PM2.5对急性冠脉综合征患者心率变异性、心率和血压的影响

王丽华 郭伟丽 赵利培 李石林 李医博 吴卫东 刘玲玲

(1.新乡市中心医院 心内科 河南 新乡 453000； 2.新乡医学院 公共卫生学院 河南 新乡 453000)

PM2.5对急性冠脉综合征患者心率变异性、心率和血压的影响

王丽华1郭伟丽1赵利培1李石林1李医博1吴卫东2刘玲玲1

(1.新乡市中心医院 心内科 河南 新乡 453000； 2.新乡医学院 公共卫生学院 河南 新乡 453000)

目的探讨PM2.5对急性冠脉综合征(ACS)患者心率变异性(HRV)、心率和血压的影响。方法监测2015年11月至2016年4月空气质量状况，选择PM2.5中度污染及其以上期间，在新乡市中心医院心内科入院的ACS患者(ACS组)138例和 非冠心病组(NCHD组)142例，ACS组于发病72 h内对患者进行24 h动态心电图检查、血压测量，同时NCHD组患者也进行24 h动态心电图检查和血压测量，记录所有入选患者的心率变异性指标数值、平均心率和血压。结果①ACS组时域指标正常窦性RR间期标准差(SDNN)、正常连续窦性RR间期差值均方根(RMSSD)均小于NCHD组(P均<0.05)；频域指标超低频功率(VLF)、低频功率(LF)、高频功率(HF)、低频功率/高频功率(LF/HF)均小于NCHD组(P均<0.05)。②ACS组平均心率和收缩压高于NCHD组(P均<0.05)，两组舒张压差异无统计学意义(P>0.05)。结论PM2.5暴露可以使ACS患者HRV降低，24 h平均心率增高，收缩压升高，使NCHD患者收缩压也升高，但是没有ACS组患者收缩压升高明显。

PM2.5；急性冠脉综合征；心率变异性；血压

近年来，我国雾霾频发，雾霾是由多种空气污染物在极端气象条件下形成的特殊污染现象，其主要的成因是高浓度的PM2.5(particulate matter 2.5)[1]。PM2.5是指空气动力学直径<2.5 μm的细颗粒物，又称可吸入颗粒物，其比表面积大，在空气中悬浮时间长，本身是一种成分极其复杂的混合物，还可以作为病毒和细菌的载体，经呼吸道进入肺并在肺内沉积，部分成分还可进入血液循环，引起人体局部和系统的健康危害[2]。流行病学数据支持，短期暴露于高浓度PM2.5环境，可以显著增加心血管事件的就诊率和死亡率[3]，引起受试者心率变异性(heart rate variability，HRV)显著降低[4]。HRV是指心动周期的变异性，反映机体交感神经和副交感神经之间的平衡[5]，是心脏自主神经活动的重要指标，其结果可以作为心源性猝死和恶性心律失常事件发生的独立预测指标[6]。大量流行病学证据表明心脏自主神经系统调节受损，能够增加冠心病、心源性猝死以及全因死亡的风险[7]。本研究通过观察PM2.5对急性冠脉综合征(acute coronary syndrome，ACS)患者的HRV、心率及血压的影响，以为临床提供参考。

1 资料与方法

1.1一般资料选择2015年11月至2016年4月雾霾中度污染及中度污染以上期间，在新乡市中心医院心内科入院，明确诊断的ACS患者(ACS组)138例和非冠心病(non coronary heart disease，NCHD)患者(NCHD组)142例，入选患者均为新乡市常住居民，日常户外活动时间大致相同。其中ACS组包括ST段抬高型心肌梗死、非ST段抬高型心肌梗死和不稳定性心绞痛，确诊标准符合2016年中国医师协会急诊医师分会急性冠脉综合征指南诊断标准[8]。排除其他心脏病、感染性疾病、恶性肿瘤、血液系统性疾病、呼吸系统疾病、免疫系统疾病及肝肾功能异常、贫血患者。排除组间年龄、性别、血脂异常、高血压、吸烟、糖尿病和糖耐量异常、肥胖[体质量指数(body mass index，BMI)≥28 kg/m2][9]和家族史等其他冠心病高危因素的影响；气象资料来自新乡市空气质量发布系统，监测内容包括日平均温度、日平均相对湿度，PM2.5、SO2、O3、NO2、CO，根据国家空气质量分级标准，以PM2.5为标准将空气质量等级分为优、良、轻度污染、中度污染、重度污染和严重污染5个不同级别。

1.2研究方法ACS组患者，入院72 h内进行24 h动态心电图检查，NCHD组患者入院明确诊断后择期行24 h动态心电图检查；由新乡市中心医院心电图科专业技术人员诊断各种心律失常，排除伪差。HRV分析方法包括时域方法和频域方法：时域分析通过计算机分析长程心电图记录中RR间期的变异数；频谱分析即心率变异功率谱分析，是应用快速傅里叶转换或回归方程分析得到的以心跳次数为横坐标、RR间期变异大小为纵坐标的频谱分析图。入选者测量血压需在安静、温度适宜的环境下进行，测量前至少休息5 min，测量前30 min禁止吸烟、饮浓茶或咖啡，小便排空，避免紧张、焦虑、情绪激动或疼痛，均测量右上臂血压。

1.3观察指标①入选者的基本资料包括年龄、性别、血脂异常、高血压病、吸烟、糖尿病和糖耐量异常、肥胖和家族史；②入选者的HRV参数时域指标：正常心动周期的标准差(standard deviation of normal to normal intervals，SDNN)、正常连续窦性RR间期差值的均方根(the square root of the mean squared differences of successive normal heart beats，RMSSD)；频域指标：超低频功率(very low frequency，VLF)、低频功率(low frequency，LF)、高频功率(high frequency，HF)以及低频功率/高频功率(LF/HF)；③比较入选者的平均心率和血压。

2 结果

2.1一般情况两组一般资料比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

2.2HRV相关指标与NCHD组比较，ACS组HRV时域指标SDNN、RMSSD均较小，差异有统计学意义(P<0.05)；与NCHD组比较，ACS组HRV频域指标VLF、LF、HF、LF/HF均较小，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表1 两组基本情况比较

表2 两组HRV时域指标和频域指标比较

2.3平均心率和血压与NCHD组比较，ACS组的平均心率和收缩压较高，差异有统计学意义(P<0.05)；ACS组舒张压大于NCHD组，但是差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 两组HRV平均心率和血压比较

注：1 mm Hg=0.133 Kpa。

3 讨论

心血管疾病是导致人类死亡的重要原因之一，动脉粥样硬化是其中最常见的类型，动脉粥样硬化不稳定斑块破裂或糜烂导致冠状动脉内血栓形成即为ACS，既往认为该病的危险因素包括年龄、性别、高血压、血脂异常、糖尿病及糖耐量异常、肥胖、吸烟和家族史等[10]。然而越来越多的研究发现环境因素，特别是空气污染在心血管疾病的发生中发挥了重要作用，PM2.5与心血管疾病的发病率和死亡率直接相关[11]。目前认为其致病机制可能为PM2.5进入肺部深处甚至血循环后通过炎症反应、氧化应激、内皮细胞损伤、心脏自主神经功能失调等加速心血管疾病的发生和发展[12]。2010年美国心脏协会明确提出大气污染是心血管疾病可控的一个独立危险因素[13]。PM2.5对人们健康的影响特别是心血管系统的影响是近来关注的热点之一。

大量的实验室及流行病学研究发现，PM2.5暴露可以增加心血管疾病的发病率和死亡率，但是其潜在的病理生理机制暂不明确。HRV是窦性心律在一定时间范围内，逐次心动周期之间的时间变异，反应了心脏的自主神经活性，HRV的变化可能是PM2.5暴露后导致心血管疾病的机制之一。HRV是衡量心脏自主神经系统平衡的最常用非侵入性检查，经过多年的基础研究和临床研究，其各项指标的临床意义基本明确[14]。衡量HRV的主要指标包括时域指标：SDNN、RMSSD，频域指标：LF、HF、LF/HF[15]。时域指标RMSSD反应了副交感神经的活动，而SDNN反应交感神经和副交感神经的调节[16]，用于评价自主神经总张力的大小，数值减低说明心率总变异减小[17]；频域指标中HF反应迷走神经调节功能，与呼吸性心律不齐有关，LF与压力感受器反射系统的活动有关，反应交感神经和迷走神经的复合调节功能，VLF与外周血管舒缩及肾素-血管紧张素系统活动有关，LF/HF反应交感神经和迷走神经的均衡性。本研究结果显示，在排除年龄、性别、血脂异常等其他心血管病危险因素之后，同样的PM2.5暴露情况，ACS组的HRV指标明显低于对照NCHD组，时域指标SDNN、RMSSD和频域指标VLF、LF、HF、LF/HF的差异均有统计学意义(P<0.05)，说明PM2.5暴露使ACS患者的HRV下降，自主神经损伤加重，这可能影响患者的远期预后。其可能的机制为PM2.5直接作用于心肌离子通道，肺神经反射弧，激动交感神经兴奋，同时抑制副交感神经的心脏信号传导，导致心脏自主神经调节失衡，进而降低HRV[18]。本研究还发现ACS组患者的平均心率和收缩压高于NCHD组(P<0.05)，且NCHD组的收缩压也高于正常值，两组的舒张压在正常值范围之内，这可能与PM2.5暴露致使ACS患者自主神经系统张力改变，交感神经活性升高有关。

综上，PM2.5暴露可以加重ACS患者的自主神经调节失衡，致使心率加快，收缩压升高，这将成为ACS患者预后不良的一个因素。因此临床上对于ACS患者，除了积极地给予常规治疗方案外，还应该有效地避免暴露于PM2.5环境，改善远期预后。另一方面，本研究仅在新乡一个地区进行，为单中心样本研究，可能存在一定程度的选择偏倚，且研究观察时间有限，不同的时间地点PM2.5的成分不同，因此研究结果有待在多中心大规模研究中完善。

[1] 张小曳,孙俊英,王亚强,等.我国雾-霾成因及其治理的思考[J].科学通报,2013，(13):1178-1187.

[2] Rd P C,Dockery D W.Health effects of fine particulate air pollution:lines that connect[J].Journal of the Air & Waste Management Association,2006,56(10):709-742.

[3] Shah A S,Langrish J P,Nair H,et al.Global association of air pollution and heart failure:a systematic review and meta-analysis[J].Lancet,2013,382(9897):1039.

[4] Wilson M D.Ergonomics.The effect of occupational exposure to environmental tobacco smoke on the heart rate variability of bar and restaurant workers[J].J Occup Environ Hyg,2010,7(7):44-49.

[5] Thayer J F,Ahs F,Fredrikson M,et al.A meta-analysis of heart rate variability and neuroimaging studies:implications for heart rate variability as a marker of stress and health[J].Neurosci Biobehav Rev,2012,36(2):747-756.

[6] Huikuri H V,Mäkikallio T H,Airaksinen K E J,et al.Power-law relationship of heart rate variability as a predictor of mortality in the elderly[J].Circulation,1998,97(20):2031.

[7] Liao D,Cai J,Rosamond W D,et al.Cardiac autonomic function and incident coronary heart disease:a population-based case-cohort study.The ARIC Study.Atherosclerosis Risk in Communities Study[J].Am J Epidemiol,1997,145(8):696-706.

[8] 中国医师协会急诊医师分会.急性冠脉综合征急诊快速诊疗指南[J].中华急诊医学杂志,2016,25(4):73-80.

[9] 中国肥胖问题工作组数据汇总分析协作组.我国成人体重指数和腰围对相关疾病危险因素异常的预测价值:适宜体重指数和腰围切点的研究[J].中华流行病学杂志,2002,23(1):5-10.

[10] 葛均波,徐永健.内科学[M].第8版.北京:人民卫生出版社,2013:220.

[11] Brook R D,Franklin B,Cascio W,et al.Air Pollution and Cardiovascular Disease A Statement for Healthcare Professionals From the Expert Panel on Population and Prevention Science of the American Heart Association[J].Circulation,2004,109(21):2655.

[12] Simkhovich B Z,Kleinman M T,Kloner R A.Particulate air pollution and coronary heart disease[J].Current Opinion in Cardiology,2009,24(6):604-609.

[13] Brook R D,Rajagopalan S,Pope C A,et al.Particulate Matter Air Pollution and Cardiovascular Disease An Update to the Scientific Statement From the American Heart Association[J].Circulation,2010,121(21):2331-2378.

[14] Reed M J,Robertson C E,Addison P S.Heart rate variability measurements and the prediction of ventricular arrhythmias[J].Qjm Monthly Journal of the Association of Physicians,2005,98(2):87-95.

[15] Zhang J.Secondhand tobacco smoke exposure and heart rate variability and inflammation among non-smoking construction workers:a repeated measures study[J].Environmental Health,2013,12(1):1-8.

[16] Bernardi L,Wdowczykszulc J,Valenti C,et al.Effects of controlled breathing,mental activity and mental stress with or without verbalization on heart rate variability[J].J Am Coll Cardiol,2000,35(6):1462-1469.

[17] 孙瑞龙,吴宁,杨世豪,等.心率变异性检测临床应用的建议[J].中华心血管病杂志,1998,26(4):252-255.

[18] 陈鹏,陈宇,张城,等.论述PM2.5与心血管疾病的关联[J].吉林医学,2014,35(7):1493-1495.

EffectofPM2.5onheartratevariability,heartrateandbloodpressureofacutecoronarysyndromepatients

Wang Lihua1, Guo Weili1, Zhao Lipei1, Li Shilin1, Li Yibo1, Wu Weidong2, Liu Lingling1

(1.DepartmentofCardiovascular,XinxiangCentralHospital,Xinxiang453000,China; 2.SchoolofPublicHealth,XinxiangMedicalUniversity,Xinxiang453003,China)

ObjectiveTo study the effect of fine particulate matter (particulate matter 2.5, PM2.5) on heart rate variability(HRV), heart rate and blood pressure in acute coronary syndrome (ACS) patients.MethodsThe air quality condition from November of 2015 to April of 2016 was monitored, 138 ACS patients and 142 non coronary heart disease(NCHD)patients were recruited who hospitalized in Xinxiang Central Hospital when the air quality were medium pollution and over medium pollution. Twenty-four hours ambulatory electrocardiogram examination and blood pressure measurement were performed in ACS patients within 72 hours after onset, the NCHD patients were carried above noted examination at the same time. The HRV indices value, average heart rate and blood pressure results of all the recruited subjects were documented.Results① The time domain indices which included standard deviation of normal to normal intervals (SDNN) and the square root of the mean squared differences of successive normal heart beats (RMSSD) were significantly lower in the ACS group than that in the NCHD group (Pall <0.05), and the frequency domain indices which included very low frequency (VLF), low frequency power (LF), high frequency power (HF) and LF/HF were significantly lower in the ACS group than in the NCHD group (Pall <0.05). ② The average heart rate and systolic pressure in the ACS group were significantly higher than in the NCHD group (Pall <0.05), while the diastolic pressure was similar between the two groups(P>0.05).ConclusionPM2.5exposure can reduce the HRV, increase the average heart rate and systolic pressure in the ACS patients, and increase the systolic pressure in the NCHD patients, while the higher systolic pressure in the ACS patients is more obvious.

particulate matter 2.5；acute coronary syndrome；heart rate variability；blood pressure

新乡市科技攻关项目(ZG15032)。

刘玲玲，E-mail：liuling 258@126.com。

R 541.1

10.3969/j.issn.1004-437X.2017.20.004

2017-03-03)