烏魯木齊市空氣顆粒物對哮喘患者肺功能影響的研究

張莉 凌敏

大氣細顆粒物(fine particulate matter，PM) 是指依據(jù)環(huán)境空氣中的空氣動力學當量直徑區(qū)分的顆粒物，大量流行病學研究表明，PM能引起機體呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)疾病，其主要損傷機制包括氧化應激和炎癥反應損傷、遺傳損傷、免疫損傷、細胞自噬和凋亡等。目前，國內(nèi)外已經(jīng)有較多研究證實了空氣細顆粒物污染對健康人以及哮喘患者肺功能的影響。研究表明，大氣中PM2.5，每升高10 ug/m3，人群呼吸系統(tǒng)疾病的死亡率則從2．1%增加到3．75%[1]。PM 2．5的危害一方面是其沉積在肺泡中的刺激作用，另一方面是它的載體作用，吸附大量有毒物質(zhì)。長期暴露于空氣顆粒物粒徑 ≤10 m (particulate m atter≤10 m in aerodynam ic diam eter， PM10) 和 2． 5 m(p articulate m atter≤2.5 m in aerodynam ic diam eter，PM 2.5)、 二氧化氮 (nitrogen dioxide ， NO2， ) 、 二氧化硫 (sulfur dioxide， SO2： ) 可導致第一秒用力呼出氣容積 (forced expirator y volume in 1 second ， FEV1) 和用力肺活量 (forced vital capacity，F(xiàn)VC)下降，其中以PM 10可導致 FEV1和 FVC下降的證據(jù)更一致[2]； 此外也有研究發(fā)現(xiàn) PM2.5、NO、 臭氧(ozone， 03)等空氣污染物對健康成人FEV1、 FVC有短期負性影響。綜合近幾年國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，其中對于空氣中不同顆粒物對于兒童、成人哮喘患者，肺功能影響數(shù)據(jù)不一，荷蘭的PATY研究[3]、歐洲的ES-CAPE研究以及希臘的研究[4]均沒有發(fā)現(xiàn)PM10對健康兒童肺功能的影響。2017年北京協(xié)和醫(yī)院一項研究證實空氣中PM10暴露3個月對肺通氣功能產(chǎn)生負面影響，暴露濃度越高，肺功能下降越顯著[5]。 近年來，因空氣污染導致的健康問題不斷增加，尤其是呼吸系統(tǒng)疾病,其原因可能為空氣中顆粒物能夠激活上皮細胞谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶去磷酸化[6]，可直接影響肺的通氣功能，誘發(fā)氣道炎癥反應，引起肺部炎癥及免疫反應等[7-8]。一項研究表明，PM10可以通過礦物質(zhì)成分誘導紅細胞溶血[9-10]。綜上所述，長期暴露于空氣細顆粒物會對集體產(chǎn)生諸多不利影響。

烏魯木齊是“一帶一路”政策的代表性城市，PM的濃度不僅影響患者健康，也會影響城市發(fā)展[11-12]。而烏魯木齊地理環(huán)境因素，冬季時間長，供暖時間長，隨著經(jīng)濟發(fā)展，機動車輛數(shù)目逐年增長，老齡化人口多，呼吸道慢性疾病患病率高，但針對本土研究空氣顆粒物暴露對呼吸道疾病的影響，目前數(shù)據(jù)少。故本研究重點關(guān)注在我市高污染條件下PM對哮喘患者及健康人群肺功能的影響，以利于地區(qū)相關(guān)環(huán)境保護、診療指南的制定。

資料與方法

一、一般資料

納入2018年9月年至2019年6月我院收治的哮喘病人100人，納入標準：(1) 年齡18-75歲，男性或女性；(2)規(guī)律藥物治療，無吸煙史或近1年戒煙。(3)符合哮喘診斷標準，符合哮喘的臨床特征：反復發(fā)生的呼吸困難，可伴有哮鳴音，自行緩解或使用支氣管擴張劑后癥狀緩解。病程中FEV1/FVC < 0.70，可逆試驗后或治療后FEV1/FVC 0.70， FEV1增加200 mL，增幅12%。；(4) 簽署知情同意書。排除標準：(1) 距離最近一次重度急性發(fā)作恢復4周之內(nèi)；(2)存在哮喘之外的其他急性或慢性呼吸疾病，包括肺部感染、或腫瘤；(3)血ALT或AST超過正常值上限2倍，血Cr超過正常值上限1.5倍；(4)左心功能不全，或惡性心率失常；(5)HIV陽性；(6)既往3個月內(nèi)急性腦血管事件(中風、短暫性腦缺血發(fā)作、急性冠脈綜合征)；(7)未治愈的惡性腫瘤；(8)精神疾病、藥物成癮、或酗酒；(9)哺乳、妊娠或計劃妊娠；(10)其他包括不適于隨訪的受試者，預計不能配合的受試者，有基礎(chǔ)疾病預計壽命小于2年者。

二、方法

每位受試者入組前需包括完善入組基線至少3次肺功能，記錄每次隨訪日期及肺功能，天氣數(shù)值，比較每個人不同時期肺功能指標的變化，并找出肺功能變化與天氣數(shù)值變化之間關(guān)系。本研究哮喘組選取2018年至2019年就診于我院診斷支氣管哮喘病人，并每年完成至少2次肺功能檢測，失訪5例，有15例患者于急性發(fā)作期近2周內(nèi)完善肺功能檢測，故排除，實際入組30人，年齡(51±13歲)，其中男12人，女18人。采用問卷調(diào)查及專業(yè)人員隨訪的方式，每位入組人員需按照隨訪時間完成肺功能及臨床評分(哮喘控制測試ACT評分及呼吸困難評分Borg指數(shù))比較不同月份、不同空氣顆粒物濃度下患者肺功能及各項評分的不同。

1 空氣顆粒物數(shù)據(jù)

分析觀察對象所在區(qū)域的大氣污染濃度水平，收集2018年9月～2019年6月重度污染區(qū)及輕度污染區(qū)大氣污染數(shù)據(jù)，PM資料以全國環(huán)保局網(wǎng)點監(jiān)測數(shù)據(jù)為準。選取4個監(jiān)測點的平均值。

2 肺功能

采用肺功能儀(德國 Erich Jaeger 公司)進行測定，肺功能測量儀的操作及取值標準遵照美國胸科協(xié)會和歐洲呼吸協(xié)會肺功能指南共識。記錄人員為經(jīng)過專業(yè)培訓的醫(yī)師，完成肺功能的檢查，并記錄病人每次隨訪的用力肺活量占預計值百分比(FVC%)、第1 秒用力呼氣容積占預計值百分比(FEV1%)，一秒率(FEV1/FVC)。

三、統(tǒng)計學處理

本次研究當中的所有數(shù)據(jù)均采用SPSS Statistics 19.0統(tǒng)計軟件進行處理，計量資料采用均數(shù)±標準差表示，重復測量間均數(shù)比較采用方差分析(F檢驗),多組之間兩兩比較采用SNK-Q檢驗的方法，描述變量間是否存在關(guān)聯(lián)性及關(guān)聯(lián)性的密切程度，采用相關(guān)性分析，計算Pearson相關(guān)系數(shù)。采用回歸分析描述多變量間相互關(guān)系及規(guī)律性。P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

一、哮喘組病人不同月份(2018年9月，2018年12月，2019年3月，2019年6月)空氣顆粒物PM2.5，PM10的濃度差異(見表1)。

由上表可知，PM2.5和PM10在各月份之間存在差異，2018年12月空氣顆粒物濃度明顯高于其他記錄月份。

二、哮喘組病人不同月份(2018年9月，2018年12月，2019年3月，2019年6月分別記錄為1,2,3,4)肺功能差異的比較(n=30)(見表2)。

由表2可知，不同的月份中，哮喘組病人的FEV1%、FEV1/FVC、ACT、Borg有顯著性的差異(P<0.05)。

三、哮喘患者肺功能指標與空氣顆粒物濃度相關(guān)性分析(n=30).空氣質(zhì)量中的PM2.5與FEV1%的相關(guān)系數(shù)為-0.225，P值為0.013，PM2.5與FEV1/FVC的相關(guān)系數(shù)為-0.310，P值為0.001，與ACT的相關(guān)系數(shù)為-0.416，P值為<0.001，與Borg指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.355，P值為<0.001)，表明PM2.5與FEV1%、FEV1/FVC、ACT存在顯著的負向相關(guān)，與Borg存在顯著的正向相關(guān)關(guān)系。空氣質(zhì)量中的PM10與FEV1%的相關(guān)系數(shù)為-0.207，P值為0.023，F(xiàn)EV1/FVC的相關(guān)系數(shù)為-0.292，P值為0.001，與ACT的相關(guān)系數(shù)為-0.399，P值為<0.001，與Borg的相關(guān)系數(shù)為0.327，P值為<0.001，表明PM10與FEV1%、FEV1/FVC、ACT存在顯著的負向相關(guān)，與Borg指數(shù)存在顯著的正向相關(guān)關(guān)系。

表1 不同月份PM2.5，PM10的濃度比較

表2 不同月份哮喘患者FEV1%、FVC、FEV1/FVC、ACT、Borg的比較(n=30)

四、回歸性分析

1 哮喘病人組分別以FEV1%，F(xiàn)VC%，F(xiàn)EV1/FVC為因變量，空氣質(zhì)量作為自變量，性別、年齡等作為控制變量進行回歸分析。

由表3可知，年齡的標準系數(shù)β為-0.222，其P值分別為0.020(P<0.1)，PM2.5的標準系數(shù)β為-0.298，其P值為0.011(P<0.1)因此年齡、PM2.5對FEV1%有顯著的負向影響。四個變量對FVC%都沒有顯著性的影響，以FEV1/FVC為因變量，年齡的標準系數(shù)β為-0.374，其P值為0.000(<0.05)，因此年齡對FEV1/FVC有顯著的負向影響。以ACT評分為因變量，性別的標準系數(shù)β為0.188，其P值為0.034(<0.05)，因此性別對ACT有顯著的正向影響。以Borg評分為因變量，性別的標準系數(shù)β為-0.318，其P值為0.000(<0.05)，PM2.5的標準系數(shù)β為0.616，其P值為0.064(P<0.1)因此性別對Borg評分有顯著的負向影響，PM2.5對Borg評分有顯著的正向影響(見表3)。

討 論

空氣污染已經(jīng)在世界范圍內(nèi)導致了嚴重的健康問題。根據(jù)WHO的數(shù)據(jù)，2012年，室外空氣污染導致全球370萬人過早死亡，其中約88%發(fā)生在低收入和中等收入國家[13-14]；同時，每年室內(nèi)空氣污染(僅包括固體燃料)導致430萬人過早死亡。呼吸系統(tǒng)容易受到空氣污染的影響。已有研究顯示所有空氣污染物中，空氣顆粒物(PM)對呼吸系統(tǒng)有負面影響的證據(jù)最強：PM會導致慢阻肺、哮喘、肺炎等疾病發(fā)病率和死亡率的增加[15-17]。一項分析了美國、韓國和中國臺灣地區(qū)1050萬份個人電子健康記錄的研究發(fā)現(xiàn)，懷孕時的空氣質(zhì)量和陽光充沛程度對孩子日后健康有影響。比如，孕早期空氣顆粒物 濃度高，日后出現(xiàn)心房顫動這種心律不齊的風險就高，也意味著卒中風險較高。若孕早期空氣污染一氧化碳高，則孩子日后抑郁風險高[18]。

表3 哮喘患者FEV1%、FVC、FEV1/FVC、ACT、Borg與空氣質(zhì)量、性別、年齡的回歸性分析

本研究結(jié)果顯示，哮喘病人以及空氣顆粒物(PM2.5，PM10)和不同月份監(jiān)測的肺功能指標之間存在差異，且經(jīng)過方差分析差異具有統(tǒng)計學意義。其中以2018年12月，2019年3月PM2.5、PM10出現(xiàn)高峰，表明冬季是烏魯木齊市空氣污染嚴重的高發(fā)期。考慮與烏魯木齊為北方城市，冬季需采取供暖措施相關(guān)。通過相關(guān)性分析，PM2.5、PM10分別與FVC%的相關(guān)系數(shù)為-0.5，-0.022，但P值均>0.05，無統(tǒng)計學差異，表明不同濃度空氣顆粒物暴露對哮喘病人的用力肺活量占預計值百分比(FVC%)沒有影響。兩種空氣顆粒物(PM2.5、PM10)均對哮喘病人FEV1%，F(xiàn)EV1/FVC，ACT存在顯著的負向相關(guān)，與Borg指數(shù)存在顯著的正向相關(guān)關(guān)系。為了進一步明確不同因素對各項指標間的影響，故進一步完善多因素變量間的回歸分析，得出PM2.5對FEV1%有更加顯著的負向影響，且對呼吸困難指數(shù)評分(Borg指數(shù))更加產(chǎn)生正向影響，空氣中PM2.5濃度越高，對哮喘患者而言，肺功能FEV1%越低，通氣功能障礙越明顯，同時臨床上病人胸悶、氣短等呼吸困難越明顯，呼吸困難指數(shù)評分越高。這也符合PM 2.5的理化特性，PM2.5，由于粒徑更小，重量輕、表面積大，在大氣中滯留時間長，傳播距離遠，易吸附空氣中各種有 毒有害物質(zhì)，且PM2.5中重金屬元素，如Hg、Cd、 Te、Pb、Mn、As等，及機動車尾氣排放的多環(huán)芳烴 含量高，所以PM2.5比PM10，更易進入呼吸道引起哮喘患者臨床呼吸困難、咳嗽、喘息等癥狀[19]。

本研究隨訪人數(shù)較少，同時由于人員分布于不同區(qū)域，采用的檢測地點只是取離家最近監(jiān)測點，存在距離及其他影響因素的誤差可能。目前仍在進一步尋找可明確測量出空氣顆粒物進入人體的量及種類，查閱國內(nèi)外文獻，國內(nèi)有專家通過分析尿液成分研究空氣顆粒物代謝，從而間接計算吸入人體的量，但也存在一定誤差，故我們擬下一步采用支氣管鏡下氣管抽吸物方法通過化學分析，提取更加準確的定量數(shù)據(jù)。

綜上所述，烏魯木齊市冬季空氣污染較重，空氣顆粒物PM2.5對哮喘患者肺功能FEV1%影響更大，PM2.5濃度越高，臨床上呼吸困難及咳嗽、氣喘癥狀越明顯，應加強重視。