空气污染如何影响心脏健康：慢性PM2.5暴露与冠状动脉内皮功能障碍

研究亮点

• 慢性暴露于PM2.5颗粒物与心外膜冠状动脉内皮功能障碍（epicardial coronary endothelial dysfunction，EED）显著相关，后者是冠状动脉疾病的早期阶段。

• 有创冠状动脉血管反应性测试证实，较高的PM2.5水平与冠状动脉扩张反应受损相关。

• PM2.5暴露每增加1 µg/m3，内皮功能障碍的发生几率约增加7.8%，且这一关联独立于传统心血管危险因素。

• 该研究强调，环境空气质量是早期血管损伤和冠状动脉疾病（CAD）发生发展的可干预危险因素。

研究背景

冠状动脉内皮功能障碍（ED）是动脉粥样硬化和冠状动脉疾病（CAD）发生过程中的关键早期病理生理阶段。其特征为冠状动脉对血管扩张剂的舒张反应受损，往往早于临床上明显的CAD。高血压、血脂异常、糖尿病和吸烟等传统危险因素已被公认为导致内皮功能障碍的重要因素。近年来，空气污染等环境因素，尤其是空气动力学直径小于2.5微米的细颗粒物（PM2.5），已被视为非传统心血管危险因素，并与全身炎症和血管损伤相关。

PM2.5颗粒可深入呼吸道并进入全身循环，诱发氧化应激、炎症反应和内皮损伤。然而，尽管PM2.5与心血管发病率和死亡率之间的关联已有充分证据支持，但将慢性PM2.5暴露与冠状动脉内皮功能（通过有创方法测量）直接联系起来的证据仍然有限。本研究旨在通过对大样本队列进行评估，填补长期PM2.5暴露与心外膜冠状动脉内皮功能之间关系的知识空白。

研究设计与方法

这项观察性研究前瞻性纳入了1,485例于2000年至2023年间在Mayo Clinic接受冠状动脉反应性测试的心绞痛且无阻塞性冠状动脉疾病患者。研究对象中位年龄为51.7岁，四分位距较宽（42.7～60.1岁）。主要纳入标准为具有典型心绞痛症状，且冠状动脉造影未见显著血管阻塞。

研究采用冠状动脉内注射乙酰胆碱并结合定量冠状动脉造影，对冠状动脉内皮功能进行有创评估。心外膜冠状动脉内皮功能障碍（EED）的定义为：对乙酰胆碱反应时冠状动脉直径变化百分比小于-20%，提示发生血管收缩或未出现预期的血管舒张。

根据检测时的居住地址进行地理编码，并关联来自环境监测的空间分辨率为0.01° × 0.01°的月均PM2.5暴露数据；将检测前2年的暴露水平取平均值，以估计慢性暴露。选择2年平均值是为了捕捉持续性暴露。

统计分析采用广义倾向评分，并使用gamma分布模型生成稳定化逆概率权重，以控制适应证混杂。多变量Logistic回归模型在调整年龄、性别、体重指数（BMI）及心血管合并症等人口学和临床变量后，分析PM2.5水平（作为连续变量）与EED发生几率之间的关联。

主要发现

分析显示，PM2.5浓度高于美国环境保护署（EPA）标准9 µg/m3的人群年龄更轻，但尽管传统心血管合并症更少，其血脂谱却更差。这提示环境暴露可能独立于经典危险因素而影响冠状动脉内皮健康。

在加权多变量回归分析中，慢性PM2.5暴露每增加1 µg/m3，心外膜冠状动脉内皮功能障碍的发生几率增加7.8%（比值比：1.078；95%置信区间：1.021～1.139；P = 0.007）。即使进一步校正年龄、性别、BMI、高血压、糖尿病和血脂异常后，这一关联仍然存在，说明该结果具有较强稳健性。

这些结果为PM2.5与冠状动脉内皮损伤之间存在剂量-反应关系提供了有力证据，而且这一结论是基于金标准有创检测，而非间接或替代性指标得出的。

专家解读与生物学合理性

本研究在阐明环境空气污染与亚临床冠状动脉疾病机制之间的因果通路方面取得了重要进展。采用有创冠状动脉反应性测试提高了实验精确性和临床相关性。既往流行病学研究已证实PM2.5暴露会增加心血管风险，而本研究则独特地描述了可能启动动脉粥样硬化级联反应的内皮功能受损。

在机制上，吸入PM2.5可诱发全身氧化应激、炎症介质释放以及内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）抑制，从而共同导致内皮功能障碍。冠状循环具有较高代谢需求，且对血管舒缩调控高度敏感，因此可能尤其脆弱。

本研究的局限性包括：观察性设计无法确证因果关系，可能存在残余混杂，以及暴露评估依赖居住地址，未能纳入室内停留时间或工作场所暴露等因素。研究对象为心绞痛且无阻塞性CAD患者，其组成可能限制结果对其他人群的推广性，包括健康人群或已确诊CAD患者。

结论与临床意义

这项大型前瞻性观察研究明确表明，长期暴露于细颗粒空气污染（PM2.5）与有创测得的心外膜冠状动脉内皮功能障碍相关；后者是动脉粥样硬化和CAD病理过程中的关键早期事件。研究结果进一步强化了环境空气污染作为一种可干预且重要的非传统心血管危险因素的认识。

从临床角度看，这些发现支持通过降低PM2.5污染水平的环境健康政策，以预防早期血管损伤及其后续心血管事件。对于心血管专科医师而言，应在综合心血管风险评估和患者宣教中纳入空气污染对血管健康影响的认识。

未来研究方向包括：开展纵向研究，追踪内皮功能障碍向临床CAD事件进展的过程；进行干预性试验，以验证降低PM2.5暴露是否可改善内皮功能；以及探索污染与血管损伤之间的分子通路。

资助与ClinicalTrials.gov

所引原始研究在摘要中未注明资助来源。该研究基于Mayo Clinic 2000年至2023年的患者数据开展。由于其为观察性队列设计，未提供ClinicalTrials.gov注册号。

参考文献

• Manzato M, Kalhor P, Nogami K, et al. Chronic PM2.5 Exposure Is Associated With Invasively Assessed Coronary Endothelial Dysfunction. J Am Coll Cardiol. 2026;88(9):937-947. PMID: 42159534.

• Brook RD, Rajagopalan S, Pope CA 3rd, et al. Particulate matter air pollution and cardiovascular disease: An update to the scientific statement from the American Heart Association. Circulation. 2010;121(21):2331-2378.

• Hamburg NM, Benjamin EJ. Assessment of endothelial function using digital pulse amplitude tonometry. Trends Cardiovasc Med. 2009;19(7):261-267.

• Libby P. Inflammation in atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2012;32(9):2045-2051.

• Mills NL, Robertson S, Gardner F, et al. Inhalation of diesel exhaust causes vascular dysfunction and impairs endogenous fibrinolysis. Circulation. 2005;112(25):3930-3936.