研究概要

        多项研究表明，孕期和早期接触室外空气污染与儿童哮喘的发生有关。室外细颗粒物污染(PM2.5)与儿童哮喘发病率呈正相关。PM2.5的毒性不仅受其质量浓度的影响，还受颗粒大小、化学成分和其他因素的影响。然而，关于PM2.5成分对儿童哮喘发病率影响的证据仍然很少。

        本文推介的回顾性队列研究数据来自2006-2014年加拿大安大略省的1 130 855名单胎婴儿。使用化学传输模型对气溶胶光学厚度进行多次卫星演习，得出分辨率约为1km2的PM2.5空间表面网格，并通过纳入地面观测进行了增强。参考之前PM2.5成分对健康影响的研究，鉴别出了PM2.5的七个主要成分：黑碳、硫酸盐(SO42-)、铵(NH4+)、硝酸盐(NO3-)、有机物(OM)、海盐(SS)和矿物粉尘(粉尘)。考虑到潜在的非线性，使用组分调整Cox比例风险模型估计室外PM2.5浓度及其主要成分对儿童哮喘发病率的联合影响。

        主要结果

        1.描述性统计

        与非哮喘儿童相比，哮喘儿童出生时体重较轻(3 347.4±550.4 vs. 3 404.8±518.9)，孕周稍短(38.7±1.7 vs. 39.0±1.5)，母亲有哮喘病史的几率更高(48.2% vs. 37.9%)，哮喘男童比例高(60.2% vs. 49.7%)。

        整个孕期和儿童期PM2.5的平均浓度分别为8.1μg/m3和7.9μg/m3，PM2.5的均值和IQRs在不同暴露时期无显著差异。

        PM2.5的总质量浓度，与黑碳的质量浓度密切相关(r = 0.87)，其次是粉尘(r = 0.84)和NO3-(r = 0.70)。有机物和SO42-在PM2.5质量中占比最大(分别约为38%和24%)，PM2.5质量浓度与这两个组分的质量浓度呈中度相关(r = 0.61和r = 0.70)。

        2.儿童哮喘发病率与PM2.5及其主要组分的相关性

        在线性模型假设下观察到PM2.5质量浓度与儿童哮喘发病率呈显著正相关(HR 1.026，95%CI 1.021～1.031)(表1)。当运行非线性Cox模型时，发现孕期PM2.5质量浓度与儿童哮喘发病率之间存在近乎线性的关系，非线性模型的拟合效果略好(非线性模型的AIC 3857853，线性COX模型的AIC 3857929)(图1)。而多组分Cox模型的拟合效果优于前两个模型(AIC 3857843)，一些组分(即黑碳、NH4+、NO3-和有机物)与儿童哮喘发病率呈正相关。最后，研究还发现考虑PM2.5质量及其成分联合变化的组分调整模型比仅考虑PM2.5的单组分模型和多组分模型对儿童哮喘发病率的预测效果更好(AIC 3854758，组分调整模型和单污染物模型的似然比检验，P<0.001)。同时，PM2.5与哮喘的关系在组分调整模型中普遍更强。总言之，在考虑PM2.5质量的联合变化及其各组分的相对贡献后，PM2.5-哮喘关联的预测风险比较仅考虑PM2.5质量的预测风险比高24%。

        表1 儿童暴露期间PM2.5总质量浓度及其七个组分与哮喘风险发生之间的危险比(HR)和95% CI

        所有估测效应以每增加1μg/m3为单位，对产妇分娩年龄、婴儿性别、孕期住宅植被指数、城乡居住状况、居住区家庭收入中位数、少数民族人口比例、25～64岁女性人口完成高等教育比例调整后表示。

        图1 2006-2017年加拿大安大略省儿童时期暴露于PM2.5质量与6岁前哮喘发病率之间的浓度反应关系

        此外，黑碳、NH4+、NO3-和有机物的正系数表明，这些成分的较高贡献(以百分比为单位)将增强PM2.5与哮喘的联系;而SO42-和粉尘的负系数表明，这些成分的较高贡献可能通过减少其他(可能毒性更高的)成分的贡献而降低这种联系(表2)。

        表2 在儿童暴露期间使用组分调整模型估计 PM2.5 成分与儿童哮喘发病率的关联

        结论和局限

        这项在加拿大最大的省份进行的研究发现，PM2.5与儿童哮喘发病率呈正相关。在四种分析方法中，组分调整的方法在解释PM2.5对健康的影响方面有显著改进，特别是存在非线性PM2.5−哮喘关系的情况下。如果得到来自其他地方研究的进一步证实，这些发现可能会对公共卫生产生重要影响。

        首先，不能排除潜在的残留混杂。例如，没有关于种族、收入、教育或母亲压力水平的个人信息。未涉及关于母亲孕期体重增加、怀孕期间哮喘治疗药物、哮喘表型和哮喘严重程度的信息。在哮喘诊断前获得更多关于儿童早期呼吸状况(如肺功能、呼吸道感染、呼吸紊乱)的信息，可能有助于探究孕期暴露于环境空气污染与儿童哮喘发病率之间的联系。

        我的观点

        1. 暴露于空气污染物是儿童哮喘发生及恶化的一个明确原因，区域NO2和PM2.5下降与儿童哮喘发病率的减少有关。

        2. 使用一种新研发的方法估测室外PM2.5质量浓度及其主要成分对儿童哮喘发病率的影响，解释PM2.5浓度及其成分的联合影响，发现PM2.5与儿童哮喘发病率的关系经成分调整后的变化主要受到黑炭、NO3-、NH4+和较小程度的有机物驱动。

        3. 综合现有研究，与哮喘儿童的喘息、咳嗽和呼吸急促症状有关的PM2.5成分包括金属镍(Ni)和钒(V)、元素碳(EC)、有机碳(OC)、与交通有关的污染物以及挥发性有机化合物等。此外，来自室内和室外的 PM2.5及其成分与哮喘儿童症状之间的联系亦见报道。这些研究角度新颖，可以为制定多污染物背景下的哮喘指南提供参考。

        参考文献

        1. Garcia E, Berhane KT, Islam T, et al. Association of Changes in Air Quality With Incident Asthma in Children in California, 1993-2014. JAMA 2019;321(19):1906-1915

        2. Habre R, Moshier E, Castro W, et al. The effects of PM2.5 and its components from indoor and outdoor sources on cough and wheeze symptoms in asthmatic children. J Expo Sci Environ Epidemiol 2014;24(4):380-387