大气PM2.5对血压影响的研究进展

杨一兵　赵蓉 杨惠霞 齐媛媛 曾光

北京中医药大学，北京，100029

大气PM2.5对血压影响的研究进展

杨一兵赵蓉 杨惠霞 齐媛媛 曾光

北京中医药大学，北京，100029

摘要PM2.5对健康的影响已成为公众及政府关注的焦点。PM2.5与高血压均为心血管疾病的危险因素，而环境因素是诱发高血压的危险因素之一。因此，有必要确认PM2.5是否导致血压变化，以揭示PM2.5污染引起心血管疾病的内在作用机制。目前国际上已有不少研究者对此假设进行了探讨，但结论并不一致。本文对近年来国内外PM2.5对血压的影响及相关研究进行概述，对研究结论进行归纳总结，并提出未来研究方向，旨在为今后的研究奠定基础。

关键词血压；PM2.5

Research Progress of Impact of PM2.5on Blood Pressure

Yang Yibing et al

BeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing, 100029

AbstractThe impact of PM2.5 pollution on health has become the focus of public and government attention. Both PM2.5 and hypertension are risk factors for cardiovascular diseases, while environmental factors also can be risk factors of hypertension. Therefore, it is necessary to confirm the relationship between PM2.5 and blood pressure, in order to indentify if there is an intervening mechanism between PM2.5 pollution and the risk of cardiovascular diseases. There have been several studies exploreing the relationship between PM2.5 and blood pressure，but their conclusions are not consistent. In this paper, studies of impact of PM2.5 on blood pressure and its related fields were presented and discussed in detail, conclusions and limitations of the studies were summarized, future directions were proposed. The aims of this article is to establish the foundation for future research.

Key WordsBlood Pressure; PM2.5

近年来，随着我国经济的快速发展，各大城市的空气污染状况愈发严峻并威胁到公众的健康。大气颗粒物是影响我国大多数城市空气质量的首要污染物，不同粒径的颗粒物对人群的健康效应不尽相同。

细颗粒物(PM2.5)因其较大的比表面积，更易附着有毒有害物质，并可经呼吸道进入人体肺部及血液循环，对人体产生危害[1]。人群暴露于PM2.5可引发一系列急性和慢性心血管系统健康效应。长期暴露于PM2.5可引起心血管疾病发病率和死亡率的升高，也有研究发现随着PM2.5浓度短期升高，心肌梗塞、心力衰竭等心血管事件发生率有所增加[2-13]。

心血管疾病的发生与众多危险因素相关，其中高血压是已知确定的危险因素之一。高血压不仅受到生活行为方式、饮食习惯影响，环境因素如空气污染亦起到了不可忽视的作用，因此有理由假设PM2.5暴露导致血压升高可能是其引起心血管疾病发生率增加的中介作用机制[14-16]。为了验证上述假设，国际上近年来已开展了不少PM2.5暴露与血压的相关性研究。本文对国内外相关研究进行总结，并对它们的研究成果进行概述，旨在为揭示PM2.5暴露与血压的因果关系奠定基础，也可为环境标准的制定、心血管疾病的预防提供参考。

1 PM2.5与心血管疾病

队列研究证实，长期暴露于PM2.5可导致心血管疾病发病率和死亡率升高。在对8111名成年人进行14-16年追踪随访的哈佛六城市队列研究中，研究者发现PM2.5长期暴露与人群心肺疾病死亡率的上升相关(RR=1.37，95%CI：1.11-1.68)，其后续研究的结果也显示PM2.5暴露与心血管疾病死亡之间显著相关(RR=1.28，95%CI：1.13-1.44)[2-3]。美国癌症协会队列研究也得到了相似结论，Pope等收集了约50万名成年人在1982-1989年期间的健康资料，分析后发现PM2.5长期暴露与心血管疾病死亡率相关(RR=1.12，95%CI：1.08-1.15)，尤其是与缺血性心脏病的关联强度更为显著(RR=1.18，95%CI：1.14-1.23)[4-5]。美国女性健康队列研究(WHI)发现PM2.5长期暴露与心血管疾病发病率及死亡率均显著相关，PM2.5暴露浓度每升高10μg/m3，心血管疾病发病风险增加24%，死亡风险增加76%[6]。而在多种族大气污染与动脉粥样硬化(MESA-Air)队列研究中，更是探讨了PM2.5的长期暴露与心血管疾病亚临床指标(颈总动脉内中膜厚度)的关系，结果显示两者存在弱相关(RR=1.01，95%CI：1.00-1.02)[7]。

短期暴露于PM2.5可引起心血管系统急性效应，导致心血管事件发生率、心血管疾病就诊率和入院率增加[8-11]。Zanobett等在PM2.5空气污染与急诊入院率的关系研究中，收集了2000-2003年期间美国26个社区的急诊入院信息和环境监测站公布的PM2.5日平均浓度数据，分析后发现，PM2.5日平均浓度每升高10 μg/m3，冠心病入院率升高1.89%，心肌梗死入院率升高2.25%[8]。在Bell等开展的针对美国202个城市的研究中也得到了相似结论，他们发现PM2.5浓度每增加10μg/m3，心血管疾病急诊就诊率可增加0.8%[9]。Kloog等在颗粒物污染对65岁以上老年人入院率的影响研究中，对PM2.5暴露评价方法进行了改进，他们利用土地回归模型结合气溶胶光学厚度法进行暴露评价，提高了暴露浓度估计值的可信度，进一步分析后发现PM2.5短期暴露浓度每升高10μg/m3，心血管疾病入院率可增加1.03%；并且，在其针对大西洋中部六个城市开展的后续研究中仍得到了PM2.5短期暴露与心血管疾病入院率正相关的结果[10-11]。

2 高血压与心血管疾病

高血压是心血管疾病最主要的危险因素，冠心病、心肌梗死、心力衰竭等心血管疾病是其主要的并发症。中国高血压防治指南(2010)指出，无论采用哪种测量方法：诊室血压、动态血压或家庭血压，血压水平与脑卒中、冠心病事件的风险均置连续、独立、直接的正相关[12]。

在经典的Framingham心脏研究中，Kannel等对研究对象进行连续36年前瞻性随访后发现，血压在(130-139)/(80-85)mmHg的个体与血压小于100 /80 mmHg的对象相比，患心血管疾病的危险性增加2倍以上，他们还发现高血压可导致所有主要粥样硬化性心血管疾病的风险增加[13]。Collins等对已开展的9个前瞻性研究进行了系统评价，分析后发现舒张压相差5mmHg，冠心病的危险性相差20%，脑卒中的危险性相差34%；年龄在40-70岁范围、血压在(115-185)/(75-115)mmHg的个体，收缩压每增加20mmHg和舒张压每增加10mmHg，其患心血管疾病的危险性可增加1倍[14]。

3 PM2.5与血压

3.1 PM2.5与血压正相关

大多数观察研究认为PM2.5的浓度变化与血压的变化存在正相关，并且提示了在PM2.5浓度高的区域，二者间的关联强度更大。

Dvonch等在一项横断面研究中，对2002年5月至2003年4月间的3个社区的347名研究对象的血压进行两次测量，并收集社区附近监测站的监测数据，得到三个社区PM2.5平均暴露浓度为15.0μg/m3，进一步分析后发现PM2.5暴露与收缩压呈显著正相关，并且他们还发现在PM2.5高暴露水平社区的人群中，二者的关联强度更大[15]。在一项定组研究中，Huang等在2007-2008年4个不同的时间段，对40名心血管疾病患者的血压进行追踪测量，在各个时间段使用动态血压仪对研究对象的血压连续监测24小时，每30分钟读取一次血压值，同时利用环境监测站点PM2.5浓度代表研究对象的暴露浓度，进一步分析发现，随着PM2.5暴露浓度升高，短时间(几分钟至几小时)内患者的收缩压和舒张压均会显著上升[16]。在一项健康志愿者自然迁移研究中，Wu等观察了39名大学生从郊区分校区搬迁到市内主校区的过程中血压的变化情况。在搬迁前(4-6月)、搬迁初期(9-11月)和搬迁后期(次年4-6月)三个时段，由医生对每名学生进行血压测量，PM2.5浓度数据来自附近的监测站点，分析后发现PM2.5浓度每增加51.2μg/m3，收缩压升高1.08mmHg (95%CI:0.17-1.99)，舒张压升高0.96mmHg (95%CI: 0.31-1.61)[17]。两项大样本人群调查研究也发现了PM2.5与血压之间存在正相关的现象。在美国开展的针对6个城市5112名无心血管疾病人群的横断面研究中，收集了监测站的PM2.5浓度数据和人群健康资料，分析发现PM2.5 浓度每升高10 μg/m3，研究对象脉压和收缩压分别可升高1.12 mmHg(95%CI：0.28-1.97)和0.09 mmHg(95%CI：0.15-2.13)，并且研究者还发现在距离交通道路较近区域的人群中，PM2.5暴露与血压之间的关联更加显著[18]。而德国开展的一项针对4291名对象的长期随访研究，更是证实了长期暴露于PM2.5与动脉血压升高之间存在关联，大气中的PM2.5年平均浓度每增加2.4 μg/m3，可使人群的收缩压和舒张压平均升高1.4 mmHg(95%CI：0.5-2.3)和0.9 mmHg(95%CI：0.4-1.4)[19]。

一些试验研究也发现了PM2.5暴露与血压呈正相关关系的现象。Langrish等要求98例冠状动脉心脏疾病患者在北京市固定路径上行走，并对行走过程中研究对象的血压和个体PM2.5暴露浓度进行连续24小时监测，干预措施为戴高效面罩，结果发现戴面罩组的平均动脉压明显低于不戴面罩组(93+10mmHg与96+10mmHg，P=0.025)，且差异有统计学意义，表明了PM2.5暴露浓度的降低可引起血压降低[20]。Gong等要求12名健康成人和12名哮喘志愿者在PM 2.5浓度为174μg/m3屋子中暴露2个小时，在暴露前及暴露4小时和2天分别对他们的血压值进行测量后发现，健康成人组的收缩压在三个时段均处于升高的趋势。然而哮喘组的收缩压处于下降趋势，这表明暴露于PM2.5高浓度环境中可能会引起血压升高[21]。

3.2 PM2.5与血压不相关

部分研究者认为随着PM2.5浓度的升高，血压无明显变化。Mordukhovich等在波士顿开展的一项长期随访研究中未发现PM2.5暴露与血压之间存在关联，他们从已有固定队列中筛选出的457名中老年男性，收集了他们在1999年4月至2007年12月期间每3-5年身体检查时的血压测量数据，同时从附近的监测站获取PM2.5浓度数据，分析后发现研究人群PM2.5平均暴露浓度为12.06μg/m3(SD= 4.93)。在调整了潜在混杂因素后分析，发现PM2.5的平均浓度每增加4.98μg/m3，收缩压平均增加0.45mmHg (95%CI：-0.71-1.61)，舒张压平均增加0.01 mmHg (95%CI：-0.60-0.61)，均无统计学意义[22]。而在挪威开展的另一项大样本人群横断面研究中，研究者于2000年5月至2001年11月期间对16756名研究对象进行了一次调查，通过临床检查结果得到研究对象的血压值，将研究对象住址附近监测站公布的PM2.5浓度作为其暴露浓度，分析后也未发现PM2.5暴露与血压之间存在关联[23]。

也有试验研究表明PM2.5暴露与血压的变化无关联。Dales等在开展的研究中要求39名健康志愿者分别在渥太华市的两个公交车站(一个在市中心，另一个在牧场附近)静坐2小时，每次暴露后测量一次对象的血压。研究期间使用个体监测仪器监测志愿者的PM2.5暴露浓度。市中心公交车站处PM2.5平均暴露浓度为40μg/m3(SD=20)，牧场附近的公交车站处PM2.5平均暴露浓度为10μg/m3(SD=10)，且暴露浓度差异有统计意义，进一步分析后未发现PM2.5暴露浓度的变化与收缩压的变化之间存在关联[24]。在一项随机双盲交叉试验研究中，研究对象为21对不吸烟的夫妇，干预措施为空气净化器的使用，研究者要求研究对象分别在使用净化器和不使用净化器的房屋中暴露48个小时，通过血压监测仪器连续观察他们的血压变化，结果显示使用净化器的房屋内PM2.5浓度为4.7μg/m3，不使用净化器的为12.6μg/m3，分析后也未发现PM2.5暴露与血压之间存在关联[25]。

3.3 PM2.5与血压负相关

此外，还有研究发现随着PM2.5浓度升高，血压呈现降低趋势。Ibald-Mulli等对来自欧洲3个地区的131 名心血管疾病患者进行了连续6个月的随访追踪，期间每两周测量一次研究对象的血压，每日PM2.5平均暴露浓度从固定监测站获得，三个地区PM2.5平均浓度范围为12.7-23.1μg/m3，在调整了温度、湿度、气压和服药史后发现，PM2.5浓度的升高可引起血压降低，当前五天PM2.5平均浓度增加10μg/m3，收缩压平均改变降低0.39 mmHg(95%CI：-0.75--0.03)[26]。

4 结论

在既往开展探讨PM2.5与血压的关系研究中，多存在对同一研究对象血压的监测时间短、测量频率低的局限，血压值多为某一时点或短时间段内少数几次的测量结果，该结果容易受到诸多因素的影响，如研究对象短期情绪波动、运动等因素，均会引起血压的变化，从而影响研究中血压测量结果的准确性，导致PM2.5与血压的关联性分析结果不可靠。虽然既往开展过少数前瞻性的长期研究，但研究中PM2.5暴露浓度多采用年平均值，血压来自每年的体检结果，显然也存在血压测量频率低这一局限，并且这些研究也无法排除一年内其他因素如药物使用对血压的干扰。

因此，未来研究中若能通过采用一定手段，在不影响研究对象参与配合度的情况下，尽可能多地增加血压测量次数，相信可大大提高研究的可信度。

此外，在既往欧美国家开展的研究中，同一研究对象在不同时点的PM2.5暴露浓度差异一般较小，即暴露浓度梯度小，因此无法观察到PM2.5暴露浓度从低水平到高水平的变化过程中研究对象血压的连续变化情况，也无法对PM2.5暴露与血压的剂量反应关系及二者的因果关系做更深一步的探讨。同时目前有研究提示PM2.5暴露与血压的剂量反应关系可能并非是线性的，在PM2.5浓度高的区域，PM2.5暴露与血压的相关程度更高，而国际上关于PM2.5与血压的剂量反应关系尚未得到确定。

因此，在未来的研究中可通过在PM2.5浓度波动大的地区开展长期追踪随访研究，观察随着PM2.5暴露浓度从低到高变化，血压值随之变化的完整过程，有助于进一步探索PM2.5与血压的剂量反应关系，论证二者间的因果关系。

参考文献

[1]郭新彪,魏红英. 大气PM2.5对健康影响的研究进展[J]. 科学通报，2013,58(13):1171-1177.

[2]Dockery D W，Pope C A，Xu X，et al. An association between air pollution and mortality in six US cities[J]. New England journal of medicine，1993，329(24): 1753-1759.

[3] Laden F，Schwartz J，Speizer F E，et al. Reduction in fine particulate air pollution and mortality: extended follow-up of the Harvard Six Cities study[J]. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine，2006，173(6): 667.

[4]Pope III C A，Burnett R T，Thun M J，et al. Lung cancer，cardiopulmonary mortality，and long-term exposure to fine particulate air pollution[J]. Jama，2002，287(9): 1132-1141.

[5]Pope C A，Burnett R T，Thurston G D，et al. Cardiovascular mortality and long-term exposure to particulate air pollution epidemiological evidence of general pathophysiological pathways of disease[J]. Circulation，2004，109(1): 71-77.

[6]Miller K A，Siscovick D S，Sheppard L，et al. Long-term exposure to air pollution and incidence of cardiovascular events in women[J]. New England Journal of Medicine，2007，356(5): 447-458.

[7]Roux A V D，Auchincloss A H，Franklin T G，et al. Long-term exposure to ambient particulate matter and prevalence of subclinical atherosclerosis in the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis[J]. American Journal of Epidemiology，2008，167(6): 667-675.

[8]Zanobetti A，Franklin M，Koutrakis P，et al. Fine particulate air pollution and its components in association with cause-specific emergency admissions[J]. Environ Health，2009，8(58): 58.

[9]Bell M L，Ebisu K，Peng R D，et al. Seasonal and regional short-term effects of fine particles on hospital admissions in 202 US counties[J]. American journal of epidemiology，2008，168(11): 1301-1310.

[10]Kloog I，Coull B A，Zanobetti A，et al. Acute and chronic effects of particles on hospital admissions in New-England[J]. PloS one，2012，7(4): e34664.

[11]Kloog I，Nordio F，Zanobetti A，et al. Short Term Effects of Particle Exposure on Hospital Admissions in the Mid-Atlantic States: A Population Estimate[J]. PloS one，2014，9(2): e88578.

[12] 中国高血压防治指南修订委员会.中国高血压防治指南2010.中华心血管病杂志[J],2011,39(7):579-616

[13]Kannel W B，Gordon T，Schwartz M J. Systolic versus diastolic blood pressure and risk of coronary heart disease: the Framingham study[J]. The American journal of cardiology，1971，27(4): 335-346.

[14]Collins R，Peto R，Godwin J，et al. Blood pressure and coronary heart disease[J]. The Lancet，1990，336(8711): 370-371.

[15]Dvonch J T，Kannan S，Schulz A J，et al. Acute effects of ambient particulate matter on blood pressure differential effects across urban communities[J]. Hypertension，2009，53(5): 853-859.

[16]Huang W，Zhu T，Pan X，et al. Air pollution and autonomic and vascular dysfunction in patients with cardiovascular disease: interactions of systemic inflammation，overweight，and gender[J]. American journal of epidemiology，2012，176(2): 117-126.

[17]Wu S，Deng F，Huang J，et al. Blood pressure changes and chemical constituents of particulate air pollution: results from the healthy volunteer natural relocation (HVNR) study[J]. Environmental health perspectives，2013，121(1): 66.

[18]Auchincloss A H，Roux A V D，Dvonch J T，et al. Associations between recent exposure to ambient fine particulate matter and blood pressure in the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA)[J]. Environmental Health Perspectives，2008，116(4): 486.

[19]Fuks K，Moebus S，Hertel S，et al. Long-term urban particulate air pollution，traffic noise，and arterial blood pressure[J]. Environmental health perspectives，2011，119(12): 1706.

[20]Langrish J P，Li X，Wang S，et al. Reducing personal exposure to particulate air pollution improves cardiovascular health in patients with coronary heart disease[J]. Environmental health perspectives，2012，120(3): 367.

[21]Gong，Jr H，Linn W S，Sioutas C，et al. Controlled exposures of healthy and asthmatic volunteers to concentrated ambient fine particles in Los Angeles[J]. Inhalation toxicology，2003，15(4): 305-325.

[22]Mordukhovich I，Wilker E，Suh H，et al. Black carbon exposure，oxidative stress genes，and blood pressure in a repeated-measures study[J]. Environmental health perspectives，2009，117(11): 1767.

[23]Madsen C，Nafstad P. Associations between environmental exposure and blood pressure among participants in the Oslo Health Study (HUBRO)[J]. European journal of epidemiology 2006，21(7): 485-491.

[24]Dales R，Liu L，Szyszkowicz M，et al. Particulate air pollution and vascular reactivity: the bus stop study[J]. International archives of occupational and environmental health，2007，81(2): 159-164.

[25]Brauner E V，Forchhammer L，M ller P，et al. Indoor particles affect vascular function in the aged: an air filtration based intervention study[J]. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine，2008，177(4): 419-425.

[26]Ibald-Mulli A，Timonen K L，Peters A，et al. Effects of particulate air pollution on blood pressure and heart rate in subjects with cardiovascular disease: a multicenter approach[J]. Environmental health perspectives，2004，112(3): 369.

(收稿日期2015-03-27;编辑齐静)

通讯作者：曾光，zengg1234@163.com。

基金项目：环保公益性行业专项经费，编号为201209008。

中图分类号R122.2

文献标识码A

DOI：10.13723/j.yxysh.2015.10.016