氣象要素與腦卒中發生及預后關系的研究進展

姜國晶，王林，李新

(天津醫科大學第二醫院 a.老年病科，b.神經內科，天津300211)

人類所生活的直接環境和作為整體的自然環境均會對人類的健康產生多方面的影響[1]。全球變暖的特點是夏天氣溫更高、熱浪更多，同時冬天氣溫更低，在一些氣候較為溫和的區域，人們尤其需要適應這種天氣條件的變化[2]。環境因素中的氣象要素主要包括氣溫、氣壓、濕度、降水以及日光等。近年來，氣象要素與腦卒中的發生及預后方面的研究逐漸增多。研究環境溫度對腦卒中的影響主要包括日平均氣溫或月平均氣溫、最大或最小氣溫以及氣溫變化或波動與腦卒中的關系。日平均氣溫代表了整日和整夜的暴露，是最好的暴露指標，且更容易解釋結果。一項薈萃分析表明，較低的溫度與腦卒中的高風險顯著相關，低溫的死亡風險延遲效應顯著，但這種滯后效應不超過2周[3]。另有研究表明，減少日光暴露可增加腦卒中的發生率[4]。日光暴露的減少可降低血漿維生素D水平，而血漿維生素D缺乏與心血管疾病(包括腦卒中)發生率、病死率升高相關[5]。現就氣象要素與腦卒中發生及預后關系的研究進展予以綜述。

1 氣象要素概述

氣象要素是表明大氣物理狀態、物理現象的要素。除氣溫、氣壓、濕度、降水、日光等常見的氣象要素外，擴大氣象要素的概念還包括日光輻射和大氣電特性等。物質以電磁波的形式放射能量，稱為輻射。太陽輻射的描述主要包括波長、照度和時間變化三個方面。日光主要由紫外線(波長為100～400 nm)、可見光(波長400～780 nm)和紅外線(波長780 nm至1 mm)組成，而紫外線又分為短波紫外線(波長100～280 nm)、中波紫外線(波長280～315 nm)和長波紫外線(波長315～400 nm)；短波紫外線被大氣層的臭氧層完全吸收，到達地球表面的紫外線主要是中波紫外線和長波紫外線，中波紫外線受臭氧層影響較大，但日光和地球的夾角對其影響最大，有季節變化特點[6]。中波紫外線和長波紫外線均可穿過表皮至真皮發揮生物學效應，且中波紫外線和長波紫外線均與維生素D合成相關[5]。可見光是視覺能感知的電磁波，紅外線有熱效應。

2 氣象要素對腦卒中的影響

2.1氣溫和氣壓對腦卒中的影響 氣溫和氣壓對腦卒中的發生和預后均會產生影響，且有明顯的季節變化，同時氣溫和氣壓對缺血性腦卒中和出血性腦卒中的影響也不盡相同。

2.1.1對缺血性腦卒中的影響 冬季腦梗死的發病率較高，胡亞會等[7]對比分析天津市1 198例急性腦梗死患者與同一時期的氣壓、氣溫、相對濕度等氣象資料，結果發現，急性腦梗死在冬季高發，且急性腦梗死月發病例數與月平均最高氣溫、月平均氣溫、月平均最低氣溫均呈負相關，與月平均氣壓呈正相關，而月平均最低氣溫和月平均氣溫日較差是影響急性腦梗死月發病率的氣象因素。有研究發現了初發急性腦梗死患者的發病規律：①年變化規律，發病逐年增加；②季節變化規律，冬季為發病高峰，春季為發病低谷；③月變化規律，1～2月為發病高峰，3～4月為發病低谷；④周變化規律，星期一發病率最高，星期五發病率最低[8]。Qi等[9]通過研究天津市寒冷季節缺血性腦卒中的發生與氣象要素的關系，發現缺血性卒中與溫度和氣壓變化均顯著相關；亞組分析表明，老年人和女性對氣象條件變化更敏感。大連市的一項研究表明，急性腦梗死在冬季(12月、1月、2月) 高發，滯后分析提示，發病當日氣溫與急性腦梗死的發病相關性最強，日平均氣溫、日照時數與急性腦梗死的發病呈負相關，日平均氣壓與急性腦梗死發病呈正相關；值得注意的是，心源性栓塞與氣象因素的相關性最高，與日均氣壓呈正相關，與日均氣溫和日照時數呈負相關[10]。有研究發現，春季和冬季缺血性腦卒中的發病率較高[11]；也有研究表明，春季缺血性腦卒中的發病率最高[12-13]。氣溫日較差>7 ℃，缺血性心腦血管疾病發病風險升高，日較差>10 ℃則出現即時效應[12]。氣溫和氣壓對TOAST(Trial of Org 10172 in Acute Stroke Treatment)分型中腦卒中各亞型的影響不一，通過對每日發病人數和當日氣溫、氣壓的相關性分析，發現日最高氣溫1 d差與小動脈閉塞型急性缺血性腦卒中發病人數呈正相關，與動脈粥樣硬化型腦卒中發病人數呈負相關；日溫差與動脈粥樣硬化型腦卒中發病人數呈正相關，與心源性栓塞發病人數呈負相關；日平均濕度3 d差、日平均氣壓1 d差與動脈粥樣硬化型腦卒中發病人數呈正相關[13]。

此外，Jiminez-Conde等[14]研究發現，氣壓的變化與缺血性腦卒中呈負相關(OR=2.41，P<0.001)，且僅限于非腔隙性腦梗死。尼日利亞一項關于高血壓相關住院患者病死率與氣候關系的研究表明，死于腦卒中的患者占34.8 %，其中1月、2月、8月和9月是死亡高峰，這種現象主要與雨季及西非海岸燥風(哈馬丹風)有關；直線回歸分析表明，高血壓相關住院患者的病例數主要與月最低氣溫及太陽輻射有關[15]。中非班圖金沙薩大學醫院進行了一項缺血性腦卒中與熱帶季節關系的研究，該研究共納入303例初診為腦梗死的患者，結果顯示，在氣溫高的季節，腦梗死的發病率升高[16]。莫桑比克一項關于短期溫度變化與腦卒中關系的研究共納入651例腦卒中患者，結果發現，不同季節腦卒中的發病率比較差異無統計學意義，而最低溫度的驟降與腦卒中的發病率增加顯著相關[17]。上述研究表明，不同地域、同樣的季節，腦梗死的發病特點也不完全相同，提示可能有其他因素參與腦梗死的發病。

季節變化對腦梗死預后也有影響。薛娟娟等[18]根據發病時間將1 871例急性腦梗死患者分為春、夏、秋、冬四組，結果發現，急性腦梗死患者轉歸良好的月高峰為8月，其次為4月，最后為12月，且季節變化對年齡≥65歲的急性腦梗死患者的轉歸影響更大。在調整年齡、性別和腦卒中亞型等因素后發現，與夏季發病的患者相比，春季和冬季發病的患者發病初期病情更嚴重，且發病90 d后，春季和冬季發病患者預后不良的比例遠高于夏季發病的患者[19]。日本一項關于不同季節腦卒中病死率的研究顯示，春季和冬季腦卒中患者的7 d和28 d病死率是夏季的2倍；與夏季相比，春季和冬季缺血性腦卒中患者的預后較差[20]。

2.1.2對出血性腦卒中的影響 出血性腦卒中包括腦出血和蛛網膜下腔出血，蛛網膜下腔出血最常見的原因為動脈瘤破裂。腦出血發病與氣壓關系更密切，與溫度關系的相關研究結果目前尚不一致。楊西等[21]分析了大連市腦出血日發病例數與每日氣象因素變化的相關性，結果發現，大連市腦出血患者的發病存在季節性變化，冬季發病患者較多，夏季發病患者較少，每年的12月和次年1月發病率最高，7月和8月的發病率最低；且日均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫均與腦出血發病率呈負相關，與日均氣壓和日最大風速呈正相關。劉娜等[22]對1 125例急性腦出血患者的腦出血發病與每日氣溫、濕度、氣壓、風向、降雨量的關系進行分析發現，腦出血發病率與日平均最高氣溫、日平均最低氣溫和日平均氣溫均呈負相關，與日平均氣壓呈正相關。然而，有學者通過對3 484例出血性腦卒中患者的回顧性研究發現，出血性腦卒中無季節變化規律[11]；Jiminez-Conde等[14]通過研究3年的氣象資料以及同期腦卒中患者的發病資料發現，溫度對出血性腦卒中影響不大，出血性腦卒中的發生僅與氣壓的變化呈正相關，氣壓升高，出血性腦卒中的發病率也升高。

溫度降低和氣壓升高均會增加動脈瘤性蛛網膜下腔出血(aneurysm subarachnoid hemorrhage，aSAH)的發病率。美國新澤西州的一項研究表明，低溫和高氣壓與顱內aSAH有關[23]。韓國的一項研究提示，月平均溫度每升高1 ℃，aSAH的發病風險可降低約0.5%[24]。目前關于大氣壓與aSAH發生相關性的研究結果并不一致。部分研究者認為，大氣壓與aSAH密切相關，大氣壓升高或出現相對的大氣壓升高，aSAH的發病率也會增加[25-26]。Setzer等[27]研究發現，大氣壓的變化引起aSAH發病率增加的可能原因為：①顱內壓隨著大氣壓的變化而變化，導致動脈瘤內的壓力增加；②收縮壓可能隨著大氣壓的升高而升高，這兩者均易誘發動脈瘤破裂。Jehle等[26]研究發現，與當日內大氣壓無變化時相比，當日內大氣壓變化時aSAH的發病率升高(P<0.01)；夏季大氣壓變化與aSAH發病無關，而秋季和冬季天氣寒冷且有大氣壓變化時aSAH的發病率是僅寒冷時的2.99倍。關于海洋氣候對aSAH影響的研究表明，春季和秋季aSAH的發病風險最高，大氣壓>1 010 hPa且高氧分壓時aSAH的發病風險最高，大氣壓<950 hPa且低氧分壓時aSAH的發病風險最低[28]。另有研究表明，aSAH發作前2天和前3天的大氣壓變化與aSAH高發獨立相關[29]。

2.1.3氣溫和氣壓影響腦卒中的機制 高血壓是腦卒中的重要危險因素，氣溫影響血壓的機制可能為低溫可導致交感神經系統興奮，進而導致心率加快、外周血管收縮、血壓增高[30]。反復暴露于寒冷狀態，可導致交感神經系統興奮，去甲腎上腺素分泌增多[31]。寒冷狀態下汗液分泌減少，因此氯化鈉損失也減少。另外，一些因寒冷而出現的其他反應對血壓也有間接作用，如體重增加、睡眠時間、體力活動等。老年人的血壓與溫度呈顯著負相關[32]；社會經濟地位低的人，溫度與血壓有更強的相關性[33]。呼吸道感染和消化道感染在氣溫波動大的冬季高發，而感染是腦血管病的獨立危險因素。腦卒中患者大多有動脈粥樣硬化、管壁斑塊、小動脈透明樣變以及微小動脈瘤形成等血管改變，當氣溫降低時容易出現血管閉塞或破裂出血。寒冷可導致血液中的紅細胞和血小板計數增加，進而導致血液流變學改變，使血液黏滯性和血細胞比容升高[34-35]。

2.2日光對腦卒中的影響 日光主要通過可見光和日光輻射(主要為紫外線)對人體產生影響。日光輻射也是隨著季節變化而變化的氣象要素，但針對日光與缺血性腦卒中及出血性腦卒中關系的獨立研究較少，相關研究主要集中于維生素D與腦卒中的關系。日光能夠直接改變維生素D水平，當暴露于紫外線B時，皮膚會產生維生素D，而維生素D缺乏是腦卒中的潛在危險因素[36]。美國的一項研究表明，較低水平的日光輻射與腦卒中高發病率相關，且與更久遠的時間節段相比，近期的暴露時間節段與腦卒中的相關性更顯著，提示短期(數天到數月)的日光輻射與溫度暴露易誘發腦卒中[37]。另有薈萃分析表明，較低的維生素D水平與缺血性腦卒中相關[38]，但具體機制目前尚不明確。

日光影響腦卒中的可能機制主要包括：①維生素D的相關作用，人體的維生素D主要通過日光中的紫外線照射皮膚產生。維生素D缺乏與高血壓密切相關，其可持續激活腎素-血管緊張素-醛固酮系統，增加血管緊張素分泌，導致血管硬化、內皮功能失調，進而導致高血壓進展、惡化[39]。動物模型和人體試驗均證明，維生素D缺乏可導致血壓升高，冬季紫外線照射減少，導致維生素D儲存減少，進而致甲狀旁腺素分泌增多和血管平滑肌增生，從而通過增加血管平滑肌鈣內流以及腎上腺素的反應加速血管收縮[5]。一項針對維生素D與難治性高血壓關系的研究表明，血維生素D水平低，血壓不容易控制，而補充維生素D后，有利于降壓[40]。②褪黑素的相關作用，約30%的腦卒中患者在疾病發生后的前5年有抑郁癥狀[41]，腦卒中后抑郁顯著影響患者的精神和軀體，進而對康復產生重要影響。一項利用日光治療腦卒中后抑郁的隨機雙盲對照試驗表明，通過每日≥0.5 h日光暴露、4周內≥14 d的治療，患者的抑郁癥狀顯著好轉，且患者每日活動量增加，更有利于恢復至健康狀態[41]。日光治療腦卒中后抑郁的機制目前尚不清楚，而人類季節性情感障礙的發生機制可能與基因、緯度以及光周期有關，光照能夠改善季節性情感障礙患者的癥狀，可能與外界光線被視網膜感知傳至視交叉上核，由視交叉上核發出纖維至松果體，松果體再通過分泌褪黑素實現對下丘腦-垂體-甲狀腺軸等的調節，從而發揮作用[42]。

3 小 結

在氣象要素對腦卒中影響的研究中，氣溫、氣壓、濕度等對腦卒中影響的研究較多，而日光對腦血管病影響的研究則較少，且具體機制目前尚不清楚。日光對腦卒中影響的可能機制為日光中的紫外線通過影響人體皮膚維生素D的合成和褪黑素的分泌而發揮作用。人體內的維生素D水平與食物及紫外線效應有關。維生素D和褪黑素均可通過多種途徑發揮作用。氣溫和日光均隨季節的變化而變化，深入研究日光與腦卒中的關系，探索適宜的日光輻射暴露程度，對健康有益。深入研究氣象要素對人體的作用機制和變化規律，對于防治腦卒中有重要意義。