PM2.5與急性心肌梗死關系的研究進展

秦雪婷，張梅

環境是人類生存和發展的重要基礎，是人-社會-環境醫學模式的重要一環。如今大量研究發現，呼吸系統、心腦血管等系統疾病的發生均與環境污染有關［1］，同時大氣污染又是環境污染中不容忽視的組成部分，嚴重威脅著人類的健康。PM2.5（Particulate matter 2.5）是大氣污染物的組分，具有危害范圍廣、持續時間長等特點，同時參與多種疾病的發生發展及不良預后，據統計，僅2012年，我國104個城市中約有78.5 萬人死于PM2.5 暴露［2］，其中心血管系統疾病死亡與顆粒物污染密切相關［3］。

隨著社會老齡化的發展，心血管疾病發生率不斷升高。《中國心血管病報告2017》顯示中國心血管病患病率及死亡率呈上升趨勢，心血管病死亡占居民疾病死亡構成40%以上，居首位，高于腫瘤及其他疾病；據推算心血管病現患人數2.9 億，冠狀動脈粥樣硬化性心臟病1 100 萬［4］。冠狀動脈粥樣硬化性心臟病又以急性心肌梗死（acute myocardial infraction，AMI）病死率最高［5］。在AMI 的預防與治療中，家庭及社會承擔著大量的醫療負擔，積極尋求AMI 危險因素及優化AMI 患者康復治療措施，將有效提高人們的生活質量［6-7］。近年來，PM2.5 對心血管系統疾病的影響引發了眾多學者的關注，本文旨在總結PM2.5 與AMI 的關系，呼吁人們關注PM2.5對AMI 發病率及病死率的影響，從而積極采取防護措施，提高生活及生存質量。

1 PM2.5概述

PM2.5 是指環境中空氣動力學直徑≤2.5 μm 的顆粒物，因此又被稱為“細顆粒物”，其來源廣泛，可分為自然來源及人為來源。前者主要通過揚塵、沙塵暴、火山噴發等自然現象產生；后者主要通過燃料燃燒、農作物秸稈燃燒、尾氣排放等人為活動產生。根據24 h 空氣中PM2.5 的平均濃度，空氣質量可分為優（0～35μg/m3）、良（35～75μg/m3）、輕度污染（75～115 μg/m3）、中度污染（115～150 μg/m3）、重度污染（150～250 μg/m3）、嚴重污染（＞250 μg/m3）6 個等級［8］。由于我國近年來對產業結構、能源結構等方面的調整，大氣污染狀況明顯改善，但是我國大氣環境問題形勢依然嚴峻，PM2.5 治理依然任重道遠［9］。呼吸道吸入途徑為PM2.5 進入人體內的主要方式［10］，PM2.5 因其直徑小、質地輕，能夠彌漫于大氣或懸浮于空氣中，通過攜帶病毒、細菌等隨呼吸道進入體內，深入細小支氣管，沉積于肺泡內從而引發肺炎、哮喘等呼吸系統疾病［11］。PM2.5 還能夠透過呼吸道黏膜隨血液進入循環系統到達心臟誘發心律失常、缺血性心臟病等心血管系統疾病［12］。

2 AMI

AMI 是在冠狀動脈內粥樣斑塊的基礎上，不穩定斑塊破裂從而導致血栓形成造成管腔狹窄或由于冠狀動脈痙攣導致相應心肌氧供不足使得局部心肌壞死的缺血性心臟病［13］。臨床常表現為心悸、胸悶、呼吸困難、胸骨后或心前區持續壓榨性疼痛并向左上肢、頜下放射等，持續時間通常超過15 min，且不能通過舌下含服硝酸甘油緩解；血液檢查通常表現為肌鈣蛋白、肌紅蛋白、肌酸激酶同工酶等升高；心電圖呈現ST段弓背抬高、病理性Q波、T波高尖等表現。AMI主要通過溶栓、冠狀動脈介入術、冠脈搭橋術等恢復閉塞血管內血液再通，但缺血再灌注損傷、致命性不良心血管事件的發生仍然嚴重影響患者的預后。因此，即使AMI治療手段不斷提高，醫療資源不斷充足，AMI在急性期的致死率仍可高達30%［14］。

3 PM2.5與AMI關系的臨床研究

3.1 PM2.5 對AMI 發病率的影響 多項研究證實PM2.5 與AMI 發 病 率 呈 正 相 關。Wang 等［15］運 用Logistic回歸分析對上海某地區972例AMI患者的住院資料及當地氣候資料進行病例交叉研究發現，AMI 住院率隨著空氣中PM2.5 濃度的增加而增加。Haikerwal等［16］對澳大利亞維多利亞州PM2.5與AMI關系的病例對照研究顯示，AMI 急診就診率與PM2.5濃度呈正相關。

同時，通過對比研究還能夠發現PM2.5 對AMI發病率的影響具有時間相關性。Zhang 等［17］對北京安貞醫院2 749 例AMI 患者進行的橫斷面研究發現PM2.5 濃度升高10 μg/m3，其后1 d 對于年齡≥65 歲的患者ST 段抬高型心肌梗死患病風險較＜65 歲患者增加15%，在男性、吸煙及高血壓人群中更為顯著。國外其他學者通過研究也得出相應的結論，Weichenthal等［18］對加拿大哥倫比亞省一項涉及3個研究中心2 881 例AMI 的病例對照研究顯示，年齡≥65 歲老年人，高濃度PM2.5 持續暴露3 d，AMI 的發病風險隨之增加。

以上研究表明，具有AMI 高危因素的人群必須關注PM2.5日均濃度，在PM2.5 濃度較高時減少出行，或做好必要的防護，如佩戴口罩等；在暴露于中重度污染環境后出現心前區不適癥狀應及時就醫，排除AMI可能性。

3.2 PM2.5 對AMI 患者預后的影響 Liu 等［19］運用Logistic 回歸分析探究中國26 個城市PM2.5 濃度與AMI 患者再住院率的關系發現，PM2.5 濃度升高會增加ST 段抬高型心肌梗死患者的再住院率。Zang等［20］對598例就診于泰達國際心血管病醫院的AMI患者進行為期1年的隨訪，顯示AMI患者1年內主要不良心血管事件發生率與患者居住地PM2.5平均濃度呈正相關。Liang 等［21］研究中國香港地區PM2.5濃度與AMI 死亡率之間的關系表明，PM2.5 平均濃度連續2 d增加10μg/m3，AMI死亡率增加2.35%，在女性和老年人中更為明顯。

因此，在PM2.5 中重度污染的環境中，不適于AMI 患者的療養及心臟功能康復，建議在PM2.5 污染程度較重，持續時間較長地區的AMI 患者家庭配備空氣凈化系統，減少室外活動。有條件的患者可以移居至PM2.5污染較輕地區渡過AMI急性期。

4 PM2.5對AMI致病機制的研究

AMI的致病機制是在冠狀動脈粥樣硬化病變基礎上粥樣斑塊糜爛、破裂、血栓形成導致管腔痙攣或狹窄，與機體內神經、體液、內分泌多因素密切相關。關于PM2.5導致AMI的發病機制的基礎研究有眾多猜想，例如PM2.5 增加AMI 的危險因素、致炎、誘導自噬以及下調膜修復蛋白MG53的表達等。

4.1 PM2.5通過增加AMI高危因素導致AMI 高血壓、糖尿病、高脂血癥、肥胖等是AMI 發生的高危因素［22］。眾多學者研究發現PM2.5能夠通過增加上述高危因素暴露從而增加AMI 的發病率及病死率［23］。Xie等［24］研究發現PM2.5與高血壓的關系呈非線性，當PM2.5濃度在47.9μg/m3以上，每升高10μg/m3收縮壓升高0.569 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），舒張壓升高0.384 mmHg；同時，該研究發現2.3%的育齡人群高血壓患病可歸因于PM2.5 暴露。Cai 等［25］的薈萃分析顯示，高血壓發生率與PM2.5濃度增加呈正相關。Xu等［26］發現長期暴露于平均濃度為94.4μg/m3PM2.5 環境小鼠的葡萄糖耐量及胰島素水平均高于非暴露組小鼠，證實長期暴露于PM2.5 可致糖耐量減低、胰島素抵抗。Ge 等［27］對暴露于PM2.5的野生型（WT）和非活性的菱形蛋白2（inactive rhomboid-like protein 2，iRhom2）基因敲除小鼠肝臟組織學、炎癥反應、糖耐量、血清參數等進行分析發現，長期PM2.5 暴露通過iRhom2/腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）通路觸發炎癥，引起肝臟脂肪變性和血脂異常。Liu 等［28］研究發現PM2.5 通過單核細胞趨化因子- 1（Monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）導致血脂代謝紊亂和脂質沉積。Chen等［29］記錄了暴露于PM2.5環境中的母體裸鼠后代的生長軌跡發現，雄性子代成年后棕色脂肪組織增加、體質量增加、肥胖增多，焦磷酸測序顯示瘦素脂肪細胞的啟動子甲基化在PM2.5暴露的成年雄性子代中顯著增加、瘦素啟動子甲基化增加、正常瘦素分泌水平下降，與體質量呈正相關；同時檢測附睪脂肪中炎癥標志物的表達發現，雄性后代的相關炎癥標志物TNF-α 和MCP-1 表達均顯著增加，認為脂肪炎癥是造成肥胖的另一關鍵因素。

4.2 PM2.5通過致炎導致AMI 炎癥在冠狀動脈粥樣硬化形成及加劇斑塊不穩定過程中起著重要作用，PM2.5 也能夠通過促進炎癥反應進而促進AMI的發生［30］。Li等［31］發現暴露于PM2.5可顯著提高野生型小鼠巨噬細胞炎癥因子標志物白細胞介素（IL）-1 和環氧化酶-2 的表達水平。Jin 等［32］發現，PM2.5暴露通過激活小鼠心臟組織中表皮生長因子受體（EGFR）/蛋白激酶B（Akt）信號通路，使核因子（NF）-κB-p52/P100和NF-κB-p65蛋白的表達水平升高，NF-κB 調節下游C-X-C 趨化因子1（C-X-C chemokine ligand 1，CXCL1）、IL-6、IL-10 等多種炎癥因子，可能直接導致心血管炎癥和冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的發病。Li 等［33］證實PM2.5 可激活NF-κB 通路，增加下游炎癥因子IL-1β 和IL-6等的表達。

4.3 PM2.5通過自噬導致AMI 自噬是細胞實現自身代謝及細胞器更新的一個正常的過程，自噬可以維持機體的代謝以減少損傷，從而保護機體，但是，過度的自噬會導致心肌細胞的凋亡，加劇對相關缺血部位的損傷［34］。Tong 等［35］利用Western blot 檢測暴露于PM2.5的SD大鼠的血液及心肌細胞自噬體、微管相關蛋白輕鏈3（LC3）Ⅱ、LC3Ⅰ、法尼脂衍生物受體（Farnesoid X recertor，FXR）蛋白表達，發現PM2.5 暴露使相應自噬水平均明顯高于對照組，而FXR基因敲除的SD大鼠，相應蛋白表達水平隨之降低、心肌梗死面積減少、心肌細胞損傷減低，因而推測PM2.5暴露通過FXR誘導自噬加劇AMI的發展。

4.4 PM2.5 通過降低膜修復蛋白表達導致AMI 發生 Mitsugumin 53（MG53）蛋白是一種特異性存在于心肌及骨骼肌，用于修復心肌細胞及骨骼肌細胞的修復蛋白。PM2.5 暴露可通過下調MG53 蛋白的表達影響膜修復，加劇AMI 缺血缺氧的嚴重程度。張苗等［36］發現，PM2.5 暴露組大鼠心肌梗死面積明顯高于對照組，左室射血分數顯著低于對照組，MG53 蛋白膜修復蛋白表達水平降低，心肌損傷擴大，心肌梗死程度加重。

綜上所述，PM2.5能夠通過增加AMI危險因素、致炎、誘導自噬以及降低膜修復蛋白表達等多環節加劇AMI 的發病率及病死率。當期，對于環境保護及污染治理的研究迫在眉睫，深入研究PM2.5 對AMI造成的影響，探討其致病機制，并采取措施積極防控，將對心肌梗死患者預后提供重要的理論依據。