。

研究還對大氣PM2.5與慢性腎臟病患病率及蛋白尿的暴露反應(yīng)關(guān)系進行了探索，結(jié)果顯示暴露濃度與健康結(jié)局的關(guān)系接近線性，表明隨著大氣PM2.5濃度增加，人群慢性腎臟病及蛋白尿患病率基本呈線性增加，值得一提的是，在PM2.5濃度遠低于我國環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準時，風(fēng)險即開始增加，提示我國的空氣質(zhì)量控制措施應(yīng)該更加嚴格(圖5)。敏感性分析使用大氣PM2.5 1年平均濃度作為暴露因素進行了擬合，結(jié)果與2年平均濃度一致。

(A)

(B)

圖5 大氣 PM2.5長期暴露與人群慢性腎臟病患病率(A)及蛋白尿(B)的暴露反應(yīng)關(guān)系曲線

上述研究結(jié)果可為未來采取措施控制與大氣PM2.5污染相關(guān)的慢性腎病風(fēng)險提供重要科學(xué)依據(jù)，相關(guān)研究論文以“Long-term exposure to ambient PM2.5 and increased risk of CKD prevalence in China”為題發(fā)表于腎臟病學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊Journal of the American Society of Nephrology 上，發(fā)表后期刊編輯邀請本領(lǐng)域知名學(xué)者撰寫了題為“The road ahead for research on air pollution and kidney disease”的評論(editorial:https://jasn.asnjournals.org/content/32/2/260.long)，肯定了研究的積極意義。北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院李國星副教授、黃婧副研究員，北京大學(xué)第一醫(yī)院王晉偉副研究員為共同第一作者，西安交大公共衛(wèi)生學(xué)院吳少偉教授與北京大學(xué)第一醫(yī)院張路霞教授為本文共同通訊作者。(論文鏈接：https://jasn.asnjournals.org/content/32/2/448)。

吳少偉，教授，博士生導(dǎo)師，入選國家級青年人才計劃及西安交通大學(xué)“青年拔尖人才”支持計劃（A類）。近年研究主要關(guān)注空氣污染、紫外線、重金屬等環(huán)境因素的人群健康影響，以第一作者或通訊作者身份在Am J Psychiatry、J Clin Oncol、J Natl Cancer I、Lancet Regional Health、J Am Soc Nephrol、Ann Rheum Dis、J Hazard Mater、Environ Health Perspect及Environ Int等國際權(quán)威期刊發(fā)表SCI收錄論文60篇，多篇論文由發(fā)表期刊配發(fā)評論、新聞稿或選為封面論文。主持國家重點研發(fā)計劃課題、國家自然科學(xué)基金等科研項目多項。2018年獲得中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會首屆青年科學(xué)家獎優(yōu)秀獎。目前擔(dān)任國際環(huán)境流行病學(xué)會亞太分會理事、第八屆國家衛(wèi)生健康標(biāo)準委員會環(huán)境健康標(biāo)準專業(yè)委員會委員、中國醫(yī)療保健國際交流促進會公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué)分會委員等職務(wù)。

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