摘要
城市空气污染与发病率有关,但少数信息存在于如何影响哮喘儿童肺功能的昼夜变化。本研究的目的是探讨交通相关污染对哮喘儿童肺功能的急性作用。
记录早晚1秒用力呼气量(FEV)1),并对182名经医生诊断患有哮喘的小学生进行了连续28天的监测,每小时监测环境空气污染浓度。
四分位差(IQR)增加(6.0 μg·m)−3)在此前24小时(20:00 h至20:00 h)平均直径2.5 μm的细颗粒物(PM2.5)与睡前FEV下降0.54%(95%可信区间(CI) 0.06-1.02)相关1(p = 0.027)。这种关联在臭氧、二氧化氮和二氧化硫的两种污染物模型中持续存在。平均白天(08:00至20:00)下午IQR增加2.56.5μg·m−3与0.73%(95%CI 0.10-1.37)减少的0.73%(95%CI 0.1.37)相关联1以100×(FEV)表示1睡前−FEV1早上)/ FEV1早上(p = 0.024)。
这项研究表明,在患有哮喘的儿童中,较低浓度的城市空气污染会在短时间内,甚至一天内,使肺功能恶化。在测量的污染物中,PM2.5似乎是最重要的。
在北美和欧洲,急性和慢性暴露于城市空气污染与呼吸道症状增加、肺功能下降、住院人数增加和呼吸道疾病死亡人数增加有关1- - - - - -5.尽管使用了许多不同的研究设计,但大多数证据来自每日空气污染物浓度与每日死亡率或住院人数的比较。还有一些小组研究报告了日常症状和/或肺功能与各种空气污染物的日常测量之间的关联6- - - - - -14.目前的研究重点是肺功能的急性变化。我们研究了空气污染在一天之间变化的影响,并测试了一个相对独特的假设,即一天内的早晨和晚上(昼间变化)肺功能的急性变化与同一天的细颗粒物浓度有关。
方法
研究人群
这项研究是在加拿大温莎市进行的,2006年那里的人口估计为216473人15.大使桥是这座城市的一个独特之处,它每天在温莎和美国密歇根州的底特律之间运送数千辆卡车。我们从去年对温莎市1.6万名小学生进行的问卷调查中确定了患有哮喘的儿童。在目前的研究中,我们选择了父母或监护人对“有医生告诉过你这个孩子有哮喘吗?”,并同意就未来的研究与他们联系。我们选择了在完成最初调查问卷时年龄在9到14岁之间的儿童,他们会说加拿大的官方语言(英语或法语),并且居住在没有香烟烟雾的家中。一份符合这些标准的所有合格儿童的名单被编制。我们随机给他们的家打电话,并招募了前182名同意参与的受试者。温莎可供参与这项研究的呼吸治疗师的数量限制了参与研究的受试者的数量。每个孩子的父母或监护人在孩子参与研究之前都给予了书面知情同意。该研究方案由加拿大卫生研究伦理委员会批准。
学习规划
采用短期纵向研究设计,重复测量。每个孩子完成一份每日症状日记,并在早晨和睡前进行强制呼气流量,连续28天。由于资源有限,孩子们在两个测试期间进行研究:2005年10月11日至11月7日或2005年11月14日至12月11日。
空气污染测量
城市空气污染每小时的水平是由位于城市西部的两个固定监测点的平均测量值估算出来的,这两个监测点位于盛行风的上风。这些监测仪是加拿大环境部国家空气污染监测系统的一部分,提供空气动力学直径中值<2.5 μm (PM)的每小时环境细颗粒物水平2.5)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3.)和二氧化硫(SO2).大多数人口在10公里的顺风不到10公里。
1秒内用力呼气量
呼吸治疗师指导家长和儿童使用手持式流量计和每日症状日记。1秒用力呼气量(FEV)1),使用PiKo-1电子峰值呼气流量/FEV进行估算1meter (Ferraris Medical, Louiseville, CO, USA)。在服用呼吸药物前,每天两次记录三次流量,第一次是在早晨起床时,第二次是在睡觉时。在分析中,我们使用了晚上和早上的最大FEV1值表示为根据汉金森推导的方程的预测值的百分比et al。16.我们还分析了肺功能的日变化(以100×(FEV)表示)1睡前−FEV1早上)/ FEV1早....
统计分析
所有统计分析均使用SAS软件包9.1版(SAS Institute, Cary, NC, USA)进行。两个研究阶段儿童特征分布差异采用卡方检验进行评估。计算环境污染物的日平均浓度、温度和相对湿度,并估计皮尔逊相关系数,以更好地了解它们之间的相互关系。
在FEV之前估计平均污染价值12和24小时1我们假设,平均来说,早上的FEV1大约在08:00小时进行,睡前测试在20:00小时进行。评价环境空气污染水平与FEV之间的时间关联1,我们计算了FEV前以下时段每小时空气污染量度的平均值1测量:<12小时,12至<24小时和0至24小时。类似的方法被用于创建温度和相对湿度的时间指标。
线性混合模型的结果用中位FEV变化的百分比表示1对应于空气污染物水平四分位间范围(IQR)的增加。IQR的使用有助于对每种污染物进行标准化,便于对不同污染物的影响程度进行比较17.
我们使用了自回归协方差结构(AR1),这使得FEV具有更大的受试者内部自相关性1及时采取的措施。我们假设随机拦截和固定斜率。与随机斜坡相比,使用固定斜坡的模型拟合没有统计学上显着的差异。
在logistic和线性混合模型中,采用相同的方法进行混杂控制。我们调整了症状和FEV1对于在P≤0.15的显着性相关联的所有变量,具有空气污染和FEV的环境测量1(table 1⇓).潜在混杂因素包括每日平均温度、相对湿度、每周天数、户外活动时间(<2小时或≥2小时)、性别和研究时间。两种污染物模型被用来描述哪种污染物与FEV关联更强1在调整其他相关环境措施的效果之后。
结果
参与者特征如表1所示⇑.在第一阶段,女性参与者的比例(30.5%)较第二阶段(44.8%;p < 0.05)。总的来说,58.8%的儿童家庭报告有家庭宠物。纳入研究的所有受试者都有“曾经有过哮喘”的历史,大多数(95.1%)报告他们仍然有哮喘。在28天的研究期间,96.7%的参与者报告至少有一种呼吸系统症状,但42.3%的参与者没有报告在同一时间内服用任何哮喘药物。第一组儿童平均每天户外活动2.2小时,第二组为1.6小时(p<0.0001)。
我们计算了每个孩子早上和晚上的FEV1%预测在28天的研究中平均(表2⇓).这些测量值的中位数与平均值(<2%)相似,符合接近正态分布。FEV的日变化1从早晨到晚上,表示为100×(FEV1睡前−FEV1早上)/ FEV1早晨为2.3%,而中位(IQR)变化仅为0.4(0.4 - 7.6)%。我们评估了时间对肺功能的影响,以确定是否有学习效应的证据。变量时间(每个受试者被研究的天数)、研究周期(10 - 11月、11 - 12月)和time×study周期与FEV无显著相关性1(所有大于0.2的p值)。
空气污染物和IQRS的浓度远低于美国环境保护局的环境空气质量指南2.535μg·m−324小时平均用量为15 μg·m−3年平均水平18.在本研究中,24 h平均为7.8 μg·m−3IQR为6.0 μg·m−3(table 3⇓).O3.减少,所以2增加,点2.5在研究期间保持稳定(图1⇓).
所以2,没有2和点2.5三者呈正相关,而臭氧与这三种污染物呈负相关(表4⇓).两种污染物的相关性最强,为0.68 (p<0.0001),与NO的相关性最强2下午,2.5.
早上fev.1
我们在早晨FEV之间找不到任何协会1以前一天08:00 h至测试日08:00 h、20:00 h至08:00 h、24:00 h至08:00 h(夜间时段)的平均次数预测污染物浓度。对于后者,调整后的空气污染四分位间平均增加与SO的变化相关0.41 (95% CI -0.18-0.99)2, 0.09 (95% CI -0.25-0.43)2, -0.17 (95% CI -0.69-0.35)3.PM为0.28 (95% CI -0.12-0.68)2.5.
FEV的效应修正1对空气污染物的反应
FEV之间的联系1和点2.5,皮质类固醇使用的一级相互作用术语(至少在50%的研究天与没有显著性差异(Less),但力量较弱,只有35名受试者报告在至少一半的时间内使用了皮质激素。FEV无显著性差异1与任何一种污染物的关联,以及以下群体:男性与女性受试者,每天至少在户外待2小时与那些花费较少的人,以及那些FEV基线的人1< 85%与≥85%。性别比较,FEV变化1%预测24小时平均PM的四分位间变化2.5为-0.54 (95% CI -1.13-0.04),女性为-0.54 (95% CI -1.37-0.28)。对于基线FEV1水平,FEV的变化1%的预测在本集团中为-0.88(95%CI -1.53-0.22),FEV1FEV较低者≥85%和-0.19 (95% CI -0.89-0.52)1.
其他响应变量
有或没有呼吸困难,咳嗽,气喘和胸闷的日常日志。连续几天报告胸闷的优势比为1.30(1.06-1.58),平均SO2在最大的四分位数(≥8.8ppb)中与最低的四分之一(<2.3 ppb)。其他空气污染物与症状之间没有类似的对比,p<0.05。我们没有发现空气污染物对呼气流量峰值的任何显著影响,但所有点估计都是负的。24小时平均PM的四分位数增加2.5,预测峰值流量下降-0.17的百分比(95% CI -0.70-0.35)。
讨论
重要发现
在具有哮喘史的儿童中,随着PM的环境浓度增加,睡前肺功能降低2.5即使对其他污染物进行了调整。FEV下降了大约0.5个百分点1%预测污染物会增加四分之一。FEV1这种下降与最近接触的空气污染有关,无论是睡前24小时的平均值,还是白天12小时的平均值。其他研究人员在过去24小时内检测到轻微或没有影响,尽管从5天的平均颗粒物浓度检测到显著影响9,13.虽然这两个点2.5也没有2可能代表与移动燃烧有关的空气污染,双污染物模型表明PM2.5对肺功能的影响最大温莎的空气污染浓度比许多美国大城市低得多,在美国,颗粒物污染与死亡率有关4.我们观察到肺功能在24小时PM时下降2.5浓度约为美国国家空气质量标准(35 μg·m)的5倍−3.
研究结果的意义
我们能够在目前接受的公共安全准则中对空气污染的肺部肺的不利生物效应,这表明应重新审视空气污染标准。虽然是fev.1在临床诊断的哮喘加重期间的变化远远大于本研究观察到的0.54%的变化,后者具有公共卫生重要性。社区的所有儿童都暴露在环境空气污染中,导致大量儿童受到影响。假设哮喘的严重程度和对空气污染的敏感性存在人口分布,严重疾病和对空气污染敏感性增加的儿童在高空气污染天更有可能出现临床重要的哮喘加重。这一论点得到经验证据的支持。诺里斯et al。19报道了每日下午的变化2.511μg·m−3因哮喘到急诊科就诊的相对风险估计为1.15 (95% CI 1.08-1.23)。
本研究的优势和局限性
我们没有对哮喘的客观测量。更严重的哮喘患者更有可能使用药物,但报告的使用并不是一个效果调节剂,这表明哮喘的严重程度并不是对空气污染反应的决定因素。一项针对儿童空气污染研究的元分析并没有发现患有哮喘的儿童比未诊断出哮喘的儿童更容易感染哮喘,这也表明哮喘的严重程度并不是一个一致的影响因素20..我们不知道空气污染与睡前流量之间的联系比早晨更强的原因。也许在早晨FEV前12小时,儿童的空气污染“剂量”会更少1因为他们会待在室内,暴露在浓度较低的环境污染中。而且,睡眠时的微小通风比清醒时要少。我们没有测量室内空气质量,但只包括生活在无烟家庭的儿童。FEV之间的关联1而且,环境空气污染的日常变化不会被室内空气过敏原或刺激物所干扰,除非它们的日常变化与室外空气污染一致。詹森et al。21研究了个人和室外PM浓度之间的关系10随着时间的推移,在37个不吸烟者中。未暴露于被动烟雾时的中位数Pearson相关系数为0.71,表明室外水平的变化反映了室内的变化。FEV所需的强制肺活量操纵1测量仅在训练期间观察到。测试的可变性增加可能会降低检测与空气污染真正关联的能力。然而,我们确实发现了与粒子的不利关系。早晚值之间的Pearson相关系数r = 0.82 (p<0.0001),表明重现性中等。
比较目前的结果与以前的小组研究的儿童哮喘
彼得斯et al。13在1991年11月至1992年2月间对82名捷克哮喘儿童进行了研究。增加6.5 mg·m−35天内,硫酸平均为5.62 L·min−1(95%CI -9.93-1.30)降低峰值流量。彼得斯捷克语小组的另一个报告et al。13表明空气污染与1991年9月和1992年3月的峰值流量之间存在显著关联。莫蒂默et al。10也发现周围环境中的氧含量呈负相关3.以及从美国8个城市中心招募的846名有哮喘史的儿童的晨高峰流量。在O的5天移动平均值中,峰值流量每增加15 ppb,峰值流量减少0.59% (95% CI 0.13-1.05)3..Delfino对22名患有哮喘的西班牙儿童进行了一项小组研究et al。8,峰值流量没有发现与环境臭氧,NO2左右2.在另一组19名哮喘儿童中,同一首席研究员的FEV下降了0.7% (95% CI -1.9-0.4)1与7.5 μg·m−3增加点2.5前24小时的平均值9.使用被动幼颊器进行个人监测,观察到的效果大小与A5.9%(95%CI -10.8--1.0)变化统计学意义1为30 μg·m−3改变。午后多日移动平均线2.5导致较大的效果大小,但这些与前24小时平均值没有显着差异。在我们的研究中,在与同日PM相关的早晨和晚期肺功能之间看到的初步改变2.5.每μg·m的效应大小−3的点2.5在我们的研究中为0.08%,与Delfino的研究中估计的0.09%非常接近et al。9尽管总理很平庸2.5在研究期间为7.8 μg·m−3和10.3μg·m−3,分别。是否暴露于较高或较低的每日PM平均浓度2.5,在PM中似乎有相同的变化2.5对肺功能有类似程度的影响。Trengaet al。14报告了集中监控PM的不利影响2.5在FEV1只有在没有接受抗炎药物治疗的情况下。我们没有发现服用和不服用哮喘药物的患者之间有显著差异。一项与我们类似的研究在底特律(MI, USA)进行,该市与温莎市通过国际大使桥相连22.在每14天的6个周期中,86名儿童进行FEV1使用便携式设备进行测量,并记录每天的PM2.5下午,10和O3..对于整个研究组,FEV之间没有显著的相关性1和污染物。局限于报告持续性吸入皮质激素的亚组分析,并使用三种不同的滞后,显示24种关联中有4种在单一污染物和日FEV之间具有统计学意义1变化和/或最低日FEV1.在报告上呼吸道症状的亚组中,24个与单一污染物相关的亚组中有8个呈阳性,p≤0.05。在我们的研究中,空气污染物与日变化的关系是正的,而它是负的。日变化的增加或减少是否被认为是不良反应取决于原因。在我们的研究中,早晨的流量并没有因空气污染而发生显著变化。因此,日变化减少是由于FEV小于预期1这种改善通常发生在白天,与空气污染无关。最近的一项研究还比较了一组儿童的空气污染水平和自行测定肺活量23,其中研究了53个哮喘受试者10天。高峰时的个人PM2.5(平均90μg·m−3),而非环境水平,与FEV下降有关1.最大早上FEV1大约8小时后出现下降,下午和晚上的最大下降与24小时后相关。在一组16名服用β激动剂、茶碱和/或抗胆碱能药物的儿童中,没有发现空气污染影响。在我们的研究中,环境颗粒物的浓度要低得多2.5但10倍于观察人日,发现最大FEV1在暴露24小时后的滞后时间内产生影响,也在12小时内对日变化产生影响。
总而言之,这项研究提供了证据,表明城市空气污染的急剧变化,即使在一天内,浓度低于许多北美城市中心,也会恶化哮喘儿童的肺功能。
感兴趣的语句
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致谢
作者感谢风温莎学校董事会安大略省环境保健中心,温莎社区父母和儿童,卫生师范大学,温莎大学,温莎大学,环境部(全部)温莎,加拿大),加拿大环境(多伦多,加拿大),美国环保局(华盛顿特区,美国)和国际联合委员会(加拿大和美国)。
- 已收到2008年9月9日。
- 接受2009年2月5日。
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