气候因素变化对急性心肌梗死及心力衰竭影响的研究现状

          摘要气候因素对心血管疾病( CVD)作用显著。急性心肌梗死及心力衰竭发病率，住院率，死亡率呈现季节性规律：冬季较夏季发病率高，且与空气污染严重性呈正相关。这与氧化应激，炎症反应，凝血活性增强，纤溶功能受损， 心率加。陕，心率变化率的下降等均有关。
         现根据国内外相关研究，对气候因素与急性心肌梗死、心力衰竭关系进行综述，并对其发病机制有个初步了解。 关键词气候因素；颗粒物质(PM)2.5；温度；大气压；湿度；心肌梗死；心力衰竭目前我国约有2.3亿人患冠心病，每年近300万人死于心 血管疾病( CVD)，每天平均约有8200人。CVD已成为威胁人类健康的头号杀手，严重影响着人的期望寿命和生存质量。 近年来，极端气候频繁发生，对CVD影响越来越大。2006年 在加利福尼亚热浪期间，急诊就诊率，住院率，死亡率都明显增加，其主要原因也为气候变化导致CVD发作。这使得气候 应激对CVD影响受到了更多关注。已有的研究表明，气候因素中的空气污染、气温、大气压、空气湿度、风速等因素都 与CVD发病和死亡有关。气候变化与急性心肌梗死，心力衰竭具有显著相关性。我们研究和探讨气候变化对急性心肌 梗死，心力衰竭发病率的气候规律和季节分布，了解其发病机 制，有利于进一步确定病因，加强预防和诊治。采取有效的措 施来减少气候对CVD的不良影响，减轻患者痛苦和经济负担， 节约医疗资源，对于保障人民身体健康有重要意义。 
         1空气污染、颗粒物质( PM)2.5与心肌梗死 
         1.1空气污染的构成 气候因素对空气质量也有着直接影响。在一定的时间和 空间上，气候的变化在空气质量的组成中起着重要作用。因此空气污染也成为气候因素的一部分。空气污染主要是气 态物质和PM的混合物。主要气态污染物质为臭氧(O。)，一氧化碳( CO)，二氧化碳(CO：)，二氧化氮(NO：)，二氧化硫 (S0z)o它们大多来源于矿物燃料的高温燃烧。PM是悬浮在空气中的固体和液体PM的混合体。根据空气动力学直径可 分为PMIO（指直径小于等于10um）和PM2.5（直径小于等于2.5um）。PM2.5主要是由初级燃烧PM和次级燃烧PM组成。 人们越来越关注细PM2.5对健康的影响，PM2.5会被深深地 吸人到人的肺部，对人造成更大危害。 
         1.2空气污染中的PM与心肌梗死密切相关 PM会导致原有CVD患者病情进一步恶化。PM会引起血管内皮细胞的表达上调，诱发心肌毒性反应。Dockery等曾通 过心肌梗死小鼠与对照组小鼠实验得出，原有心肌梗死的小
鼠对PM暴露更敏感，通过诱导心肌梗死细胞A受体数量增 加使内皮素的上调表达从而对心肌产生毒性作用。由此可见 那些原有心肌梗死的患者当周围空气污染加重时更易发病。一项横断面分析显示在1995年～1996年对大波斯顿地区833个确诊为心肌梗死患者，心肌梗死发作与发病前2h或 1～2 d前空气中PM2.5浓度的升高有密切关系。美国马萨 组塞州伍斯特市一项病例对照研究显示长期暴露的PM2.5浓度升高1/4，急性心肌梗死的危险性增加160-/0（95%可 信区间：1.04～1.29）。Mustafic等的空气污染短期暴露和心肌梗死me[x]ta分析系统性评估其相关力度。结果显示 除臭氧(O，)以外所有的主要污染物质都和心肌梗死危险性相关。其相对危险度(RR)值95%可信区间(CI)分别为C0：1.048( 1.026—1.070); N02:1.011(1.006～1.016); SO):1.010(1.003—1.017):PM10:1.006(1.002～1.009)和PM2.5:1.025(1.015-1.036)，对于 03，RR值为1.003(950-/0 CI：0.997-1.010，P=0.36)。03与心肌梗死的关系很难解释。研究发现当夏天气温高，浓度高的时候，心肌梗死发病率相对少些，也许可以提示，具有保护性作用，这还有待进一步研究证实。除了上诉数据外，还有大量国内外研究都可证实空气污染与心肌梗死存在相关性，当空气污染越严重，心肌梗死的发病率更多，预后更差。 
         2空气污染和心力衰竭 Shah等做了全球范围me[x]ta分析。其收集共1 146份 文献，结果显示心力衰竭的住院率或死亡率和空气污染物浓度升高有关。CO浓度比例每增加百万分之一，心力衰竭住院率或死亡率增加3.520-/0(950-/0 CI：2.52～4.54)，S02，N02， N0，浓度比例每增加十亿分之十，其住院率或死亡率分别增 加2.360-/0( 950-/0 CI: 1.35-3.38),1.700-/0(950-/0 CI: 1.25—2.16)和0.460-/0（950-/0 CI：-0.10—1.02）。PM2.5，PMlO浓度每升高 10 ug/m3，此危险概率分别增加2.120-/0(950-/0 CI：1.42—2.82)和1.630-/0(950-/0 CI：1.20～2.07)。可见除了N03外，CO、S02、 N02、PM2.5、PMIO对心力衰竭发病预后都有不利影响。 PM对心力衰竭的影响不容忽视。大量的文献报道PM2.5会导致心力衰竭死亡率，发病率和住院率增高。Pope等对2 628例心力衰竭住院患者分析其发病与PM2.5污染的关系。 发现两周内PM2.5累计平均量达到10 tig/m3时，心力衰竭住 院率增加13.1%(950-/oCI: 1.3—26.2)。 在国内广州地区2008年-2012年进行的研究显示当 PMlO，NO：，SO：浓度上升10 t_lg/IT13，每天急诊心力衰竭救护车分派数量相应增量分别为3.540-/0(95%CI:1.35—5.74)．5.2go-/o( 950-/oCI:2.28—8.30)和4.340-/0( 950-/0 CI:1.71～6.97)。可见在污染
相对比较严重的中国大陆地区，空气污染短期暴露会进一步加重心力衰竭的发病率。 
         3气候因素与急性心肌梗死的关系
         3.1气温与急性心肌梗死 已有很多研究都说明急性心肌梗死的住院率，发病率与气候有着密切关系，在短期(3d)炎热气候下，心肌梗死发病 率可显著升高。一些热浪事件的发生造成较高的死亡率。 另外有调查也表明：急性心肌梗死的低和高发病率呈季节 分布。温度不规则的变化同样引起心肌梗死死亡率的增加。 在瑞士一调查显示：统计24 h内每小时的天气变量 与每日住院的三个时间窗口（24 h、48 h和144 h）急性心肌梗死发病率，进行多变量分析。结果是：环境压力，压力梯度， 风速与发病率呈正相关。这样一个因果关系得出假设：气候 变化对动脉粥样硬化斑块破裂，炎症标志物生成以及交感神经活动等病理生理机制可能产生影响。 近一项研究描述巴基斯坦钢铁医院不同气候季节急性 冠状动脉综合征（不稳定性心绞痛、ST抬高型心肌梗死、非ST抬高型心肌梗死）重症监护室住院率关系：其住院率都呈 现季节分布，即冬季158例( 36.go-/o)，夏季130例(30.3/7c)， 春季80例( 18.69%)，秋季60例(14.02c70)：可见住院率 受季节显著影响，冬季的人院率高。且研究新发现非ST抬高型心肌梗死在冬季发病率较ST抬高型心肌梗死更具有气候变化模式。新西兰对ST抬高型心肌梗死患者按不同季 节做出住院率统计，比较不同季节住院率，结果冬季比夏季急性心肌梗死发病有明显升高(P<0.02)。尤其在那些大于70岁的老年中，冬季的发病比夏季高8.5%。 3.2空气湿度对急性心肌梗死有明显影响
         研究结果显示月平均湿度与急性心肌梗死呈负相关。 易发病的相对湿度多在600-/0以下，约占总数的597c。而另一研究呈正相关，相关关系非常显著( r=0.6466，P<O.01)， 发病的湿度在70%以上多，此范围发病患者占总数的 57.9%。原因可能为相对湿度的增加体表水分蒸发导致皮肤 和脏器的换气功能降低，从而加重了心肌需氧指数的升高。
3.3气压对急性心肌梗死的发病率死亡率也有相关性 法国一长达10年的纵向调查研究显示气压与心肌 梗死发病率、死亡率呈“V”形关系。当气压在1 016 mharl mbar=0.1 kPa)时，每天CVD发病率低。当比1 016 mbar低和高10 mhar气压都会引起CVD分别增高12%(P=O.O01)和llc7c(P=O.OI)。国内研究报道，气压与心肌梗死发病有显著关系(P<0.05)，但并非线性关系。当气压在一定范围 9-5-935 kPa）时，气压与发病间关系不明显；当气压超过或 低于这个范围时，气压与发病呈正相关，随着气压的增高发病也增高，随着气压的降低发病也降低。但也有研究显示低气压与心肌梗死有明显相关性。 造成以上结论不一致的原因考虑心肌梗死的发病不单 独与气压，空气湿度有关，还受风速，人群易感性，地理环境，太阳辐射等综合因素影响，故结果可能有差异性。 正因为如此，目前研究气压，空气湿度，风向，风速对心 肌梗死影响都以其综合性作用作研究，考虑其总体失平衡 而终导致发病。 
         4气候因素与心力衰竭的关系 
         4.1气温与心力衰竭 随着人口老龄化，心力衰竭越来越威胁着人们的健康，带来巨大躯体痛苦和经济负担。大量流行病学和临床研究表示气温变化对心力衰竭的发病率、死亡率有着明显影响。 Stewart等对气温变化与心力衰竭关系提出了深远意义。 据统计显示冬季住院率明显高于夏季( P<O.OO01)。女性心力 衰竭住院高峰在12月（比平时多1 20-/0），少在7月份（比平 时低7%），（危险比1.14，P<O.O01）。对于男性，冬季多6%， 夏季少8%（危险比1.16，P<O.O01）。对于那些大于75岁老人， 冬季心力衰竭住院率要远远高于夏季，高出1 50-/0到18%。从死亡率角度来看，呈现同样的冬高夏低趋势。从而可以看出 心力衰竭发病是有明显的季节变化分布规律。长期的温度变 化更会引起心力衰竭老年人死亡率增加。 一天内温差变化对心力衰竭也是危险因素，温差越大， 心力衰竭死亡率、发病率就越高。Lim等在2003年-2006年间总结数据得出温度日差( DTR)增加心肺疾病影响显著。 2013年香港大学做的一项研究证实心力衰竭住院率在冬季有明显的高峰，且每天气温差变化1 0C，心力衰竭患者急诊住 院率增高0.86%(950-/oCI:0.31-1.43)。 
         4.2大气压、空气湿度与心力衰竭
         目前国内外研究考虑空气湿度、气压为影响心力衰竭不可忽略的调节因素。国内统计显示过高过低的气压和空气湿度都会引起心力衰竭发病率变化。主要原因是天气潮湿闷热、气压急剧波动，引发交感神经兴奋性增强，从而导致 血压升高、心率加快、心肌耗氧量增加，引起了心力衰竭频繁发生口叫。此外在寒冷且湿度较低的干燥环境中，空气污染加剧，同样导致心力衰竭急诊就诊数明显升高。在那些空气湿度较低的城市每天S0：浓度和心力衰竭住院率关系明显增强。当空气湿度较低时，每升高10 ug/m3，心血管疾病（主 要为心力衰竭）住院增加1.670-/0( 950-/oCI: 0.65—2.71)，而在湿 度较高时，则增加0.810-/0(950-/oCI: 0.43—1.19)。虽然没有统计学差别，但空气湿度低时心力衰竭住院危险概率有升高倾 向。上世纪90年代，南京地区调查显示，当日平均气压在 102 kPa以上时，CVD多发，少发于102 kPa以下时。且气压下降超过0.50 kPa时心力衰竭发病明显增高，气压上升超过0.50 kPa．心力衰竭发病率明显降低(P<O.O01)。柳叶刀曾记载湿度影响出汗量来调节体液循环，从而对心力衰竭产生作 用。气压对高血压患者的影响表现为降压药物的药效反应性 下降。而血压的高低又与心功能有着密切联系，这也为探索气压与心力衰竭所潜在的生理机制提供了线索。 除了气温，气压，空气湿度因素，其他气候环境因素，如风速，风向，太阳活动，日照时间长短，宇宙射线，地球磁场都会对心力衰竭造成影响，终引起住院率、发病 率、死亡率的季节性分布差异。 
        

          5气候因素引起CVD高发的机制研究 
         5.1空气污染对心肌梗死、心力衰竭的作用机制空气污染物质引起CVD机制很复杂，目前尚未被人们 完全认识。目前的生物学知识使人们了解到污染可直接作用于心血管系统、肺、血液，并通过肺部氧化应激，炎症反应 产生间接作用。其主要分为四方面：(1)PM沉积在肺泡，通 过肺巨噬细胞和上皮细胞引起细胞因子激活并使炎症细胞聚集。(2)空气污染物引起健康人群血浆粘滞度增强和C反应蛋白升高。已有大量前瞻性研究报道在那些凝血活性增强，纤溶功能受损的个体中CVD风险性明显增加。Seaton等推断由于空气污染，气道炎症反应可能增加血液粘滞度，导致 CVD发生数量的增加。(3) PM可引起心率加快，心率变化率( HRV)下降。HRV下降是心脏自主神经功能下降的标志， 是交感神经系统和副交感神经系统综合作用的表现，其生理意义在心肌梗死和心力衰竭研究中都有所报道。这一过程主 要通过两条途径。PM吸人激活交感神经系统，使HRV下降， 累积产生室性心动过速。另一方面PM激活肺间质和气道受体引起副交感迷走反射增强。这一综合作用终产生交感活性，在心力衰竭患者中显著。(4)空气污染可引起血管收缩 剂的增加，如内皮素等，增加血管阻力，引起心肌缺血，心脏负荷增加而加重心力衰竭。  
         5.2气温对心肌梗死、心力衰竭的作用机制
         对于冬季寒冷环境引起CVD高发的原因很复杂，目前尚不能完仝解释，有些理论可以初步说明其机制。在较寒冷天气，血流动力学，血液因素改变致动脉血栓形成。冬季低温可以引起血小板计数增加，红细胞增多，血液粘滞度增强，血浆 胆固醇增多，血管阻力增加，心率增快，血压增高，胆固醇，皮质醇升高，纤维蛋白原水平上升，神经激素激活，这些都会引起CVD，促发心律失常，心肌缺血和心律失常，进一步加重心力衰竭。其次，冬季寒冷气候，空气污染相对严重， 呼吸道感染多发，易诱发心力衰竭。冬季生活方式改变，躯体活动减少，日照减少，维生素D缺乏，脂肪摄入增加，体重指数增高。冬季饮酒量较多，可诱发心房颤动，减弱心肌收缩力， 都可诱发和加重心力衰竭。后气温变化也可能对人体免疫有影响，Bull曾指出温差变化可引起体液和细胞免疫改变，使人免疫力下降，抵抗力下降，从而加重心力衰竭。 
         6小结
         总之，气候变化关系到空气污染严重性，空气污染已是普遍的公共健康问题，流行病学数据显示那些甚至低于世界卫生组织(WHO)标准的空气污染也产生不良健康影响。目前 只有少部分对CVD分型进行研究，我们需要新的研究，更进一步探索其病理生理机制。了解气候因素对于CVD的影响具有深远意义。健康环保部门及医院可以增加更多的设施保护 易感人群，如老年人，原有高血压，糖尿病，心肺疾病的人群，尤其那些温差变化比较大的地区的老年人。对于老年人加强 科普宣教具有重要意义，使其加强自我保护，及时做好防寒保暖，温差骤变时减少外出，可避免原有CVD发作。 
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         （收稿日期：2015-04-21） （编辑：王宝茹）