大气污染：心血管疾病患者的隐形杀手

◎华伟

▲如今早已司空见惯的汽车长龙使北京的大气污染问题愈加严重

城市大气污染是环境健康的首要问题。据WHO（世界卫生组织）估测，全球范围内每年大约有80 万人因为空气污染而死亡，大气污染是导致死亡的第十三位原因，已成为威胁人类生命的第十三大杀手。一直以来，人们普遍认为大气污染主要与呼吸系统疾病有关，可诱发或加重支气管哮喘、慢性阻塞性肺病甚至肺癌来危害人类健康。而最新研究显示，大气污染同样是心血管疾病、先天性心脏畸形、肿瘤和中枢神经系统疾病的致病因素。短期或长期暴露于大气污染颗粒(PM)的人易患心肺疾病。与大气污染相关性最强的死亡原因不是肺部疾病，而是心血管疾病。日前，笔者就此进行了相关文献检索及研究。

PM 是导致各类心血管疾病的主要凶手

近年来，大气污染对人类健康的危害，已引起社会各界越来越多的关注。2010 年，AHA（美国心脏协会）发表的大气污染颗粒与心血管疾病的更新声明中指出，PM2.5 是导致心血管疾病发病率和死亡率增加的可控性危险因素。虽然，大气污染导致心血管疾病的机制目前仍不十分清楚，但越来越多的证据显示，与大气污染相关性最强的死亡原因是心血管疾病。

大气污染物是多种成分构成的混合物，包括臭氧（O3）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、液滴和颗粒物质。大量的流行病学证据显示，大气污染物，尤其是颗粒物质（PM），是危害人类健康的主要危险因素。

在颗粒物质中，备受关注的是空气动力学当量直径小于10μm 的颗粒，即PM10，因为这样的颗粒能够最终进入肺内造成危害。颗粒物质可以进一步分为粗颗粒（直径在2.5μm ～10μm)、细颗粒PM2.5（直径<2.5μm)，以及超细颗粒(UFP) PM0.1（直径<0.1μm)。目前，大量数据显示PM 是导致人类各种心血管疾病的主要凶手。

在外界环境中，PM 极少单独存在，大多气态复合物都能与PM 的表面结合或自身结合，形成二级气溶颗粒。这些颗粒可以吸附活性有机物、过渡金属、化学气体甚至细菌内毒素。由于直径细小，PM2.5 和PM0.1 能被吸入肺的深处，一部分沉积在肺泡上，一部分会进入肺循环，甚至体循环。这些颗粒中含有的活性有机物和过渡金属等成分，能导致肺部炎症和系统炎症反应，导致血小板激活、血管组织和心肌损害，颗粒物质也能进入循环系统直接危害心血管健康。

大气污染对心血管的危害不断被验证

目前，学术界发表的有关空气污染对心血管系统效应的研究，可以被粗略地分为两类：短期效应研究和长期效应研究。前者调查了急性暴露于污染空气对健康的不利影响，这类研究多是对暴露于污染空气数日的患者进行时间序列分析，观察死亡率和住院率的变化；后者包括对暴露于污染空气数年的患者进行人群生存率分析，以评价慢性暴露于污染空气对心血管疾病发生危险的影响。

短期效应调查中，多个流行病学研究显示，急性暴露于高浓度的大气污染颗粒与急性心血管事件的发生密切相关。国家发病率、死亡率与大气污染研究（NMMAPS）调查了在美国20 个大城市中生活的5000 万人口，结果表明：平均死亡率与死亡前一日空气中颗粒物质的浓度独立相关，PM10 每增加20μg/m3将伴随每日的心肺疾病死亡率增加0.6%。

一项针对欧洲29 个城市中的4300万居民展开的调查显示：PM10 每增加20μg/m3每日的心血管疾病死亡率将增加1.5%。另一项调查收集了1996 年至2002 年间，生活在15 个意大利城市中的900 万人口的数据资料，结果证实：心肺疾病的每日死亡率与空气污染物（NO2，CO，SO2和PM10）的浓度正相关。

同时，还有研究表明，室外大气污染颗粒浓度的短期升高能触发心律失常、高血压事件，加重心衰、急性动脉粥样硬化性或缺血性心血管并发症。

大气污染颗粒除了具有短期效应外，还能通过长期效应增加心血管疾病的发生危险和死亡率。美国癌症协会在1982年至1989 年间，在151 个美国城市入选了55.2138 万名参加者研究个人健康与当地室外空气质量的关系。该研究发现，由于PM2.5 水平增加使全因死亡（即人类由于各种原因造成的死亡）的相对危险增加。延展16 年的ACS（急性冠状动脉综合征）研究证实，平均PM2.5 浓度每增加10μg/m3会导致心血管病死亡风险增加12%。

值得关注的是，冠状动脉疾病是最大的单个死亡原因，占全部死亡率的18%。国外的一项调查研究了1982 年至2000 年间美国洛杉矶市区2.2905 万名居民长期暴露于大气污染的死亡率。他们发现长期暴露于PM2.5 的情况下，PM2.5每增加10μg/m3心肺疾病和冠状动脉疾病的死亡率分别增加了20%和49%。

在瑞典，学者们对暴露于颗粒物质的17.6309 万名男性建筑工人和未暴露于颗粒物质的7.1778 万名工人所做的研究，其结果也证实了这一结论：PM 暴露量与冠状动脉疾病的相对危险增加有关。

目前，实验研究已经提供大量证据证明大气污染能导致急性心血管疾病，长期暴露于大气污染可能会增加动脉粥样硬化、高血压和糖尿病的发生危险。长期暴露于大气污染颗粒与深静脉血栓形成风险增加相关。此外，还有研究显示，室外大气污染可能导致先天性心脏畸形。

大气污染可诱发心肌梗死

PM 介导心血管病变的机制尚不明确，目前学术界普遍认为有三个可能的途径：其中一个是自主神经机制，即PM沉积在肺内通过直接激活肺的神经反射，改变机体自主神经平衡；另一个是，吸入PM 后，肺组织释放致氧化/致炎症介质进入体循环，间接介导了心血管事件；此外，还有学者认为纳米级的微小颗粒或可溶性颗粒成分转移进入体循环直接作用于心血管系统，危害心血管健康。这三条通路不是孤立存在的，往往互相重叠或相继发生。

有关学者认为，长期处于大气污染环境中的人，其肺的氧化应激可能是导致心血管系统致炎症、致氧化链式反应的原因。动物实验发现，吸入PM2.5 数小时就会导致心脏组织氧化应激反应增强，致炎介质（细胞因子，如白介素6）、急性期反应物（纤维蛋白原）、CRP（C-反应蛋白）、血管活性激素（如内皮素和活化的白细胞）会从肺部释放进入体循环，进而危害心血管健康。

而吸入的污染物的种类和颗粒大小，也决定了它们对机体的毒性和作用途径。较大的细颗粒或粗颗粒不能转移至循环系统，因而需要通过神经反射或致炎症反应介导肺外效应，而超细颗粒可以直接进入血液，对循环系统发挥毒性作用。目前，学者们已经发现大气污染能导致心律失常、猝死、缺血事件（心肌梗死、卒中）、心衰、动脉粥样硬化进展、加重传统心血管危险因素，使心血管发病率和死亡率增加。

研究显示，暴露于污染的空气和汽车尾气中，数小时内就能诱发心肌缺血和心肌梗死，卒中和因缺血事件而住院的危险也会增加。这些缺血事件发生的主要原因是PM 诱导血管功能不良和血管收缩。动物试验或体外实验都发现，气体污染物（如SO2）可能导致内皮功能不良，PM2.5 也能导致动物和人血压升高。而内皮功能不良、血管收缩和血压升高可以单独或联合作用，促发动脉粥样硬化斑块不稳定，在易感人群中促发心肌缺血事件。

笔者在调查中了解到，吸入PM 能促使动脉血栓形成和凝血。研究显示，大气污染能增加纤维蛋白原的浓度和血液粘滞度，增加CRP 和血小板活性，改变了凝血因子（如组织因子）的水平，使微血管表面粘附分子表达增加，纤溶因子（如组织纤溶酶原激活物）释放减少。

短期暴露于大气污染物能在数小时至数天内增高动脉血压。由PM 促发的许多致炎/致氧化应激反应、血管功能不良和自主神经平衡失调能促进显性高血压的慢性发展。然而，是否长期暴露能导致持续的血压升高，学者们目前还不清楚。