生命历程中空气污染暴露与老年人认知功能下降和脑结构变化的关系

亮点

• 中年期间暴露于环境空气污染物，包括二氧化氮 (NO2)、氮氧化物 (NOx) 和颗粒物 (PM10)，与43至69岁之间的处理速度减慢和语言记忆受损有关。
• 较高的中年空气污染暴露与69岁时的一般认知状态较差相关，这通过阿登布鲁克认知检查 III (ACE-III) 进行测量。
• 69至71岁的神经影像学数据显示，较高的NO2、NOx和PM10暴露与脑室体积增加和海马体积减少有关，表明不良的脑结构变化。
• 研究结果强调了在评估认知老化和神经退行性疾病风险时考虑长期、生命历程中的环境暴露的重要性。

研究背景

环境空气污染是全球性的环境健康问题，不仅与呼吸系统和心血管疾病有关，还与不良的神经系统结局有关。先前的流行病学研究已将老年人空气污染暴露水平较高与认知障碍和痴呆症的风险增加联系起来。然而，大多数研究主要集中在晚年的暴露，而整个生命历程中累积的污染影响则了解较少。鉴于神经退行性过程可能在临床症状出现前数十年就开始，评估中年暴露及其对晚年认知和脑结构的影响至关重要。本研究通过利用1946年英国出生队列（医学研究委员会国家健康与发展调查 [NSHD]）及其神经影像学子研究（Insight 46），探讨了从中年开始的空气污染暴露与老年认知结局之间的关联。

研究设计

这项基于人群的队列研究分析了NSHD的数据，该队列包括1946年3月在英国一周内出生的个体，进行了纵向随访，并在43、53、60-64和69岁时进行了认知评估。作为Insight 46的一部分，502名参与者在69-71岁时接受了详细的脑部MRI检查。空气污染暴露指标包括45-64岁期间的二氧化氮 (NO2)；55-64岁期间的直径小于10微米的颗粒物 (PM10)；以及60-64岁期间的氮氧化物 (NOx)、直径小于2.5微米的颗粒物 (PM2.5)、粗颗粒物 (2.5-10微米) 和颗粒物吸收度 (PM2.5abs) 作为黑碳的测量值。暴露评估还调整了早年对黑烟和二氧化硫的暴露。

认知测试包括15项语言记忆回忆任务和视觉搜索处理速度任务。69岁时，使用阿登布鲁克认知检查 III (ACE-III) 评估整体认知状态。MRI结果包括全脑体积、脑室体积、海马体积和白质高信号体积。分析控制了社会人口因素、吸烟和邻里剥夺，采用广义线性和混合模型探索关联。

关键发现

语言记忆和处理速度分析包括1,534名个体；1,761名参与者完成了ACE-III认知评估；453名参与者提供了脑成像数据。

显著的关联出现在较高的中年NO2和PM10暴露与43至69岁期间处理速度减慢之间，效应量表明每增加一个四分位范围的污染物暴露，认知减慢具有实际意义（NO2 β -8.121, 95% CI -10.338 至 -5.905；PM10 β -4.518, 95% CI -6.680 至 -2.357）。语言记忆表现出类似趋势，但不那么明显。

所有测量的污染物——包括NO2、NOx、PM10、PM2.5、PMcoarse和PM2.5abs——与69岁时的ACE-III评分较低相关，反映整体认知功能受损（例如，NO2 β -0.589, 95% CI -0.921 至 -0.257）。

神经影像学显示，较高的NOx暴露与较小的海马体积相关（β -0.088, 95% CI -0.172 至 -0.004），而增加的NO2和PM10暴露与增大的脑室体积相关（NO2 β 2.259, 95% CI 0.457 至 4.061；PM10 β 1.841, 95% CI 0.013 至 3.669），表明与衰老和痴呆病理一致的神经退行性变化。白质高信号体积和全脑体积未显示强烈关联。

专家评论

本研究的优势在于其在良好特征的出生队列中进行的生命历程暴露评估以及认知测试与高级神经影像学的整合。研究结果为越来越多的流行病学和机制证据提供了支持，这些证据表明环境空气污染是认知功能下降和脑结构改变的可改变风险因素。重要的是，效果既涉及气态污染物（NO2、NOx）也涉及颗粒物，支持包括氧化应激、炎症和脑血管损伤在内的多因素神经毒性机制。

局限性包括潜在的残留混杂因素、个体水平污染暴露估计的不精确性以及结果仅适用于英国出生的队列。研究调整了早年污染暴露，加强了因果推断，但解开累积的生命历程效应仍然具有挑战性。

临床意义强调了从 中年或更早开始减少空气污染暴露的公共卫生努力，以减轻痴呆症风险。未来的研究应调查保护易感人群的干预措施并阐明环境毒素与神经退行性疾病之间的生物学途径。

结论

该研究有力地证明了中年暴露于环境空气污染与随后的认知功能下降、较差的认知状态和晚年不良的脑结构变化之间的关联。这些结果强化了环境空气质量作为影响脑健康和衰老轨迹的关键、可改变因素。在整个生命历程中解决空气污染暴露提供了一条有希望的途径，以保持认知功能并减少全球痴呆负担。

资助

本工作得到了国家卫生和护理研究所、医学研究委员会、阿尔茨海默病研究英国、阿尔茨海默病协会、MRC痴呆症平台英国和脑研究英国的支持。

参考文献

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