关注内外环境风险因素损伤心血管系统健康的机制及其预防

封少龙

(桂林医学院公共卫生学院 广西环境暴露组学与全生命周期健康重点实验室 预防医学研究所,广西壮族自治区桂林市 541199)

据世界卫生组织(WHO)2021年统计数据：心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)是全球致死与致残的首要病因[1]。《中国心血管健康与疾病报告2020》数据显示，中国心血管疾病现患人数3.30亿，心血管疾病死亡占城乡居民总死亡原因的首位，农村为46.66%，城市为43.81%[2]。随着中国人群膳食结构、生活方式的改变，特别是人口老龄化，心血管疾病的发病率持续增高[2]。因此，如何更好地防治心血管疾病成了各国政府和居民共同面临的重大临床医学与公共卫生问题。同时，对心血管疾病的发病机制、风险因素及其预防与治疗等方面的研究也一直活跃于国际基础医学、临床医学和公共卫生与预防医学等学科领域的前沿。

1 心血管疾病的病理机制

现代医学研究表明，动脉粥样硬化(atherosclerosis,As)是心血管疾病的重要病理基础，As常发生于人体的大动脉和中动脉，包括冠状动脉、脑动脉等重要血管，可导致心绞痛、心肌梗死、心力衰竭、脑中风等突发心脑血管不良事件的发生[3]。血管壁微环境的改变(如慢性氧化应激与炎症等)可促进As形成及后续病程恶性演进，并引发严重的心血管疾病事件[4]。其中，在As形成中发挥关键起始环节作用的内皮细胞，是心血管系统感应血生化及血流动力学变化进行正常生理功能和维持自我平衡的重要调控者与执行者[5]。大量研究表明，致心血管内皮细胞氧化应激与炎症是内外危险因素促进As发生发展并引发心血管疾病的关键环节[6-7]：氧化应激与炎症损伤的心血管内皮细胞表达和释放炎症相关的细胞因子(白细胞介素-1、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-8等)，促进血流中的炎性免疫细胞(如单核/巨噬细胞、T淋巴细胞)黏附和浸润，进入血管壁内膜层；随着被致氧化应激与炎症的内皮细胞与炎性免疫细胞之间的交互作用，将引起血管壁内膜层微环境一系列的病理生理改变，如促进低密度脂蛋白的沉积与氧化，并被驻留的巨噬细胞或迁入的平滑肌细胞摄入而形成泡沫细胞，逐渐形成动脉粥样斑块，使血管硬化，管腔变窄；并促进斑块的发展，最终可能引发斑块破裂或剥落，导致心血管疾病事件。近年研究表明，心血管细胞的内质网应激(内质网内未折叠蛋白增多，引发一系列的生理生化反应)可引发氧化应激与炎症，甚至导致细胞死亡，与As发生发展密切相关[8]。

2 内环境影响

As是一个复杂的慢性病理过程，并受机体内外环境因素的影响。血生化和血流动力学是影响血管壁微环境的重要内环境因素。而膳食结构和生活方式(如每日运动量)通过影响机体的代谢而影响血生化和血流动力学。长期不合理膳食(如粮谷类、食用油、食用盐等摄入量高)和运动缺乏将引发机体代谢紊乱，导致肥胖、糖尿病、高血压等代谢综合征。现代医学研究表明，肥胖、糖尿病、高血压等代谢综合征是引发As的高风险因素[3]。

2.1 系统或局部炎症与As

肥胖、糖尿病、高血压等代谢综合征常伴随着机体血液中炎症因子(如白细胞介素-1、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-8等)异常升高。此外，机体的代谢紊乱常伴随着血液中低密度脂蛋白、胆固醇和血糖异常升高。如前所述，炎症因子将作用内皮细胞，促进内皮细胞炎性损伤或功能紊乱，有利于低密度脂蛋白和胆固醇透过内皮细胞进入血管内膜，进而引发As，并促进其恶化。

2.2 琥珀酸/GPR91轴连接代谢综合征与As

虽然引发系统或局部炎症被认为是促进As的重要病因机制，但连接代谢综合征与As的细胞机制尚未完全研究清楚，李璐等[9]系统地阐述了机体代谢紊乱是如何通过琥珀酸/GPR91轴调控心血管内皮细胞，诱导氧化应激与炎症，并通过自分泌与旁分泌等途径影响血管壁内膜内多种细胞的交互作用，其微内环境条件的改变促进As的发生发展。这将为新入者的创新性研究提供新的启示，也为发展新药与预防措施提供了新的思路。

3 外环境影响及其预防

3.1 大气细颗粒物污染影响心血管健康及其预防

环境污染物可以通过多种途径暴露于人体，透过人体的生理屏障，进入循环系统，在其随血流达到全身的靶器官之前，将首先暴露于心血管系统，影响心血管系统的健康。研究显示，大气细颗粒物(particulate matter 2.5，PM2.5)污染是影响人体心血管系统健康的首要环境危害因素之一，全球每年归因于大气细颗粒物污染的死亡人数超过890万人，其中一半以上是因心血管疾病死亡的[10-11]。而在中国2000—2016年的17年间，大气PM2.5暴露引起了中国3 080万人死亡[12]。2017年中国因PM2.5暴露而致约85.2万人死亡[13]。可见，尽管近年中国PM2.5污染得到有效改善，死亡率已呈下降趋势，但大气细颗粒物污染损害心血管健康已经是全球，特别是中国当前面临的重大公共卫生问题。为此，研究者尝试开发新药来减少大气细颗粒物污染对心血管健康的损伤，并得到积极的研究结果[14]。薛盼盼等[15]利用天然食材大蒜提取的活性物质——大蒜素作为心血管系统的潜在保护物，从氧化应激的角度来研究大蒜素保护内皮细胞免受大气细颗粒物的伤害，并探讨了其潜在的分子机制。该研究取得令人振奋的结果，大蒜素可保护内皮细胞免受大气细颗粒物伤害，为开创通过食材来预防大气细颗粒物对健康的损伤提供了新的思路。

3.2 新型环境污染物——人工纳米颗粒影响心血管健康的潜在机制

此外，随着纳米科学与技术的发展和纳米材料的大量生产与广泛应用，纳米颗粒已大量进入人们的生产与生活环境，暴露于人体。因此，其对人体健康，特别是心血管健康的潜在影响受到了人们的普遍关注。深入认识和理解纳米颗粒对心血管健康的影响与机制，事关纳米科技的合理开发与利用，特别是相关部门的科学决策。姜小军等[16]以当前生产和应用最为广泛的纳米材料之一——二氧化硅纳米颗粒为受试物，研究其对内皮细胞的内质网应激与机制。结果发现，二氧化硅纳米颗粒可以通过PERK途径诱导内皮细胞内质网应激并降低细胞活性。该研究结果，可为合理设计纳米材料提供基础数据，并为相关部门的决策提供理论依据。

当前人们对内外环境因素影响心血管健康的认识与理解已经有很大的进步，但仍然远远不能满足人们预防与治疗心血管疾病的实际需要，还有很长一段路要走。