氣象因素對腦血管疾病影響的研究進展

彭柳青 綜述,李才明審校

(1.廣東醫科大學第一臨床醫學院,廣東 湛江 524000;2.廣東醫科大學惠州市第一臨床醫學院,廣東 惠州 516000)

腦血管疾病是腦血管病變導致腦功能障礙一類疾病的總稱,其具有致死率高、致殘率高及預后差的特點[1]。據《中國心血管健康與疾病報告 2021概要》[2]顯示,我國居民腦血管疾病死亡率為149.56/10萬,占總死亡人數的22.17%,在所有死亡原因中,腦血管疾病位列惡性腫瘤(162.46/10萬)和心臟病(160.26/10萬)之后,為死因順位的第3位,其中腦卒中為腦血管疾病的主要臨床類型;自2004年以來,缺血性腦卒中和出血性腦卒中次均住院費用的年均增長速度分別為1.29%和4.59%。由此可見腦血管疾病是危害我國人民健康的主要疾病之一,給社會和居民帶來了沉重的經濟負擔。有研究表明,腦血管疾病除了與遺傳因素等內在因素有關外,與自然因素、環境因素、疾病因素、社會因素及生活方式等外在因素也顯著相關,其中氣象因素在腦血管疾病和事件發生的風險中發揮一定作用[3-4]。因此,本文系統、全面地描述了各種氣象因素(氣溫、大氣壓力、濕度、風速)對腦血管疾病的影響,以及探討各種氣象因素導致腦血管疾病的機制,有助于制訂出具有指導性、針對性的預防策略與措施,從而降低各種氣象因素在腦血管疾病中的誘發作用,減少腦血管疾病等不良事件的發生和醫療資源的使用。

1 各種氣象因素對腦血管疾病的影響

1.1氣溫對腦血管疾病的影響

1.1.1高溫對腦血管疾病的影響 有研究發現,熱暴露被認為與腦血管疾病死亡風險增加有關[5]。有研究總結了中國熱、冷暴露對死亡率影響的證據,發現溫度超過參考點每升高1 ℃,腦血管疾病病死率增加2%[相對風險(RR)=1.02;95%可信區間(95%CI):1.02～1.03][6]。一項以色列的全國性研究表明,較高的環境溫度可能與隨后幾天腦血管事件的風險增加有關[7]。另外有一項研究考察了中國、日本和韓國的 22 個東亞城市高溫和腦卒中死亡率的關聯,并進一步預測了各種氣候變化情景下高溫導致的死亡負擔;研究結果顯示,3個東亞國家的暴露-反應曲線均為“J”形,表明熱暴露與腦卒中死亡風險之間存在顯著相關,并且預計會在 21 世紀導致不斷增加的死亡率負擔,特別是在所有氣候變化情景下,中國將承受比日本和韓國更重的負擔[8]。

1.1.2低溫對腦血管疾病的影響 有研究顯示,低溫與腦血管疾病之間存在顯著關聯,其住院率和住院死亡率高峰在氣溫較低的冬季,而夏季最低[9]。一項薈萃分析結果顯示,溫度超過參考點每降低1 ℃,腦血管疾病死率增加3%(RR=1.03;95%CI1.02～1.04)[6]。在日本岐阜縣的一項研究中,研究人員探討了氣溫參數與死亡人數之間的關系,結果顯示,1月份(日本最寒冷的冬季)因腦血管疾病而死亡的人數最多,簡單的相關分析也表明,氣溫參數與腦血管疾病呈顯著負相關(P<0.05),因此較低的氣溫可能與腦血管疾病死亡人數增加有關[10]。一項巴西圣保羅市的研究結果表明,日平均氣溫與腦卒中死亡率有關,相對風險因年齡和性別而異,該研究發現,較低的溫度(低于15 ℃)時腦卒中死亡率高于較高的溫度(高于22 ℃),差異有統計學意義(P<0.05)[11]。在一項葡萄牙里斯本地區低溫和高溫效應對腦血管死亡率的時間差和影響的研究中,研究人員發現了溫度對腦血管疾病死亡率的非線性影響,里斯本地區冬季死于腦血管疾病的概率比夏季高7%[12]。

1.1.3極端溫度對腦血管疾病的影響 一項研究分析了1996-2017年巴西5個地區的10個微區域的腦血管疾病死亡率與極端氣溫之間的關系,研究結果顯示,巴西5個地區的極端高溫和極端低溫均與腦血管疾病死亡風險增加有關,其中相對極端低溫風險最高的是瑪瑙斯(RR=1.53;95%CI1.2～1.91)和坎波格蘭德 (RR=1.52;95%CI1.18～1.94),而相對極端高溫風險最高的是瑪瑙斯(RR=1.75;95%CI1.35～2.26)和巴西利亞 (RR=1.36;95%CI1.15～1.60)[13]。有研究發現,浙江省臺州市溫度與腦血管疾病死亡率的關聯曲線呈“U”形,低溫臨界值為 12 ℃,高溫臨界值分別為25 ℃,極端高溫和低溫均與臺州市腦血管疾病死亡率增加有關[14]。有研究顯示,就22 ℃的最低死亡溫度閾值而言,累積暴露于7.3 ℃的極端低溫30 d(第一百分位)存在嚴重的死亡風險(RR=2.09,95%CI1.74～2.51);同樣,暴露在30 ℃極端高溫下30 d(第99百分位)的累積效應比當天暴露高52% (RR= 1.65,95%CI1.37～1.98)[12]。

1.1.4氣溫變化對腦血管疾病的影響 許多研究使用不同的氣象指標來檢驗氣候與人類健康之間的關系,如平均溫度、溫度日較差或環境溫度[15-17]。其中溫度日較差是指日最高氣溫和最低氣溫之間的差值,是與全球氣候變化和天氣變化有關的重要氣象指標。有一項甘肅省的研究顯示,高溫度日較差(19 ℃)和低溫度日較差(3 ℃)均與腦血管疾病住院率顯著相關(P<0.05)[18]。另外一項中國的研究發現,溫度日較差每升高1 ℃,在總日、熱日和冷日的滯后0～10 d內,腦卒中死亡率分別增加0.66% (95%CI0.28～1.05%)、0.12%(95%CI-0.26%～-0.51%)和0.67%(95%CI0.26～1.07),溫度日較差對中國各城市腦卒中死亡風險有顯著影響[19]。

1.2大氣壓力對腦血管疾病的影響 一項中國的研究發現,天津城區缺血性卒中發病與氣壓(均值、最小值)呈顯著正相關(P<0.05)[20]。有一項美國的研究揭示了天氣參數與腦卒中入院之間的相關性,結果表明,低氣壓與缺血性腦卒中住院人數增加有關[21]。有研究評估了韓國每日氣象參數與急性腦卒中發病率之間的關系,結果顯示,大氣壓力的日變化與缺血性腦卒中的發病率顯著相關,且在不同年齡組中相關性呈相反方向(年齡<65歲,RR=1.051,95%CI1.011～1.092;年齡≥65歲,RR=0.966,95%CI0.936～0.997)[22]。

1.3濕度對腦血管疾病的影響 有研究人員觀察到歐洲東南部地區腦卒中發病率與相對空氣濕度呈負相關(P<0.05)[23]。一項針對巴黎地區氣象因素與腦卒中之間關系的研究結果顯示,濕度每增加10%,腦卒中的額外相對風險(ERR)為3.93%(95%CI1.42～6.51,P<0.002),表明短期暴露在高濕度環境中與腦卒中的相對風險顯著增加有關[24]。

1.4風速對腦血管疾病的影響 有一項研究旨在確定部分氣象因素對立陶宛考納斯中年人群急性腦血管事件發生的影響,其研究結果顯示,在風速較高的日子里,一組老年受試者急性腦血管事件發生的風險會增加[25]。在一項分析風相關變量與急性腦血管意外發生之間關系的研究中,相關性分析結果顯示,風速、日風速范圍和風寒分別為[比值比(OR)=1.18,95%CI1.06～1.31]、(OR=1.08,95%CI1.02～1.14)和(OR=1.22,95%CI1.07～1.39),表明韓國濟州島發生急性腦血管意外事件的風險與風速、日風速范圍和風寒有關[26]。

2 各種氣象因素對腦血管疾病影響的機制

2.1氣溫因素對腦血管疾病影響的機制 以往的研究顯示高血壓為腦血管疾病的風險因素[4]。低溫可使血壓升高,一方面,低溫致使血管收縮相關分子上調,包括腎上腺素、去甲腎上腺素和腎素,這些分子會誘導外周血管收縮,增加外周血管阻力,并升高血壓;另一方面,寒冷暴露可能通過激活L型鈣通道、氧化應激,從而升高血壓;此外,低溫會導致血管舒張分子的產生減少,包括一氧化氮,從而導致血壓升高,繼而導致腦血管疾病的風險增加[27-28]。有研究表明,寒冷會引起腦血管危險因素(高血壓、高血糖、高脂血癥、心房顫動)的季節性波動,并且這些危險因素在冬季的控制率較低,是腦血管疾病發生的機制之一;此外,交感神經系統和腎素-血管緊張素系統的激活及其下游信號通路(促炎性血管緊張素Ⅱ、基質金屬蛋白酶-9及其抑制劑TIMP-1之間失衡、活化的血小板和功能失調的免疫細胞)也是導致腦血管疾病的主要原因[29-30]。

當暴露于高溫環境中時,身體需要通過出汗來增加熱量擴散,可能會引起脫水,脫水可能導致血漿容量減少、血液黏稠度增加和血壓下降,從而增加腦血管意外事件發生的風險[31]。有研究表明,暴露于熱浪中患者的凝血酶時間和活化部分凝血酶時間縮短,極高的溫度會影響凝血系統并增加纖維蛋白溶解,即暴露于高溫可能會縮短活化部分凝血酶時間,使機體處于高凝狀態,進而誘發腦血管意外事件發生[32]。表明高溫會導致脫水和血液黏度增加,從而增加腦血管不良事件的風險。

當溫度變化突然而劇烈時,人們可能會出現體溫調節困難[33]。溫度變化可能引發動脈粥樣硬化血栓事件,并可能導致血管收縮或痙攣,以及血小板黏稠度、血壓、血膽固醇水平和血漿纖維蛋白原濃度的變化,這些因素可能導致腦內血栓形成,局部血液循環障礙,腦缺血、缺氧及腦血管破裂,最終導致腦血管意外事件的發生,此外,溫度變化還會增加血液中兒茶酚胺和纖溶參數的水平,從而刺激交感神經系統并導致腦血管意外事件[34]。

2.2大氣壓力對腦血管疾病影響的機制 大氣壓力可能通過觸發內源性炎癥和改變內皮功能直接影響血管壁,也可能通過對動脈粥樣硬化斑塊施加壓力而導致斑塊破裂[20-21],從而誘發急性腦血管意外的發生。也有研究認為其潛在的機制可能是由于大氣壓力的改變而導致血壓升高,從而引起腦血管疾病的發生[35]。

2.3濕度對腦血管疾病影響的機制 極低相對濕度環境可能會導致脫水,而高濕度環境可能會打破人體的熱平衡,導致體內熱量不斷累積,身體脫水和核心溫度升高會對腦血管系統產生不利影響[36]。濕度可能通過激活氧化應激和介導炎癥指標的分泌而參與動脈粥樣硬化的發展,同時,氧化應激誘導的血小板活化會刺激血栓形成,從而增加老年人的腦血管風險[37]。

2.4風速對腦血管疾病影響的機制 有研究表明,與風有關的變量可能是急性腦血管意外事件發生的風險因素,也可能作為修飾因子增強其他氣象因素對腦血管疾病的影響;在大風地區,人們在日常活動中可能會經常暴露在大氣壓力的劇烈變化中,而大氣壓力的變化可能會通過不穩定斑塊的破裂導致急性腦血管意外事件的發生,此外,強風增強了低溫的影響,進而增加急性腦血管意外事件的風險[26]。

3 預防措施

改變生活方式是預防腦血管疾病的基石。有研究表明,增加健康行為的數量和堅持健康行為(均衡的飲食模式、適度的體育活動、禁煙和避免體重增加)可以顯著降低腦血管疾病發生的風險[38]。綜合對高血糖、高血壓和血脂異常的控制,對預防大血管(腦、心臟和外周血管)疾病最為有益[39]。針對氣象因素所采取的預防措施,有研究人員指出世界各地氣象局和腦卒中中心可進行有效合作,并協助政府建立可信的天氣預警系統,為腦血管疾病高風險人群提供及時有效的天氣廣播和相應的防護措施,以及持續優化和改善城市和農村居民的供暖、供冷系統,最終減少因寒冷和炎熱天氣增加的腦血管疾病負擔[20,40]。此外,與統一衛生系統有關的衛生單位、私人及補充系統必須做好準備,以便在因急性腦血管意外事件而出現醫院緊急情況時立即提供援助,及時提供援助可以防止死亡或后遺癥[41]。

4 小結與展望

傳統的腦血管風險因素有吸煙、飲酒、高血壓、高血糖、血脂異常和肥胖等,這些傳統的危險因素是解釋腦血管疾病病因的基礎。國內外研究人員發現環境溫度、極端天氣、大氣壓、相對濕度、風速等氣象因素可以誘發腦血管疾病。氣象因素對腦血管疾病發病率的影響是復雜且難以研究的,此外,使用地方和國家數據庫對氣象變量的測量不一定等同于個別患者所暴露的條件。空調和供暖系統等因素,以及天氣對行為因素的直接影響,如酒精攝入和活動水平,本身就可能影響腦血管疾病的發病率,是關鍵的混雜因素,在回顧性分析中幾乎不可能調整這些因素。因此,需要進行良好的前瞻性研究來闡明氣象因素與腦血管疾病之間的關系。

到目前為止,氣象和腦血管疾病之間病理生理聯系暫不明確。因此,有必要進行進一步的研究,重點解釋各種氣象因素對腦血管疾病的具體機制,這可以提高研究人員對腦血管疾病風險因素和觸發因素的認識,可以快速識別高風險狀況和人群,提供有針對性的建議,制定預防或醫療護理策略,以降低腦血管疾病的發生率。