中华预防医学杂志    2019年01期 大气PM2.5长期暴露与儿童血压升高的关联研究    PDF     文章点击量:505    
中华预防医学杂志2019年01期
中华医学会主办。
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米馨 张云婷 胡立文 刘康康 杨博逸 曾晓雯 郭玉明 董光辉
MiXin,ZhangYunting,HuLiwen,LiuKangkang,YangBoyi,ZengXiaowen,GuoYuming,DongGuanghui
大气PM2.5长期暴露与儿童血压升高的关联研究
The study on the association of long-term ambient fine particulate matters exposure and elevated blood pressure in children
中华预防医学杂志, 2019,53(1)
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.issn.0253-9624.2019.01.005

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投稿日期: 2018-07-23
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大气PM2.5长期暴露与儿童血压升高的关联研究
米馨 张云婷 胡立文 刘康康 杨博逸 曾晓雯 郭玉明 董光辉     
米馨 中山大学公共卫生学院/广东省环境与健康风险评价工程技术研究中心,广州 510080
张云婷 中山大学公共卫生学院/广东省环境与健康风险评价工程技术研究中心,广州 510080
胡立文 中山大学公共卫生学院/广东省环境与健康风险评价工程技术研究中心,广州 510080
刘康康 中山大学公共卫生学院/广东省环境与健康风险评价工程技术研究中心,广州 510080
杨博逸 中山大学公共卫生学院/广东省环境与健康风险评价工程技术研究中心,广州 510080
曾晓雯 中山大学公共卫生学院/广东省环境与健康风险评价工程技术研究中心,广州 510080
郭玉明 莫纳什大学公共卫生学院,墨尔本 VIC3004
董光辉 中山大学公共卫生学院/广东省环境与健康风险评价工程技术研究中心,广州 510080
摘要: 目的  探讨PM2.5暴露与儿童血压的相关关系。方法  于2012年4月至2013年6月采用分层整群随机抽样方法,在东北地区辽宁省沈阳、大连、抚顺、鞍山、本溪、辽阳和丹东7个城市的68所小学和初中进行调查,共计对9 354名儿童(5~17岁)进行了血压测量。采用气溶胶光学厚度嵌套的空间分析模型进行PM2.5浓度反演。广义相加模型量化PM2.5与儿童血压的暴露-反应关系,两步回归法分析PM2.5与儿童血压的关系,评估个体特征对PM2.5健康影响的修正效应。结果  儿童高血压检出率为13.78%(1 289/9 354)。PM2.5每增高10 μg/m3,收缩压和舒张压分别增加3.12(95%CI:2.71~3.54)和1.45(95%CI:1.12~1.78)mmHg(1 mmHg=0.133 kPa);高血压患病风险OR=1.55(95%CI:1.10~2.19);与非母乳喂养相比(OR=2.10,95%CI:1.39~3.17),母乳喂养可降低儿童患高血压风险(OR=1.49,95%CI:1.00~2.20),交互作用P=0.002。结论  PM2.5长期暴露与儿童血压增高存在关联,而母乳喂养儿童的PM2.5暴露与儿童高血压的风险关联程度降低。
关键词 :血压;儿童;PM2.5
The study on the association of long-term ambient fine particulate matters exposure and elevated blood pressure in children
MiXin,ZhangYunting,HuLiwen,LiuKangkang,YangBoyi,ZengXiaowen,GuoYuming,DongGuanghui     
School of Public Health, Sun Yat-sen University/Guangdong Provincial Engineering Technology Research Center of Environmental Pollution and Health Risk Assessment, Guangzhou 510080, China
Corresponding author: Dong Guanghui, Email: donggh5@mail.sysu.edu.cn, Tel: 0086-20-87333409
Abstract:Objective  To evaluate the association of long-term ambient fine particulate matters (PM2.5) exposure with elevated blood pressure in children.Methods  From April 2012 to June 2013, we used cluster randomized sampling method to investigate 9 354 children aged 5-17 years old from 68 primary and middle schools in the seven Northeastern Cities (Shenyang, Dalian, Fushun, Anshan, Benxi, Liaoyang and Dandong) in Liaoning Province, and measured their blood pressure (BP). A spatial statistical model nested by aerosol optical depth (AOD) was used to inverse PM2.5 concentrations. Generalized additive model was used to quantify the association between PM2.5 exposure and blood pressure in children. To examine the associations, two-level regression model was used to evaluate individual characteristics′ modifying effect on the health influence of PM2.5.Results  The prevalence of hypertension in children was 13.78% (1 289/9 354). The results showed that there was an associations between hypertension and pollutants, and the multivariable regression analysis indicated that the increase in mean systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), and the OR of hypertension associated with a 10 μg/m3 increase for PM2.5 were 3.12 (95%CI: 2.71-3.54) mmHg (1 mmHg=0.133 kPa), 1.45 (95%CI:1.12-1.78) mmHg, and 1.55 (95%CI: 1.10-2.19), respectively. Compared with non-breastfeeding children (OR=2.10, 95%CI: 1.39-3.17), children who were breastfeeding (OR=1.49, 95%CI: 1.00-2.20) exhibited consistently weaker effects, and the interaction effect of P value was 0.002.Conclusion  Study findings indicate that long-term exposure to PM2.5 is associated with increased arterial BP and hypertension among the children. Breastfeeding may reduce this association.
Key words :Blood pressure;Child;PM2.5
全文

大气污染,不仅是全球面临的重大环境问题,其对人群健康的影响及所造成的疾病负担也一直是各国政府所面对的重大公共卫生问题[1,2],尤其是近年来我国北方地区雾霾事件的频发,其对健康的损害更是全民所关注的热点[3,4,5]。据WHO统计,在世界范围内,每年因空气污染导致的死亡高达700万例[6];2016年《全球疾病负担》报告指出,以PM2.5为主要污染物的大气污染每年在全世界造成超过1.03亿伤残调整健康生命年的损失[7]。PM2.5粒径小,比表面积大,吸附了多种污染物,影响人体健康[8]。大气颗粒物污染位列我国居民死亡的第四位危险因素,每年导致约120万人因发生癌症、心血管疾病、慢性呼吸道疾病和糖尿病等代谢性疾病而过早死亡[9]。因此,大气污染不仅给我国造成了重大的环境问题和健康危害,更是严重制约了我国社会经济的可持续发展。
        既往的研究表明,大气污染与高血压的发生发展密切相关[10,11,12,13],但关于大气污染对儿童血压影响的研究报道较少。儿童正处于生长发育期,是对外源性环境介质最为敏感的人群之一。因此在评估大气污染的健康危害时,儿童是不可或缺的观察对象之一[14]。本研究基于卫星气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)嵌套的空间分析模型和东北7个城市研究数据,系统地评估PM2.5与儿童血压的暴露-效应关系,为我国东北地区PM2.5健康效应的安全性评价和制定有效的预防策略提供科学数据。

对象与方法  

1.对象:  根据2009—2011年环境监测站大气污染物的历史监测数据,选取东北地区辽宁省的沈阳、大连、抚顺、鞍山、本溪、辽阳和丹东7个城市作为研究现场;于2012年4月至2013年6月,以所选取7个城市各行政区的大气监测点为中心,半径为1.5 km范围内,采用分层整群随机抽样方法,选取1~2所小学和初中;在所选取的学校中每个年级选取两个班级的所有学生作为调查对象。儿童纳入研究标准:在该区域居住年限≥2年。所有被调查儿童及监护人均知情同意,本研究通过了中山大学公共卫生学院伦理委员会批准(批号:026)。共调查了10 428名儿童,其中9 567名儿童完成了体格测量,应答率为91.7%;213名受试对象因在该区域居住年限少于2年而进行剔除,最终进行统计分析的儿童数为9 354名。

2.身体和血压测量:  按照美国儿科学会调查方案对儿童进行流行病学调查[15];对负责儿童血压测量的医师进行培训,考核合格后采用标准的水银柱式血压测量仪进行儿童血压测量。测量前30 min内儿童避免运动,在静坐至少5 min后连续测量3次,每次间隔2 min,以3次测量结果的平均值作为儿童血压的代表值。按照国际儿童和青少年高血压定义标准,血压值≥P95的标准值定义为儿童高血压[15]。身体测量按照WHO标准方法进行,身高精确在0.1 cm,体重精确在0.1 kg,并计算体重指数(body mass index,BMI)。

3.PM2.5浓度反演:  根据所选取学校的经纬度信息,基于中分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectroradiometer,MODIS)影像的AOD数据,同时引入气象、归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、土地利用回归等多元辅助数据,结合暗像元法(dark target)和深蓝算法(deep blue)构建一种基于学习的智能模型,实现像元尺度的PM2.5浓度精确反演[16,17];根据反演的PM2.5日平均浓度,计算出所选取学校的2009—2012年PM2.5暴露水平。

4.质量控制:  对负责儿童体格测量的医师进行规范化培训,同时以班级家长会的形式邀请受试对象的父母或监护人对儿童出生时状况、居住房屋的室内环境因素、社会经济学特征、家族史等信息进行问卷调查。由培训后的医师对调查问卷所涉及的内容进行逐一讲解,流行病学专家则进行协调监督并在现场进行初步审核,所有问卷均经在场的医师和流行病学家审核签名。

5.统计学分析:  数据双份录入Epidata 3.1软件,均采用SAS 9.4进行统计分析。年龄、身高、体重、BMI、人均居住面积、每周锻炼时间、收缩压、舒张压、脉压差、PM2.5浓度、调查当日温度资料呈正态分布,以±s表示;采用率和频数描述性别、肥胖率等定性资料。广义相加模型量化PM2.5与儿童血压的暴露-反应关系,在分组分析中,根据PM2.5暴露浓度的四分位数将研究对象分为4组,即Q1~Q4组。两步回归法GLIMMIX模型评估PM2.5对儿童高血压患病的风险[3,18];进一步按照研究对象的特征,如年龄(≥10岁和<10岁组)、性别(男性和女性)、是否肥胖、是否母乳喂养等进行分层分析,评估个体特征对PM2.5健康影响的修正效应。以双侧检验P<0.05为差异有统计学意义。

结果  

1.基本情况:  9 354名研究对象年龄为(10.9±2.5)岁,范围为5~17岁,其中男性4 771名,占51.0%。儿童高血压患病率为13.78%。详见表1

表1调查对象的基本特征(9 354名)

2.PM2.5与儿童血压的暴露-反应关系:  在调整了年龄、性别、家族史、温度等混杂因素后,PM2.5每增高10 μg/m3时,收缩压和舒张压分别增加3.12(95%CI:2.71~3.54)和1.45(95%CI:1.12~1.78)mmHg(1 mmHg=0.133 kPa);高血压患病风险相应增高0.55倍(OR=1.55,95%CI:1.10~2.19)。详见表2。按照PM2.5浓度的四分位法进一步分组分析,随着PM2.5浓度的增高,儿童患高血压的风险也增高(图1)。与暴露最低浓度Q1组的儿童相比,暴露于Q2、Q3和Q4组的儿童患有高血压的OR(95%CI)值分别为1.17(0.64~2.15)、1.56(0.79~3.08)、2.25(1.22~4.17),趋势具有统计学意义(P趋势<0.001)。

表2辽宁省7个城市PM2.5与5~17岁儿童血压的暴露-反应关系(GLIMMIX模型)
图1辽宁省7个城市PM2.5与5~17岁儿童血压的暴露-反应关系趋势

3.个体特征对PM2.5暴露与高血压相关关系的修正效应:  PM2.5暴露与年龄、性别、母乳喂养和高血压家族史存在交互效应(表3)。PM2.5每增加10 μg/m3,非母乳喂养儿童发生高血压的OR(95%CI)值为2.10(1.39~3.17),母乳喂养儿童为1.49(1.00~2.20);与非母乳喂养相比,母乳喂养儿童PM2.5暴露与高血压的风险关联程度降低(P交互=0.002)。

表3辽宁省7个城市5~17岁儿童个体特征对PM2.5暴露与高血压相关关系的修正效应

讨论  高血压已位列全球疾病负担的首位[1,9,19],到2025年全球高血压患者将达到11.7亿例[20]。其中环境因素对高血压的影响备受国内外学者的关注[10]。儿童高血压是成年期高血压的敏感预测指标,儿童期血压增高可以一直持续到成年期[21]。因此阐明大气PM2.5对儿童高血压的影响,对预防空气污染所引起的儿童循环系统疾病具有重要意义。本研究结果显示,随着PM2.5浓度的增高,儿童患高血压的风险也呈增高趋势。进一步分层分析,结果显示年龄越小、女性儿童和具有家族遗传史的儿童是高敏感人群。
        大气污染对血压的影响一直是国内外学者关注的热点之一[10],但关于儿童的研究仍然比较匮乏。经文献检索,目前不足10项研究评估大气污染对儿童血压的影响[22]。巴基斯坦的学者报道来自高污染区的儿童血压高于低污染区儿童(收缩压:115.9比108.3 mmHg;舒张压:70.9比66.4 mmHg)[23]。来自荷兰的一项出生队列研究评估了大气颗粒物不同组分与儿童血压的相关关系,结果显示PM10中铁离子(β=0.67,95%CI:0.02~2.31)、钾离子(β=0.75,95%CI:0.09~1.41)和硅元素(β=0.85,95%CI:0.18~1.52)与儿童舒张压存在正相关关系[24]。但来自德国的相关研究并没有发现大气污染物与儿童血压的相关关系[25]。最近两项出生队列研究中,中国学者报道孕晚期PM2.5暴露会导致儿童期(3~9岁)血压升高的风险增加[26];但美国的学者并没有发现孕期大气污染物暴露与儿童期血压的相关关系[27]。这些研究结果的不一致性可能与研究人群的不同遗传背景、大气颗粒物内载组分的不同相关。
        本研究中,PM2.5暴露与年龄、性别、母乳喂养和高血压家族史存在交互效应。年龄越小,呼吸系统发育越不完善,对外界环境污染物的抵抗力越低。许多研究指出,在肺器官发育过程中存在性别差异,与男性儿童肺器官相比,女性儿童肺器官虽小,但气道反应性更强,其呼吸的深度和频率以及血气交换能力强于同龄男性,因此PM2.5进入女性儿童的肺部更深,这可能是其健康危害效应表现更强的原因之一[28,29];同时,肺支气管平滑肌功能、血管收缩能力和激素水平等也是造成大气污染健康危害效应性别差异的原因[30,31]。而具有高血压家族史的儿童,其本身即为易患高血压的高敏感人群,因此,易于显示出大气污染的危害效应。此外,研究显示母乳中含有更多的营养因子,更易于机体免疫功能的发育和完善,因此母乳喂养的儿童对外源性环境介质的抵抗力显著高于非母乳喂养的儿童[32,33]
        综上所述,本研究发现PM2.5暴露与儿童血压存在正相关关系;其内在的机制可能与PM2.5致机体的过氧化应激和炎性反应有关[34]。由于PM2.5对人群健康的危害效应不仅受其浓度影响,更与其内载的毒性组分密切相关。因此在未来的研究中可进一步通过建立队列人群确定大气颗粒物组分、粒径大小以及其他混合颗粒物对血压的影响,进行不同年龄、性别等因素的分层分析研究,鉴别敏感人群,确定不同人群大气颗粒物浓度及优控组分的安全阈值等,为空气污染健康效应的安全性评价和预防策略上提供更加有意义的科学依据。

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