糖尿病也許是“吸”進來的！

沈川

深吸一口氣，再緩緩呼出，如果你居住在某個地方，這一次深呼吸很可能拉近你與糖尿病的距離，也沒準導致你體內的某些基因發生變異。“看不見摸不著的空氣污染”會讓人得糖尿病或者產生基因變異？這聽起來似乎很荒唐。然而，最近的一些研究卻發現這些說法不無道理。研究表明，基因變異未必是“娘胎里帶來的毛病”，更可能是“生活在哪里”所致。那么，這些研究的證據是否充分？

320萬糖尿病新增案例拜PM2.5所賜？

糖尿病每年致全球數百萬人早逝，是世界上“成長最迅速”的疾病之一，醫學界普遍認為這與先天遺傳、飲食及久坐不動的生活狀態等因素有關。然而人們可能沒想到，小小的空氣污染物PM2.5，也會助長糖尿病的囂張氣焰。據國際期刊《柳葉刀行星健康》2018年7月號報道，美國密蘇里州圣路易斯華盛頓大學醫學院發布最新研究：2016年全球新增的糖尿病患者當中，約有l4%是PM2.5所害，兩者呈現“強烈相關性”。該文直指“全球公共衛生體系在防治糖尿病方面可能存在巨大漏洞”。

密蘇里州圣路易斯華盛頓大學醫學院研究人員與美國退伍軍人事務部臨床流行病學中心的科學家，檢視了美國近173萬個退伍軍人的健康數據，這些軍人無糖尿病史。研究人員對他們從2003年到2012年（或者到研究對象死亡時為止）平均跟蹤調查了8.5年，再拿美國環保署（EPA）發布的空氣質量數據比對，利用全球性數據庫——“全球疾病負擔”開發模型，去除了年齡、性別、體重、經濟狀況、既往病史等十多項因素的影響后，推算出2016年全球糖尿病新增患者中，約有320萬例拜PM2.5所賜，占糖尿病總患病數的14%，因PM2.5致死的有20.6萬人，數量驚人。為保證研究的準確性，研究人員還拿來美國宇航局（NASA）的PM2.5數據（通過衛星遙感獲取），再次進行比對，結果與之前得出的一致。

該研究發現，PM2.5濃度在2.4-5.9微克/立方米時，人體暴露其中就可能引起糖尿病患病風險，而這個濃度其實低于世界衛生組織（WHO）提供的10微克/立方米和美國環保署的12微克/立方米的安全指導線。該研究的作者之一指出，許多產業游說團體認為現在的空氣質量標準過于嚴格，應該放寬，但這一研究顯示，目前世衛組織和美國的標準仍不足以保證安全，必須從嚴修改。

具體而言，PM2.5濃度在5-10微克/立方米時，約有2l%的美國老兵容易患上糖尿病；在11.9-13.6微克/立方米的范圍內，有24%的老兵會得糖尿病。這3%的差距看似很小，卻相當于每年每10萬人中新增5000-6000名糖尿病患者。

由于人口增長、工業化進程加劇等因素，越來越多人處于空氣污染之中，1990年-2015年，全球人口平均PM2.5暴露值從39.7微克/立方米增長到44.2微克/立方米，增幅高達11.2%。

從地區分布來看，中美洲、北非、中東、撒哈拉沙漠以南、南亞和東南亞因PM2.5引起的糖尿病負擔較高，加拿大、格陵蘭島、中歐、東歐、中亞、俄羅斯、澳大利亞、新西蘭等地相應的患病負擔較輕。還有其他流行病學研究也顯示，PM2.5可能是當今2型糖尿病高患病率的環境風險因素之一。

2013年，加拿大國有組織“安大略公共衛生”研究者等，對生活在加拿大安大略的62012名35歲以上的非糖尿病成人開展隊列研究。結果表明，長期暴露于空氣污染中，PM2.5每增加10微克/立方米，研究對象糖尿病發病的危險度增加1.11倍。

2013年，美國密歇根大學布魯克等人對加拿大210萬名25歲以上的成年人進行普查，發現PM2.5每增加10微克/立方米，糖尿病的發病風險增加1.49倍。長期暴露于PM2.5，哪怕是較低的濃度，也與患糖尿病致死風險呈正相關。

自此以后，相繼出現了一系列針對PM2.5和糖尿病關系的流行病學研究，涉及多個年齡段、人種、性別和職業，但PM2.5的暴露量都與糖尿病風險呈“高度正相關”，哪怕濃度很低。

復旦大學公共衛生學院有研究指出，PM2.5粒徑小，活性大，易吸附多種有害物質，通過激活某些信號途徑引起胰島素靶組織的氧化應激和炎癥反應，線粒體（細胞的能量工廠）功能失調，發生胰島素抵抗（脂肪細胞、肌肉細胞和肝細胞需要高于正常水平的胰島素濃度才能產生反應），使機體出現糖代謝紊亂，從而引發糖尿病或使病情加重。

基因變異與空氣污染關系的重磅研究

“導致基因變異”是空氣污染的另一宗罪。英國《自然·通訊》雜志前陣子刊登的一項研究證實，PM2.5、二氧化氮和二氧化硫，會通過影響心血管代謝和呼吸相關的基因表達而引發相應病變。該研究讓人們意識到，空氣污染對個體基因表達的影響遠大于遺傳基因的影響。

DNA分子中的每個基因都會發出“指令”，影響蛋白質的形成，進而影響細胞作用的發揮。現代基因學之父格雷戈爾·孟德爾發現，花朵中有一種基因能夠控制某種蛋白質的形成，而這種蛋白質能給花瓣著色。基因經過轉錄、翻譯，產生具有特異生物學功能蛋白質分子的過程，被稱為“基因表達”。基因表達出現錯誤，就可能導致疾病。最近熱映電影《我不是藥神》中的“主角”格列衛，對治療慢性粒細胞白血病療效好，而這種病是由名為“酪氨酸激酶”的蛋白質引起的，它是基因突變的產物，會給其他正常細胞亂發指令。

揭示環境因素對基因組的作用，是現代基因組學和預防醫學的主要挑戰。為揭示基因和環境因素對慢性疾病尤其是癌癥的影響，為早期干預和治療奠定基礎，2008年起，加拿大政府投資創設了“加拿大明天合作計劃”（CPTP），30-74歲的加拿大人每70人就有一人加入該項計劃。這個加拿大規模最大的精準醫藥行動，目前匯集了31.5萬加拿大人的700多項數據，包括以往健康信息和各種環境暴露因素，希望在基因突變風險發生前采取預防措施，這和我國傳統醫學“治未病”的理念不謀而合。

目前CPTP包括5個區域性子計劃，涉及8個省，魁北克省的“卡塔基納”（CARTaGENE）子計劃是其中之一，目前參與者超過4萬人。“卡塔基納”子計劃由加拿大安大略癌癥研究所菲利普·阿瓦達拉領銜的13人研究團隊主導，對生活在魁北克省3座城市的1007位受試者展開分析。這3座城市分別是人口密度4500人/平方公里、城市化水平較高的蒙特利爾，人口密度1140人/平方公里的較小規模城市魁北克市，以及城市化程度較低、人口密度僅有800人/平方公里的小城薩格奈拉克圣尚。

受試人群由40至70歲的男女組成，他們將相關信息提供給“卡塔基納”的生物標本和健康數據存儲基地，包括血壓、血細胞數量、血糖水平、心血管功能狀態以及既往病史，以及吸煙、飲酒和體育活動等個人生活習慣信息。他們還要報告周邊環境的信息，比如與公共綠地之間的距離、居住歷史、暴露于紫外線的程度等。這項研究，分析了包括生物標本、健康問卷和環境因素在內的超過160萬個數據，成為“有史以來最大規模的一次同類研究”。

基因變異：環境影響大過遺傳因素

初步實驗結果顯示，具有相同祖系基因、生活在不同地區的人，在基因表達上存在顯著差異；而生活在同一地區、祖系基因不同的人，在所有對比項目中其基因表達幾乎不存在任何差異。基因變異集中于3類基因，它們主要負責控制氧氣交換、炎癥反應和G蛋白偶聯受體等。G蛋白偶聯受體包括一大類數量可觀的蛋白質，直接影響細胞對外界刺激做出反應，是精準藥物治療非常重要的目標之一。這項研究表明，基因變異未必是“娘胎里帶來的毛病”，更可能是“生活在哪里”所致。

二氧化硫致170種基因變異

研究者發現，受試者的單核白細胞數、低密度脂蛋白、呼吸功能以及肝酶、天門冬氨酸轉氨酶、谷氨酰轉肽酶等指標，與居住環境的二氧化硫、臭氧濃度存在最密切的相關性。

其中，二氧化硫對心血管功能產生的破壞性影響，比二氧化氮和臭氧更高。空氣中的臭氧含量往往會隨日照和其他氮氧化物的含量變化而發生波動，不可控因素更多，相較而言，二氧化硫與基因變異之間的重復性研究更加便于開展。基于這些因素考慮，研究人員隨后運用高通量基因分析手段（一次可分析多個樣品或對同一樣品進行多種分析），針對二氧化硫開展為期兩周的相關性測試。

經過分析，研究人員確信，受試者有170個基因變異與兩周內接觸二氧化硫的狀況有緊密聯系，這些變異集中影響人的肺活量、肺部疾病、肝酶和動脈硬化情況，而與受試者的患病史、是否吸煙、社會經濟狀況等絕大多數環境因素聯系較少或根本無關。研究人員接下來的分析發現，空氣污染物（主要指PM2.5、二氧化氮、臭氧和二氧化硫）會促進基因突變向高血壓、動脈硬化、哮喘甚至是某些癌癥等臨床病變轉化。

研究團隊表示，此次研究運用大數據分析環境與基因之間的關系，對于因工業化而導致空氣污染較重的東南亞等地區，有十分重要的現實意義。他們還呼吁全球科研人員能夠充分利用CPTP提供的數據庫，共同推動從基因層面對疾病加以預防與治療。目前，CPTP有限度地向各國研究人員開放了人口隊列研究數據和生物樣本庫。

空氣污染對人體有這么大的危害，除了隨時準備戴上口罩之外，源頭減排才是正解。比如哥倫比亞已將參加體育運動的權利寫進憲法，首都波哥大始于1974年的“給自行車和行人讓道”項目（The Ciclovia）已成每周慣例：所有車行道路在周二、周四的晚上，周日的上午和公共節假日對機動車禁行，讓經常處于尾氣排放污染之中的道路安靜下來，變成行人和自行車愛好者的運動場。活動成本主要由波哥大政府買單，而好處則是由于體質增強、污染減少，該國居民死亡人數下降了30%。