摘 要： 目的 分析空气污染物暴露与慢性肾病之间关系的现有流行病学证据,探讨二者之间关系。方法 使用Pubmed、Medline、Embase和Cochrane数据库,检索并筛选从开始到2020年5月1日关于空气污染物暴露与慢性肾病相关文献。对长期暴露于空气污染物与慢性肾病发病风险进行评估。结果 空气污染物会对肾脏造成不同程度的损伤,PM 2.5和PM 10会增加慢性肾病的发病风险。CO、NO2(NOX)和SO2有增加慢性肾病发病风险的可能。结论 暴露于空气污染物,尤其是颗粒物(PM 2.5和PM 10)与慢性肾病风险增加有关。
关键词： 空气污染; 慢性肾病; 发病;
Abstract： Objective To explore the relationship between exposure to air pollutants and chronic kidney disease. Methods We searched and screened the literature on air pollutant exposure and CKD,using Pubmed,Medline,Embase,and Cochrane databases from inception to May 1,2020. Chronic exposure to air pollutants and risk of chronic kidney disease were estimated. Results Air pollutants can cause kidney damage to varying degrees,and PM 2.5 and PM 10 can increase the risk of chronic kidney disease. CO,NO2(NOX) and SO2 may increase the risk of chronic kidney disease. Conclusions Exposure to air pollutants,especially particulate matter(PM 2.5 and PM 10),is associated with an increased risk of chronic kidney disease.
Keyword： Air pollution; chronic kidney disease; incidence;
CKD(chronic kidney disease,CKD)是一种全球流行性疾病,疾病负担高,已知的危险因素众多,是严重的公共卫生问题[1]。在过去的几十年里,人们对肾脏疾病个人层面上的危险因素给予了极大关注,高血压、2型糖尿病、肥胖以及视网膜病变等都已被证实是CKD的相关危险因素[2]。然而长期以来环境暴露与肾脏疾病之间的关系一直被忽视。现已有许多大型流行病学研究报道,空气污染物与慢性CKD之间可能存在关联,但流行病学研究结果并不一致。各研究报道的研究设计和暴露评估方法也不尽相同。同时最新的人类和动物实验表明,部分空气污染物会渗透到肺泡组织,并随血液作用于肾脏,促进肾脏组织的氧化应激、炎症和DNA损伤,导致慢性肾损伤,表现为肾小球肾小球硬化、系膜扩张、肾小管萎缩和血管损伤,为PM 2.5对肾脏的损伤作用提供了可能的生物学机制[3,4]。本文尝试综述长期暴露于各类空气污染物与CKD发病之间关系的现有流行病学证据,为今后开展更深入的研究提供参考。
1 、空气污染的基本情况
1952年“英国伦敦烟雾事件”使各国科学家与政府部门开始关注空气污染对人类健康的影响[5]。随着社会经济的快速发展,空气污染已经成为影响人类健康的重要因素之一。2018年世界卫生组织在Lancet上发布的最新全球疾病负担(Global Burden of Disease)报告中显示,全球范围上归因于空气污染而死亡的人数高达490万,已成为非传染性疾病的主要诱因之一[6]。目前,空气污染已经被证实与多种疾病相关,包括心血管疾病[7]、糖尿病[8]、肺癌[9]和慢性阻塞性肺疾病[10]等。空气污染物主要分为颗粒物及气态污染物两类,包括可吸入颗粒物(particulate matter 10,PM 10)、细颗粒物(particulate matter 2.5,PM 2.5)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)和臭氧(O3)等。在全球气候变化的影响下,空气污染对人类健康的影响将变得更加复杂与多变,已成为人类健康研究中不可忽略的一类问题。
2、 CKD的基本情况
CKD是指各种原因引起的慢性肾脏结构和功能障碍的疾病的总称[11]。美国国家肾脏基金会将CKD定义为:持续3个月以上的肾损害或肾小球滤过率低于60mL/min/1.73m2。CKD具有发病率高、高死亡率、起病隐匿、知晓率低等特点,已成为全球关注的重要公共卫生问题[12]。现在已经确定高血压、肥胖、2型糖尿病以及人口老龄化等都会增加CKD的疾病负担[13]。最新GBD研究显示,2017年全球CKD患者人数达6.975亿,其中约有1/3在中国和印度[14] 。同年全球范围内,约有120万CKD患者死亡,较1990年增加了41.5%[14]。CKD患者肾功能下降,每年约有2%的患者会进展至终末期肾病(end-stage renal disease,ESRD),即肾衰竭[15]。ESRD死亡风险高,疾病负担重,需依赖肾脏替代治疗而生存,严重影响患者生存质量。
3、 空气污染与CKD的关系
以“chronic kidney disease”,“end-stage renal disease”,“renal failure”,“renal dysfunction”,“ambient air pollution”,“air pollutants”,“carbon monoxide”,“sulfur dioxide”,“nitrogen dioxide”,“ozone”和“particulate matter”作为检索词,自Medline、Pubmed、Embase和Cochrane Library等数据库检索从开始到2020年5月1日为止的相关文献。共检索出相关文献1 940篇,去除重复文献后阅读题目和摘要后,共纳入了10篇关于空气污染与CKD之间关系的文章,流程图(图1)。其中,5篇文章为横断面研究,5篇文章为队列研究。4项研究于美国进行,5项研究于中国台湾进行,还有1项研究于韩国进行,纳入文献具体特征(表1)。上述研究对空气污染物暴露的估计方法主要有:①空气监测站获取;②使用土地回归利用模型计算;③基于卫星遥感的气溶胶光学厚度计算。因为空气污染物种类较多,各污染物分类下文献数量较少,且研究对象地理位置差异较大,暴露评估方式也有所不同,未对结果进行定量分析。
3.1、 PM 2.5
目前有8篇文章研究了PM 2.5与CKD之间的关联,其中有5篇研究结果表明PM 2.5会增加CKD的发病风险[16,17,18,19,20,21,22,23]。上述8篇文章分别来自中国(5篇)、美国(3篇),有4项为横断面研究,4项为队列研究。Blum等[16]在2020年于美国进行了一项纳入10,302名研究对象的队列研究,对研究对象居住地近一年PM 2.5暴露进行评估,研究提示年平均PM 2.5每增加1 mg/m3,CKD发病风险提升5%(HR=1.05,95% CI=1.01～1.10)。Lin等[17]和Chan等[18]分别于2020年和2018年在中国台湾进行了纵向研究,Lin等的研究结果提示PM 2.5的浓度每增加1μg/m3,罹患CKD的风险就增加3%(HR=1.03,95% CI=1.02～1.03);Chan等的研究结果表明PM 2.5的浓度每增加10μg/m3,罹患CKD的风险就增加6%(HR=1.06,95% CI=1.02～1.10),与Blum等的研究结果相一致。然而Wang等[19]在2020年以3 622名上海市住院患者为研究对象的横断面研究中发现,PM 2.5并不会增加CKD的发病风险(OR=0.99,95% CI=0.91～1.08),却会降低肾小球滤过率水平(OR=0.10,95% CI= -0.30～0.49),对肾脏造成一定损伤。由Bowe等[20]在2018年于美国进行的一项纳入了2 482 737名研究对象的队列研究中,分别分析了年平均PM 2.5与肾小球滤过率水平、CKD和ESRD的关系。研究结果显示,暴露于PM 2.5与CKD(HR=1.27,95% CI=1.17～1.38)、肾小球滤过率低于60mL/min/1.73m2 (HR=1.21,95% CI=1.14～1.29)和ESRD(HR=1.26,95% CI=1.17～1.35)之间存在显着关联。此外,随着队列参与者地理位置的移动,研究人员对参与者PM 2.5的暴露评估进行了更新并分析,结果提示暴露于高浓度PM 2.5会增加CKD的发病风险(HR=1.37,95% CI=1.26～1.48。Chen等[21]以8497名中国台湾地区65岁以上居民为研究对象进行横断面研究,利用土地使用回归模型估计当地1年的空气污染暴露,分析空气污染情况与CKD患病之间关系。研究结果提示PM 2.5与CKD患病无关(OR=1.009,95% CI=0.956～1.064),而PM 2.5吸收率会增加CKD患病风险(OR=1.126,95% CI=1.057～1.199)。Bragg-Gresham等[22]采用横断面研究设计,分析纳入研究的美国1 164 057名居民的居住地PM 2.5浓度与CKD患病之间的相关性,研究结果提示高PM 2.5的暴露与CKD患病率升高之间存在关联(OR=1.05,95% CI=1.03～1.07)。2017年Yang等[23]的横断面研究对中国台湾地区的21 656名成年人的颗粒物暴露与肾功能之间的关系进行分析,结果表明PM 2.5或PM 2.5吸收率与当地成年人肾功能下降无关。此外,有GBD数据库研究显示,2017年全球范围内,归因于PM 2.5的CKD会造成659万伤残调整寿命年和21万患者死亡,严重影响人类的健康[24]。
图1 流程图
表1 环境空气污染物对CKD影响的纳入研究综述
3.2、 PM10
目前有5篇文章探讨了PM 10与CKD的关联,其中有4篇文章研究结果表明暴露于PM 10会增加CKD的发病风险[19,21,23,25,26]。上述5篇文章分别来自中国台湾(3篇)、美国(1篇)和韩国(1篇),有4项采用横断面研究,1项为队列研究。上述Wang等[19]、Chen等[21]和Yang等[23]的研究均表明PM 10会增加CKD患病风险(Wang:OR=1.11,95% CI=1.02～1.21;Chen:OR=1.14,95% CI=1.06～1.22;Yang:OR=1.15,95% CI=1.07～1.23)。此外,Bowe等[25]在2017年以2 010 398名美国人为研究对象的队列研究中,通过收集参与者居住地附近空气监测站数据分析空气污染与CKD之间关系,研究提示高浓度PM 10会增加CKD的风险(HR=1.07,95% CI=1.05～1.08)。Kim等[26]在2018年进行的横断面研究对全国24,407名成年人的肾小球滤过率进行评估,同时从大气监测站收集的24小时环境空气污染浓度监测数据,对两者之间的关系进行分析,研究结果表明,暴露于PM 10与CKD的发病无关(OR=1.10,95% CI=0.96～1.25)。
3.3、 CO
目前有2篇文章探讨了CO与CKD的关联,研究结果不一致[25,26]。上述Bowe等[25]的研究提示高浓度CO暴露增加CKD的风险(HR=1.10,95% CI=1.08～1.11)。上述Kim等[26]的研究提示CO与CKD发病风险之间无相关性(OR=0.99,95% CI=0.92～1.06)。此外,Chin等[27]在中国台湾进行队列研究针对812例2型糖尿病患者的肾功能水平进行分析,研究发现暴露于高浓度CO会增加2型糖尿病患者的蛋白尿水平,对肾脏造成损伤。
3.4、 NO2(NOX)
目前有5篇文章研究了NO2(NOX)与CKD的关联,其中有3篇研究提示NO2会增加CKD发病风险[17,19,21,25,26]。上述5篇文章分别来自中国(3篇)、美国(1篇)和韩国(1篇),有3项研究采用横断面研究,2项研究为队列研究。Lin等[17]于2020年在中国台湾进行的队列研究纳入了当地161 970研究对象,研究发现空气中的氮氧化物:NOX、NO和NO2每增加1ppb,CKD发病风险分别会增加0.1%、1%和3%。Bowe等[25]和Chen等[21]的研究分别对美国和中国台湾地区的成年人NO2的暴露情况与CKD及其相关疾病之间关系进行分析,结果提示NO2会增加CKD发病风险(Bowe:HR=1.09,95% CI=1.08～1.11;Chen:(NO2) OR=1.070,95% CI=1.008～1.135),结果相一致。 Wang等[19]和Kim等[26]的研究未发现NO2 (Wang:OR=1.04,95% CI=0.96～1.14; Kim:OR=1.06,95% CI=0.89～1.26)与CKD发病之间存在关联。
3.5、 SO2
目前有3篇文章研究了SO2对CKD的影响,其中2篇研究提示SO2与CKD发病之间无关[19,26,27]。上述3篇文章分别来自中国(2篇)和韩国(1篇),有2项研究采用横断面研究,1项研究为队列研究。上述Lin等[17]的队列研究发现空气中SO2每增加1ppb,CKD发病风险就会增加7%(HR=1.07,95% CI=1.05～1.08)。Wang等[19]和Kim等[26]的横断面研究把SO2浓度按四分位数分为四个等级,与最低浓度SO2相比,高浓度SO2与CKD发病之间无关(Wang:OR=1.08,95% CI= 0.10,1.18; Kim:OR=0.97,95% CI=0.91～1.04)。
4 、结 论
现有大部分研究证实,长期暴露于空气污染物,尤其是颗粒物(PM 2.5和PM 10)与CKD风险增加有关。
利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突
参考文献
[ 1 ] COUSER W G,REMUZZI G,MENDIS S,et al.The contribution of chronic kidney disease to the global burden of major noncommunicable diseases[J].Kidney Int,2011,80(12):1258-1270.DOI:10.1038/ki.2011.368.
[ 2 ] 韩全乐,刘晓堃,尚小明.CKD相关危险因素[J].中国老年学杂志,2018,38(13):3301-3306.DOI:10.3969/j.issn.1005-9202.2018.13.087.
[ 4 ] MILLER M R,RAFTIS J B,LANGRISH J P,et al.Inhaled Nanoparticles Accumulate at Sites of Vascular Disease[J].ACS Nano,2017,11(5):4542-4552.DOI:10.1021/acsnano.6b08551.
[ 4 ] TAVERA B I,MATEOS A C,JUNCOS L I,et al.Kidney damage induced by sub-chronic fine particulate matter exposure[J].Environ Int,2018,121(1):635-642.DOI:10.1016/j.envint.2018.10.007.
[ 5 ] 于浩,冯利红,侯常春,等.中国空气颗粒物污染改善背景下的人群健康收益研究进展[J].公共卫生与预防医学,2018,29(05):81-84.
[ 6 ] Global,regional,and national comparative risk assessment of 84 behavioural,environmental and occupational,and metabolic risks or clusters of risks,1990-2016:a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016[J].Lancet,2017,390(10100):1345-1422.DOI:10.1016/S0140-6736(17)32366-8.
[ 7 ] FIORITO G,VLAANDEREN J,POLIDORO S,et al.Oxidative stress and inflammation mediate the effect of air pollution on cardio-and cerebrovascular disease:A prospective study in nonsmokers[J].Environ Mol Mutagen,2018,59(3):234-246.DOI:10.1002/em.22153.
[ 8 ] 于浩,冯利红,侯常春,等.空气质量改善与2型糖尿病发病关系的前瞻性队列研究[J].公共卫生与预防医学,2020,31(1):11-15.DOI:10.3969/j.issn.1006-2483.2020.01.003.
[ 9 ] VERMEULEN R,DOWNWARD G S,ZHANG J,et al.Constituents of Household Air Pollution and Risk of Lung Cancer among Never-Smoking Women in Xuanwei and Fuyuan,China[J].Environ Health Perspect,2019,127(9):97001.DOI:10.1289/EHP4913.
[10] CHEN L,YUAN X,ZOU L,et al.Effects of 1,25-Dihydroxyvitamin D3 on the Prevention of Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) in Rats Exposed to Air Pollutant Particles Less than 2.5 Micrometers in Diameter (PM 2.5)[J].Med Sci Monit,2018(24):356-362.DOI:10.12659/msm.905509.
[11] LEVEY A S,CORESH J.Chronic kidney disease[J].Lancet,2012,379(9811):165-180.DOI:10.1016/S0140-6736(11)60178-5.
[12] HUNSICKER L G.The consequences and costs of chronic kidney disease before ESRD[J].J Am Soc Nephrol,2004,15(5):1363-1364.DOI:10.1097/01.asn.0000126069.68755.99.
[13] LIU Z H.Nephrology in china[J].Nat Rev Nephrol,2013,9(9):523-528.DOI:10.1038/nrneph.2013.146.
[14] R M,P L,P S,et al.Trends in premature avertable mortality from non-communicable diseases for 195 countries and territories,1990-2017:a population-based study[J].The Lancet.Global health,2020,8(4):e511-e523.DOI:10.1016/S2214-109X(20)30035-8.
[15] 张路霞,王海燕.中国慢性肾脏病的现状及挑战——来自中国慢性肾脏病流行病学调查的启示[J].中华内科杂志,2012,51(7):497-498.DOI:10.3760/cma.j.issn.0578-1426.2012.07.001.
[16] BLUM M F,SURAPANENI A,STEWART J D,et al.Particulate matter and albuminuria,glomerular filtration rate,and incident ckd[J].Clinical Journal of the American Society of Nephrology,2020,15(3):311-319.DOI:10.2215/CJN.08350719.
[17] LIN S Y,JU S W,LIN C L,et al.Air pollutants and subsequent risk of chronic kidney disease and end-stage renal disease:A population-based cohort study[J].Environmental Pollution,2020:261.DOI:10.1016/j.envpol.2020.114154.
[18] CHAN T C,ZHANG Z,LIN B C,et al.Long-term exposure to ambient fine particulate matter and chronic kidney disease:A cohort study[J].Environmental Health Perspectives,2018,126(10).DOI:10.1289/EHP3304.
[19] WANG W,WU C,MU Z,et al.Effect of ambient air pollution exposure on renal dysfunction among hospitalized patients in Shanghai,China[J].Public Health,2020(181):196-201.DOI:10.1016/j.puhe.2020.01.001.
[20] BOWE B,XIE Y,LI T,et al.Particulate matter air pollution and the risk of incident CKD and progression to ESRD[J].Journal of the American Society of Nephrology,2018,29(1):218-230.DOI:10.1681/ASN.2017030253.
[21] CHEN S Y,CHU D C,LEE J H,et al.Traffic-related air pollution associated with chronic kidney disease among elderly residents in Taipei City[J].Environmental Pollution,2018(234):838-845.DOI:10.1016/j.envpol.2017.11.084.
[22] BRAGG-GRESHAM J,MORGENSTERN H,MCCLELLAN W,et al.County-level air quality and the prevalence of diagnosed chronic kidney disease in the US Medicare population.[J].PloS one,2018,13(7).DOI:10.1371/journal.pone.0200612.
[23] YANG Y R,CHEN Y M,CHEN S Y,et al.Associations between long-term particulate matter exposure and adult renal function in the taipei metropolis[J].Environmental Health Perspectives,2017,125(4):602-607.DOI:10.1289/EHP302.
[24] BOWE B,ARTIMOVICH E,XIE Y,et al.The global and national burden of chronic kidney disease attributable to ambient fine particulate matter air pollution:a modelling study[J].BMJ Glob Health,2020,5(3):e2063.DOI:10.1136/bmjgh-2019-002063.
[25] BOWE B,XIE Y,LI T,et al.Associations of ambient coarse particulate matter,nitrogen dioxide,and carbon monoxide with the risk of kidney disease:a cohort study[J].The Lancet Planetary Health,2017,1(7):267-276.DOI:10.1016/S2542-5196(17)30117-1.
[26] KIM H J,MIN J Y,SEO Y S,et al.Association between exposure to ambient air pollution and renal function in Korean adults[J].Annals of Occupational and Environmental Medicine,2018,30(1).DOI:10.1186/s40557-018-0226-z.
[27] CHIN W S,CHANG Y K,HUANG L F,et al.Effects of long-term exposure to CO and PM 2.5 on microalbuminuria in type 2 diabetes[J].Int J Hyg Environ Health,2018,221(4):602-608.DOI:10.1016/j.ijheh.2018.04.009.
